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红外热像仪在森林防火领域的应用
2014/1/24 11:06:00      来源:《中国安防》    作者:文华 嘉兴风云红外组件技术有限公司
   森林火灾受气候条件的影响发生具有很大的随机性和突发性,一旦发现不及时,将给后续的扑救工作带来很大的难度,甚至会带来无法挽回损失。为了贯彻落实我国森林防火工作的方针,坚持预防为主,积极消灭,做到“早发现、早报告、早处置”, 把火灾危险限制在萌芽阶段。因此采用先进的技术,高科技的手段来加强森林防火监测工作,为森林灭火赢得宝贵时间,是森林防火管理发展的一个必然趋势。

而近年来国内外森林火灾频繁发生,其破坏性危害极大,不仅对人民生命和财产造成的严重损失,森林资源的大量烧毁,对生态环境的影响更是无法计算。目前,地球表面的森林面积已由最初亿公顷(覆盖率为%)下降为亿公顷,且每年还在以万公顷的消失速度递减,而森林减少的主要原因之一就是森林火灾,因此预防和控制森林火灾工作显得十分迫切及重要。

森林防火是一个复杂的系统工程,是人类与灾害进行斗争的一项科学性和技术性很强的工作。随着社会的发展,科学技术的进步,现代科学的管理也孕育出很多先进的森林防火技术,进而有效地控制了森林火灾的发生。

世界上一些国家也已经通过采用这些现代先进的森林防火技术,在一定程度上预防和控制了森林火灾的发生和发展,减少了森林火灾带来的危害。


森林防火监测技术

森林火灾受气候条件的影响发生具有很大的随机性和突发性,一旦发现不及时,将给后续的扑救工作带来很大的难度,甚至会带来无法挽回损失。为了贯彻落实我国森林防火工作的方针,坚持预防为主,积极消灭,做到“早发现、早报告、早处置”, 把火灾危险限制在萌芽阶段。因此采用先进的技术,高科技的手段来加强森林防火监测工作,为森林灭火赢得宝贵时间,是森林防火管理发展的一个必然趋势。

目前林火监测技术主要还是采取种形式,即地面巡护、瞭望塔监测及空中巡护。我国目前大部分林区采用的主要监测手段是瞭望塔观测,这是我国国民经济发展水平和国情、社情、林情决定的,也是行之有效的最适合我国森林防火监测手段之一。

燎望台是用于观察火情确定火灾发生地点的一种重要措施,其主要功能是利用瞭望塔的登高望远在第一时间发现火情,确定火场位置,在第一时间内及时报告,并提供准确而详实的火场信息,为预防和扑救提供科学的支撑。


红外热成像技术

随着科学技术的发展,高科技不断被应用到林火监测中,特别是近几年新的林火监测技术发展相当迅速,比如红外热成像监测技术。

红外热成像技术是一种利用靠接收目标的自身辐射而成像的技术,不需要协作光源或自然光照射目标。这种技术是建立在探测器和材料、现代光学和机密机械、微电子、信号处理和软件等技术基础之上的,应用范围非常广泛,如电力、医疗、建筑、交通导航、森林防火、食品安全、边防和海上搜救等等,红外热成像技术目前已经渗透到国民经济的各个领域中并且发挥着重大的作用。

红外热像仪就是这种用来探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。它采用的是一种能够探测极微小温差的传感器,可以将温差转换成实时视频图像进行显示。

利用红外热成像技术手段进行林火监测,能大大提高林火监测的及时性和准确性,极大地拓展了森林防火监测的应用领域,使森林防火技术的发展又向前迈进了一大步。


红外热成像的特点

自然界中的一切在绝对温度零度以上的物体,都会以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量(红外辐射)。由于在范围的红外波段具有稳定的大气透射率,因此在此波段利用红外热成像技术进行测量,可以在完全无光的夜晚,或是在烟云密布的恶劣环境,能够清晰地观察到前方的情况。

正是这些特点,红外热成像技术可在森林防火监测系统中起到非常重要的作用,为森林安全提供有效保障。

红外热成像仪自身优势

红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别,它是通过检测物体与背景之间微小的温度差别来探测目标,不需要光源,且隐蔽性强。

红外热成像仪的探测能力强,作用距离非常远,根据镜头选择的不同,可以探测和识别到几百米甚至几公里外的目标;

红外热成像仪可以全天候监控,并随时对背景资料进行分析,一旦发生变化,可以及时发出警报,并可以通过智能设备的处理,自动对有关情况进行处理,并随时将情况上报,取得进一步的处理意见;

在暴雨、浓雾等恶劣的气候条件下,由于可见光的波长短,克服障碍的能力差,因而观测效果差。而工作在~μ波长的长波红外热成像仪,其穿透雨、雾的能力较高,从而仍可以正常地观测目标。

红外热成像技术是被动接受目标自身的热辐射,因此能够对树林中和草丛内的隐性火源进行智能视频监控与识别;

红外热成像仪可以利用森林防火现有的视频监控安全防范系统,只需替换原有的可见光摄像机,因此可以很大程度上为客户节约投资成本及避免重复建设;

红外热成像技术具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点,因此在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。


红外热像仪在森林防火中的应用

传统瞭望监测方式

防火是森林保护工作中最为重要的内容之一,作为监测火险的瞭望塔,在这方面发挥极为重要的作用。

传统的瞭望塔监测方式是让防火瞭望员站在高高的瞭望塔上,对上万公顷的林海进行全方位的瞭望,发现异常情况及时向森林防火主管部门汇报,通常防火瞭望员是根据烟的态势和颜色等大致可判断林火的种类和距离。

但这种瞭望监测方式存在如下弊端:

瞭望塔设施简陋,特别是初春秋未瞭望塔塔楼十分寒冷,致使瞭望员无法在塔楼内连续坚守岗位,造成了灾情监测失人失岗,漏报、迟报;

森林地区比较多雾,雾大影响视线且观测距离短,容易造成森林火情上报不及时;

对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火,无法进行观察,不能准确把握火灾现场的各种动态信息;

完全依靠防火瞭望员的经验来进行观测,准确率低,误差大。另外防火瞭望员人身安全容易受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。

无生活条件的偏远林区不能设防火瞭望塔。

红外热成像瞭望监测

红外热成像监测通常是把红外热像仪放置在瞭望塔的制高点上,通过高精度云台向四周监测,来确定林火发生位置。这种监测方法能够大大减轻瞭望员的工作强度,不仅能及时准确地发现林火、火灾分布和蔓延速度,还能配合自动摄像设备拍下火场实像。

将红外热像仪和先进的计算机软件管理平台结合起来,可以实现对林区的自动监控,烟火自动识别,灾害位置的自动定位。

利用这些红外热像监测设备,在林区设置无人瞭望塔,使这些瞭望塔与指挥中心的计算机终端连接,随时可以把监侧到的火情传输到指挥中心,可以实现瞭望塔监测的无人值守和智能远程控制,为及时发现火情和后续灭火提供了科学的支撑,目前很多国家的林火监测塔已被这种自动红外监测系统所取代。

红外热成像余火监测

红外热像仪装置不仅可以被安装在瞭望塔上监测火情,还可以用于监测余火。在国外,防火部门利用红外热像扫描设备监测林火已基本上得到普及。它们使用的地面红外热像探火仪主要是手提式的,用于探寻火烧迹地边缘的隐火或地下火的火场边界。这种仪器自带显示器,体积小,重量轻,携带方便,电池续航能力强。扫描作业通常可由人进行,人扫描,人清理监测到的余火,如果火场中还有未被消灭的着火点,它在的屏幕上就会显示出白色的光点。

空中红外热成像监测

这是一种把红外热像仪安装在飞机上,利用红外传感器接收林火信息的一种空中监测林火的方法,亦称机载红外林火监视。

机载红外林火监视是巡护和瞭望手段的必要补充,尤其是对重特大规模的火场,空中监测可以获取较为宏观的十分有效的林火监测情报。机载红外林火监视可以对林火蔓延态势进行有针对性的连续实时跟踪监测,同时可将原始地貌处的火情真实地显示出来,因此解决瞭望和地面巡护无法顾及的偏远地区发生的林火早期发现以及对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解。

 

编辑:苏曼
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