一、紅外技術(shù)原理

　　紅外輻射是物體的固有屬性，其本質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，任何高于絕對(duì)零度以上的物體（包括固體、液體和氣體）都有紅外輻射，物體的溫度越高，分子或原子運(yùn)動(dòng)越劇烈，其紅外輻射越多。當(dāng)物體與周圍背景之間、以及物體本身不同部位之間存在著溫差，就會(huì)輻射出不同的能量，紅外成像器利用物體間的紅外輻射差來探測(cè)成像。

　　因而任何物體在任何時(shí)刻都要源源不斷地向外輻射電磁波。物體輻射的電磁波是其溫度的函數(shù)，通常還與物體的輻射本領(lǐng)有關(guān)。紅外輻射是介于可見光與微波之間的電磁波，其波長(zhǎng)在0.75um-1000um之間。由于人的眼睛看不到紅外輻射，需要借助紅外探測(cè)系統(tǒng)才能進(jìn)行觀測(cè)。被動(dòng)式紅外探測(cè)系統(tǒng)就是利用物體溫度及其輻射本領(lǐng)的差異制成的，用它可以對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)、測(cè)量、跟蹤、搜索和成像等。

　　來自目標(biāo)或輻射源的紅外輻射，經(jīng)大氣傳輸后，被光學(xué)系統(tǒng)接收，調(diào)焦并聚焦到紅外探測(cè)器的響應(yīng)平面上，然后把輸入的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過放大和處理，最后在顯示系統(tǒng)中顯示出來，或者驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。這種紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠直接反映物體的特征參量。如物體的溫度或物體的各部分溫度的分布情況，物體的空間方位及其運(yùn)動(dòng)情況等等。

　　紅外探測(cè)器是紅外熱像儀的核心器件可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器是指吸收紅外輻射后，使熱敏元件溫度升高從而引起與溫度有關(guān)的物理參數(shù)改變的探測(cè)器，如：熱敏電阻、熱電耦、熱釋電電測(cè)器等;光子探測(cè)器是通過光子與物質(zhì)內(nèi)部電子相互作用，產(chǎn)生電子能態(tài)變化而完成光電轉(zhuǎn)換的探測(cè)器，分為光導(dǎo)型與光伏型兩類。光導(dǎo)型探測(cè)器是當(dāng)半導(dǎo)體吸收光子能量后產(chǎn)生非平衡載流子，參與導(dǎo)電使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加;光伏型探測(cè)器是在非本征半導(dǎo)體上形成P-N結(jié)，在入射光子的作用下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，結(jié)間電場(chǎng)使兩類載流子分開而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)探測(cè)器單元數(shù)，探測(cè)器分為單元探測(cè)器、線陣列探測(cè)器和面陣探測(cè)器。

　　二、預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　1、紅外熱像儀

　　紅外熱像儀能夠在漆黑的夜晚生成鮮明的圖像，不同于其它技術(shù)，紅外熱像儀無需光線亦可產(chǎn)生鮮明圖像，其可穿透薄霧和煙霧，在任何天氣條件下進(jìn)行拍攝，這就使其成為全天候不間斷遠(yuǎn)程監(jiān)控的絕佳選擇。除了基本的熱成像功能之外，紅外熱像儀還具有測(cè)溫功能，數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)和偽彩色功能。測(cè)溫功能可以幫助工作人員實(shí)時(shí)了解所觀測(cè)點(diǎn)的溫度信息并分析圖像最高溫度點(diǎn)出現(xiàn)區(qū)域;數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)可以提高紅外成像系統(tǒng)的細(xì)節(jié)分辨能力，方便人工識(shí)別火源及其他高溫目標(biāo);偽彩色技術(shù)可以將黑白熱圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，進(jìn)一步增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。

　　2、可見光高清相機(jī)

　　可見光高清相機(jī)作為紅外熱像儀的輔助，可以進(jìn)一步幫助工作人員及時(shí)有效的識(shí)別火源;同時(shí)，在后臺(tái)運(yùn)行透霧算法，可以有效減弱霧霾天氣對(duì)可見光成像的影響，最大限度地為工作人員呈現(xiàn)鮮明清晰的可見光圖像。

　　3、前端設(shè)備

　　紅外可見光雙目熱源探測(cè)與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化雙光譜設(shè)計(jì)，同時(shí)集云臺(tái)護(hù)罩、視頻編碼器于一體，兼有可見光和紅外夜視功能?？蓪?duì)視場(chǎng)范圍內(nèi)觀測(cè)物體進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)視場(chǎng)中的高溫目標(biāo)并發(fā)送目標(biāo)溫度及報(bào)警信息。設(shè)備采用高強(qiáng)度特殊材料，經(jīng)過特殊加固及密封處理，具有良好的抗震、抗沖擊、防塵等特性，可滿足室外架設(shè)條件，是全天候視頻監(jiān)控的必備設(shè)備，產(chǎn)品可與目前常用平臺(tái)和控制設(shè)備兼容，根據(jù)不同監(jiān)控需求，增加了自動(dòng)巡航、削蘋果皮、360度螺旋掃描等多種掃描模式，云臺(tái)在掃描過程中通過數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)回傳云臺(tái)當(dāng)前水平、俯仰的方位角位置，通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻信息和控制信息進(jìn)行傳輸。

　　4、數(shù)據(jù)傳輸

　　前端由采集定位系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、設(shè)備防盜監(jiān)控系統(tǒng)、避雷接地系統(tǒng)、智能太陽(yáng)能供電系統(tǒng)等組成;中繼由無線網(wǎng)橋、傳輸天線、智能太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、避雷接地系統(tǒng)等組成;中心控制設(shè)備終端由網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、林火自動(dòng)識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)、短信發(fā)布平臺(tái)、傳輸系統(tǒng)、電視墻系統(tǒng)、U P S電源等組成。

　　三、森林防火關(guān)鍵技術(shù)

　　1、紅外圖像編碼

　　MPEG4是ISO 及IEC 聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)下設(shè)一個(gè)工作組， 它開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)通常稱為MPEG 標(biāo)準(zhǔn)，主要有MPEG-1（VCD），MPEG-2（DVD 和數(shù)字電視），MPEG-4（internet 視頻應(yīng)用），在視頻監(jiān)控領(lǐng)域均可按照需求，選用這些標(biāo)準(zhǔn)。其中MPEG-1 主要針對(duì)1.5Mbit/s 以下碼率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體應(yīng)用的活動(dòng)圖像及其伴音編碼;MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)制定了視頻網(wǎng)上傳播協(xié)議，當(dāng)MPEG 的視頻信號(hào)打包傳輸流（Transport Stream，TS）后，可以在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視頻的流式播放， 它可以適應(yīng)不同應(yīng)用的需要和不同終端接收設(shè)備的限制，其視頻碼率范圍是220Mbit/s;MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)主要是提供極低速率的視頻流，使視頻流在Internet以及移動(dòng)通信網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視頻應(yīng)用。