三星光电子森林防火监控解决方案

时间:2009-06-30

一、 系统概述
我国是一个生态脆弱、森林资源匮乏的国家,随着造林事业的不断发展,林地面积、林业蓄积不断的增加,防火工作是首要任务,因此保护好现有森林资源是加快林业发展的前提和基础。森林火灾具有突发性、随机性,短时间内造成具大损失的特点。因此一旦有火警发生,就必须以极快的速度采取扑救措施,扑救是否及时,决策是否得当,重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时,分析是否准确合理,决策措施是否得当,因此需要采用现代电子和信息化技术装备做到“预防为主,积极消灭”。森林防火监控系统需要由前端监视系统、传输系统、供电系统、管理指挥系统等组成,本文只对前端摄像机做一个重点的分析,其它部分做简单的描述

二、 需求分析
森林防火监控系统是一个大范围的监控,监控的环境恶劣,对监控的效果要求比较高,因此在设备选型的要充分考虑前端摄像机的成像效果,具体需求分析如下:
(1) 与红外热像仪的比较分析。红外热像仪作为前端监视主机,其好处是,根据他的图象,我们可以直接知道画面环境每一个点的温度(根据画面的颜色来区分),这样,可以很方便地利用计算机对前端采集的图象进行数字化处理,对环境温度湿度进行分析,及时提出火灾预报或火警等级,提高了系统的智能化程度。但是,红外热像仪的图象清晰度非常差,监视距离非常近,大约为1公里左右,同时,红外热像仪的寿命比较短,不适合24小时实时监控,再加上造价比较高,因此离实用尚有一定的距离,而CCD摄像机作为传统的监控方式,则非常成熟实用,图象清晰度高,效果好且直观,一旦发生火警,监控中心可以非常直观地确定火警地具体位置(这一点,采用红外热像仪是不可能实现的)。另外,从原理上说,CCD摄像系统的工作寿命比红外热像仪高一个数量级。所以,目前在森林监控系统中,绝大多数采用的还是CCD摄像机。

(2) 与传统CCD摄像机的比较分析。目前我们所提到超低照度摄像机大都采用Exview HAD CCD和帧累积技术,并配以日夜转换功能。采用Exview HAD CCD的摄像机, 对外界光线的敏感程度会大大提高,在近红外区域,其感光度可以提高到普通摄像机的4倍,这一技术的出现受到了监控市场的欢迎,对各种光照环境下均可表现出最佳的效果,特别是配合专用的红外照明设备,可以得到高清晰度的黑白图像。帧累积技术获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图像的爆光量, 从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度,一般的超低照度摄像机虽然在一定程度上解决了低照度问题,但也有有其本身的局限,如:
◆对光线也有要求,当伸手不见五指时不能拍摄到理想的效果。
◆采用帧累积技术虽然能够可以获得较低的照度指标,但是需要降低图像的连贯程度,不能从根本上解决照度问题。
◆红外灯普遍存在使用使用寿命过短和距离限制问题,适成了使用效果大打折扣。
◆黑白图像虽然提高了摄像机的灵敏度和清晰度,它只能用两种颜色来还原所拍摄到的物体,图像的逼真度和层次感都要差一些。在各种应用场合,对摄像机的色度信号识别功能是非常重要的,包括对人轮廓、衣着、表情等方面微观色度信号等部分的辨别,而在低光照的条件下,红外摄像机及彩转黑摄像机是无能为力的。