1
2020年4月19日
如何设计森林防火
智能预警系统方案
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
2
2020年4月19日
如何设计森林防火智能预警系统方案
本系统是一种具有红外光、可见光双光谱探测的森林防火智能
预警系统，系统集成了红外热成像仪系统、超温检测系统、可见
光摄像机、火灾监测分析仪、云台精确定位系统、视频服务系
统、监控主机等部分组成。可同时输出两路视频信号，具有红外
热成像超温检测和可见光火灾检测功能，并根据置信度系数模型
进行分析，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。探测
设备可根据用户在场景中画出的任意路径自动扫描，并可在运动
扫描过程中进行快速烟火检测。经过网络传输并向远程监控主机
发送报警机器ID、云台水平和俯仰角度、超温区域的坐标(左上
角和右下角)等信息。远程监控主机根据回传信息，经过分析判断
确认报警后产生报警信号、记录报警信息，并提供日志查询和录
像等功能。
双光谱探测森林防火智能预警系统拓扑图
连续变焦红外热成像仪
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
3
2020年4月19日
连续变焦红外热像仪由324×256非制冷焦平面阵列探测器配
合75-150mm连续变焦红外镜头制成，既能大范围搜索，又能识别
远处目标。该产品克服了当前国内外固定焦距式或双视场式热成
像仪的缺陷，在变焦的过程中成像清晰，功能强大，性能稳定。
具有坚固且密封性能极好的外壳，内部充氮，不受雨雪、灰尘的
破坏，能够在恶劣的环境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面
红外探测器、最先进的电子和光学系统于一身的热成像仪，能够
穿透灰尘、烟雾、雨雪和黑暗，最小温度分辨率达50mK，增加图
像细节增强功能、输出热白/热黑/伪彩色图像。
热成像超温检测系统
在大面积的森林中，火灾往往是由隐火引发，这是毁灭性火
灾的根源，而用现有的普通检测方法，很难发现这种隐性火灾苗
头。而应用红外热成像仪能够快速有效地发现这些隐火，而且能
够准确判定火灾的地点和范围。
自然界中任何温度高于绝对零度的物体，都会不停地向周围
空间辐射包括红外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红
外辐射能量就越多，因此能够利用红外辐射测量物体表面的热状
态。
热像仪工作在8-14μm，属于远红外波段，正常森林的辐射
波长范围为8.5-12.2μm，在热成像仪8-14μm的探测范围之
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
4
2020年4月19日
内。目标温度越高，从热成像探测器组件输出的数字信号值越大,
即数字图像的灰度值越大，根据此特点，超温检测工作过程如
下：图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图
像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计
算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出二值化
阈值，将图像二值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和
坐标，在画面上标识出超温区域并经过串口发出报警信息。
由于探测器接收到的红外辐射能量受监控距离和工作环境的
影响，被检测目标的温度范围也各不相同，因此为了达到理想的
报警效果，能够根据用户的具体使用环境设定被监控目标的温度
等级，即目标与背景的温度差别等级。
可见光图像检测系统
由于红外热成像仪成像清晰度差，可能存在一定程度上的误
报，因此系统又引入可见光图像检测，经过检测火焰的静态特征
(颜色)和形态特征(闪烁性)两个特征进行检测。先利用静态特征
从视频图像中提取出与火焰颜色相似的区域，再利用形态特征对
上面提取出来的区域进行检测，经过视频图像分析算法，检测出
火焰产生二级报警信号。可见光摄像机模拟视频信号接入到图像
检测模块，经过图像采集单元的视频解码电路转换为数字信号
后，被基于DSP的图像处理单元处理，根据火灾火焰的图像特
性，探测出画面中出现的火焰，加入火焰识别标记后，再经过视
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
5
2020年4月19日
频编码电路转换为模拟视频信号输出。由于监测场景不同，火焰
所呈现的颜色、状态也会不同。因此，在监测时，能够根据环境
要求，调整检测模块的工作状态，经过设置相应参数阈值，如颜
色灵敏度、动态灵敏度等，使检测模块能够更准确及时地识别出
火焰。
云台精确定位系统
由于采用自由扫描路径快速分析技术，对云台运动精度要求
相当高。云台精确定位系统采用步进电机，可实现变速功能，步
长精确，实现摄像机与热成像仪的水平和俯仰动作，配有高精度
编码器，使精度指标达到算法所需要的要求。其主要功能有：对
云台电机的运动控制、热成像仪的变倍聚焦控制、热成像仪检测
参数设置、可见光摄像机镜头控制、可见光检测参数设置、接收
监控中心的控制命令、将报警信号/角度信息等传回监控中心等。
智能控制系统
热成像仪超温探测、可见光图像检测结合后台监控软件中搭
建智能控制系统中运行的双光谱探测智能分析算法，充分利用各
自的优势，有效地降低误报率。