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全天候大区域无线数字森林防火监控系统

  来源:互联网  发布时间:12-25

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核心提示:  一前言:   由于我国森林资源匮乏,因此,自建国始,历届政府都将保护森林资源摆在非常重要的位置。尤其改革开放以来,对森

  一前言:
  由于我国森林资源匮乏,因此, 自建国始,历届政府都将保护森林资源摆在非常重要的位置。尤其改革开放以来,对森林资源的重视更是达到了空前的高度。众所周知,对森林造成 毁灭性灾难的是森林大火. 而减轻其破坏程度的唯一途径就是将火灾消灭在萌芽状态。但是,茫茫林区,一望无际。若要在如此广袤的林海中发现烟火的踪迹,无疑大海捞针。
  二系统概述
  该系统以“数字透雾摄像机”、“图像模/数转换及压缩”、 “无线数字扩频通信”、“无线局域网”等国际最前沿的技术及产品搭建而成。从根本上解决了森林防火多年来未能解决的重大技术难题,最大限度地满足了森林防火领域的各项技术条件和实际需要。
  由于森林防火是一个复杂的大系统,其中涉及到许多硬件方面的东西,即何种设备才能真正满足森林监控的需求?不言而喻,这是由森林行业的特点所决定。林区面积越大,设置的监控点越多。这样,也就意味着传输通道,即无线传输的设备和辅助设施的数量亦需相应的增加,工程成本将大幅上升。本系统领先国内所有从事森林防火方案的最大优势,就是依靠本公司强大的技术力量和先进可靠具有自主知识产权的尖端产品,科学合理地利用有限的频率、频道资源,在满足监控需求的前提下,将每个监控点的监控范围扩大到极致,最大可能地减少监控点的数量。要实现这个目标,就必然涉及到相关设备的技术标准及相互间的匹配问题。整个系统硬、软件搭配是否合理,完全取决于各个设备的功能和技术指标能否满足工作要求,这是系统成败的关键。系统的组成,基本分为三个部分:1)图像采集及处理部分;2)传输部分;3)控制部分。而这三个部分中,源头是图像采集。如果该部分失败,其他部分再好也是徒劳。因此,以下仅就图像采集部分所涉及的硬件设备的技术指标及其相互间的匹配问题展开论述。
  二.系统概述:
  该系统以“数字透雾摄像机”、“图像模/数转换及压缩”、 “无线数字扩频通信”、“无 线局域网”等国际最前沿的技术及产品搭建而成。从根本上解决了森林防火多年来未能解决的重大技术难题,最大限度地满足了森林防火领域的各项技术条件和实际需要。
  三.系统构成:
  1.图像采集-----由、、 等组成;
  2.图像、数据传输---无线网桥
  3.控制----计算机、
  原理框图: 

  系统功能及优势:

  A)全天候监控:通过摄像机的透雾模式可实现全天候监控;
  B)大范围监控: 通过大变倍镜头(20~1000mm)可实现半径6公里的广阔林区的 监控;
  C)无线传输:通过无线网桥可实现25公里的视距传输;
  D)电脑控制:通过无线通道,可用电脑控制:1摄像机的工作模式;2镜头的光圈调整、变倍、变焦;3云台的方位调整;4对目标进行录像或抓拍;
    
  六.产品

  A.数字透雾摄像机
  本公司生产的数字式透雾摄像机,是目前国内的独家产品。因该类产品能够满足复杂环境和条件下的监控任务。其采用了1/2″CCD,采集的图象,画质清晰、景深好,层次感强。无论是灵敏度、照度、灰度的等级标准均远高于普通摄像机。同时,具有自动彩转黑和自动感红外的功能。更值得一提的是,该产品独有的穿透雾霾的功能,有效地解决了在雾天无法获得清晰图像的难题。此外,该产品可通过自身的RS485串口,实现计算机远程控制(见附图1)。
  B.长焦变倍镜头
  事实上,要真正保证远距离监控,镜头的选择尤为重要。一般来说,以下几点不容忽视:     
  1)CCD必须与摄像机的CCD一致,如同为1/2″
  2)宽光谱
  3)三可变电动可控。
  4)高光通量(见附图2)
  C.数字云台
  专供林区特殊环境使用的室外万向数字云台,具有以下特点:防水、耐老化、抗腐蚀,耐高低温(内置温控电路、宽范围温度工作-50°C-+50°C),选用高性能电机旋转范围(水平0°-360°、俯仰0°-±45°),可以实现准确定位。防护等级不低于IP66。(见附图3)
  D.无线传输设备
  如采用无线局域网方式搭建传输系统,首先应选择高稳定性、高速率且支持大流量图像传输的网桥。有些网桥及天线的标称与实际远不相符。尤其是远程无线传输,当达到10公里时,用NETIQ 实测速率带宽仅有几兆,作为数据传输可能够用,但用于图像传输,则远远不够。在20公里距离,实测带宽应必须达到20兆以上,方可保证多路图像的流畅传输。(见附图4)
  E.视频服务器
  这是决定图像清晰流畅的关键。虽然市场上销售的该类产品的技术指标基本相似,如压缩算法为H264或MPEG4,解析度为720X576,桢数25-30/秒。但我们测试过几十种不同品牌的产品,真正能达到令人满意程度的也不过几家而已。因此,绝不能忽视对视频服务器的选择。

数字透雾摄象机实现森林全天候监控
正常模式与透雾模式对比图


正常模式下(配540mm镜头)将距离3公里处景物拉近拍摄效果(中雾) 


透雾模式下(配540mm镜头)将距离3公里处景物拉近拍摄效果(中雾)


  YF-228A 数字透雾摄像机

  型       号:YF-228A 
  信       号:PAL / NTSC
  成像器件:1/2"IT CCD
  信   噪 比: 50dB
  像       素:795(H)X 596(V)
  分 辨  率: B/W   600TVL
  最低照度:彩色0.2Lux F1.2
  背光补偿:OFF/ blc 1/ blc 2/blc 3/ blc 4
  自动曝光:Pal:1/50~1/100,000sec NTSC:1/60 ~1/100,000sec 
  手动曝光:1/50, 1/120, 1/250, 1/500 1/1000, 1/2000, 1/4000 ,1/10000
  伽码参数:0.45/1(optional
  最低照度:彩色0.2Lux F1.2    黑白0.0009LUX
  白  平 衡: ATW1; ATW2;AWC; manual
  模      式:自动/手动
  镜头安装:C/CS接口
  光圈控制:DC/Video/AES
  增益控制:standard 30dB/Wide  36dB
  视频输出:1.OvP ~P75 
  同步系统:Internal external
  电源输入:DC12V/AC24V
  工作温度:-10℃ ~50 ℃
  特殊要求:OSD/RS485
  重       量:810g    
  尺       寸:  (H x W x  L) 66X55X130(mm)
  功       率:8.5W

 

Mode                                 型号                                YF15Z540RM
Specification                     规格                  1/2″
Focal Length (mm)           焦距15mm~540mm(36×)
Iris Range                  光圈范围F3.0~F5.0∙Close

 

 

Operation 操作方式Zoom        变焦MOTOR  电动
Focus        聚焦  MOTOR  电动
Iris            光圈  MOTOR  电动
Angle of View 水平视角Wide         广角30°
Tele          窄角1.2°
Focusing Range      对焦范围 (From Front of The Lens)∝~2.0m
Mount                               接口                              C~CS
Mass Weight                     重量3300g
Size (L× H×W) (mm)    尺寸 355×118×92

     1 数字重型万向云台适用范围:
        边防、森林防火等远程监控领域
     2 产品功能:
     2.1具有30-50公斤的顶载能力;
          按操作指令:水平360°/俯仰±45°
     2.2 产品特点:铝合金材料铸造,抗强风/抗腐蚀/抗老化/防水.
     2.3 技术指标:
    ●工作电源:AC220V±20% 50-60HZ
    ●工作电流:启动小于0.3A,正常运行为0.2A
    ●旋转限制:水平/俯仰限位角度可调;
    ●俯仰回差:≤0.35°
    ●旋转速度:3°/S
    ●工作温度:-45°~+60°
    ●控制方式:电动或手动;
    ●外型尺寸:280mm X 400mm X 350mm
    ●传动方式:机械传动
    ●防护等级IP66

  ● 5.8G  802.11a  108M/54M;
  ● 支持5路E1口双路并发; 
  ● 设计传输距离28公里;
  ● 内部设计有自动监测网络运行看门狗;
  ● 可自动处理网络事件,使网络不会因风暴而断网; 
  ● 内建支持视频组播传输功能;
  ●支持树状分支处理,避免网络形成环路;
  ● 支持1点对16点传输; 
  ● NETIQ 实测速率带宽: -60dbm  36M bps

  各设备之间的合理搭配制表如下:

日间监控距离10003000700010000 15000
变焦(mm)10~1206~18010~30015~540 20~1000
变倍(X)  10   30   30 36 50
数字透雾摄像机1/2CCD1/2CCD1/2CCD1/2CCD 1/2CCD

  每个点按监控半径10公里的林区,即几十平方公里仅须设置1个监控点。一个上百平方公里的林区也只须设置3~5个监控点而已。从工程的工期、总成本(因摄像机、镜头、视频服务器、云台、无线网桥及辅助设施如铁塔或瞭望台的数量锐减而大幅降低)、频率、频道以及带宽资源的节省、通道的畅顺等综合因素考量,优势非常明显(见附图5)。注:上述产品全部为本公司所有。
  森林防火监控/无线传输示意图

  大倍数长焦镜头的真伪识别方法

  大倍数长焦镜头的真伪识别主要依据镜头本身的体积来判定:以10mm~500 mm的大倍数长焦镜头为例,按照光学变倍镜头的设计原理,必须要十几组镜片才能做到50倍光学放大。若要安装下十几组镜片,且每组镜片之间还要保持精确的距离,同时,为了获得很好的光通量,就必须保证一定的口径,如此一来,也就规范出了该镜头的基本尺寸标准:(长X宽X高)350 mm(L) X118mm(W) X92 mm(H)。

  正是由于该类镜头的体积大、制造工艺复杂、环节多、难度大、成本高、价格贵等多种因素,使得部分厂家采用鱼目混珠、以假充真不法手段。其具体做法是,利用300 mm焦距的镜头尺寸280 mm(L) X110 mm(W) X80 mm(H)通过变倍镜扩倍到500 mm,此类属于假镜头。假镜头的中心线性和纵向色差方面都劣于真镜头,具体表现在光的透射度弱、光通量低,造成图像发蒙、缺泛层次感、夜视效果甚差、观看距离短。严重地损害了消费者的利益。 

  希望通过以上【大倍数长焦镜头的真伪识别方法】,能够对客户在选择该类产品时有所帮助。



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