-
微信號(hào):youuav
關(guān)注官方微信
m.youuav.com手機(jī)掃碼看新聞
-
- 添加收藏
- 關(guān)于我們
無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具前言
每年夏季，都是應(yīng)急消防戰(zhàn)友們壓力最大的時(shí)候，首先是天氣炎熱導(dǎo)致火災(zāi)隱患增加，其次是每年從南到北“七上八下”的防洪救災(zāi)工作，同時(shí)，沿海地區(qū)要面臨臺(tái)風(fēng)登陸，西部山區(qū)又要防范泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，總而言之，全國都在緊張有序的備戰(zhàn)減災(zāi)工作中，隨時(shí)準(zhǔn)備迎接各種災(zāi)害。 而常言道，工欲善其事必先利其器，無人機(jī)就是應(yīng)急消防中不可缺少的利器，而在無人機(jī)的很多功能中，紅外熱成像的作用尤為明顯，應(yīng)用非常廣泛，研究也已經(jīng)相當(dāng)成熟。 本文僅作為一篇科普文，為想要了解無人機(jī)熱成像基本操作、功能、技戰(zhàn)法的從業(yè)人員淺顯的介紹無人機(jī)熱成像在火災(zāi)救援領(lǐng)域中的應(yīng)用，因李老師并非專業(yè)的消防救援人員，所以一些描述難免有所遺漏和錯(cuò)謬，還望各位讀者不吝指出并給予意見。 一、熱輻射來源 粒子會(huì)發(fā)生無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，稱為熱振動(dòng)，這是溫度的來源。熱振動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生電磁波，電磁波會(huì)輻射，稱為熱輻射。溫度越高，熱輻射越強(qiáng)，同時(shí)輻射出的射線頻率越高。 不同溫度下物體輻射電磁波的主要波段 可以通過上圖看出，當(dāng)溫度超過500℃后，除了紅外輻射外，還會(huì)輻射出可見光，光色隨溫度增加而從紅到紫，溫度進(jìn)一步升高，甚至?xí)霈F(xiàn)X射線等高頻射線。 相關(guān)知識(shí)——火焰顏色 火焰燃燒產(chǎn)生的可見光并不都是熱輻射產(chǎn)生的，主要有三種，分別是熱輻射，電子躍遷，化學(xué)熒光。 1、熱輻射發(fā)光上面說過，比如鐵加熱后發(fā)紅； 2、電子躍遷類似LED燈的發(fā)光原理，有機(jī)物充分燃燒時(shí)以藍(lán)光為主，就出現(xiàn)了我們非常親切的“火焰藍(lán)； 3、而化學(xué)熒光我們熟悉的有磷火（鬼火），和反應(yīng)物的化學(xué)特性有關(guān)，不見得溫度很高。
火焰顏色
因此，只通過火焰顏色判斷溫度并不科學(xué)，還要考慮反應(yīng)物和反應(yīng)條件。 二、無人機(jī)紅外熱成像功能 采用帶有紅外熱成像（產(chǎn)品名中帶T）功能的無人機(jī)，在廣角或變焦模式下，點(diǎn)擊紅外對應(yīng)的按鍵或圖標(biāo)，切換到紅外模式，通過紅外模式查看溫度分布。 大疆采用的紅外熱成像解決方案是8~14um波長中紅外成像方案。首先要明確一個(gè)概念，熱成像≠紅外成像，紅外成像包含的概念較廣，根據(jù)波長，紅外分為近(0.75~3um)、中(3~20um)、遠(yuǎn)(20~1000um)紅外。只要在這個(gè)范圍內(nèi)的，都屬于紅外成像。 生活中常見的夜視攝像頭，或紅外攝像頭，一般使用0.75~3um近紅外成像，傳感器實(shí)際上和可見光成像的CMOS傳感器并無什么本質(zhì)區(qū)別，可以共用一套傳感器，這種方式優(yōu)點(diǎn)是看得清楚，局限是需要補(bǔ)光，缺陷是無法測溫。 而大疆使用的是紅外成像中的熱成像方式，優(yōu)點(diǎn)是不需要補(bǔ)光，且可以測溫，局限是測溫限制較多，缺陷是像素較低。 熱成像傳感器分為制冷型和非制冷型，制冷型靈敏度高，但體積大、功耗高、比較貴，一般用于軍用，非制冷體積小、功耗低、成本低，但靈敏度低，一個(gè)除了看得清楚都是缺點(diǎn)，一個(gè)除了看不清楚都是優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)在民用無人機(jī)用的基本都是非制冷型，大疆也不例外，再分細(xì)點(diǎn)，屬于非制冷型氧化釩傳感器，其他的也有用多晶硅的。 三、熱輻射特性 1、可以看到物體幾何輪廓，但看不到顏色紋理； 能看到風(fēng)機(jī)葉片上的涂層破損，但無法看到機(jī)身上的藍(lán)色文字 2、可以看到高低溫差，但無法精準(zhǔn)測溫，同時(shí)觀測效果受距離影響較大； 3、可以一定程度上穿透濃霧和煙氣，但成像清晰度會(huì)降低； 4、和可見光不同，紅外線會(huì)被玻璃阻擋，無法看清玻璃后的畫面； 5、可以看到液體，但看不到大部分氣體。 能穿透煙霧，但穿透不了玻璃 四、熱輻射衰減 紅外輻射在空氣中傳播時(shí)會(huì)急劇衰減，因此無人機(jī)在遠(yuǎn)距離測量和真實(shí)溫度有很大偏差，只能查看是否有溫度異常，不能準(zhǔn)確判斷目標(biāo)的溫度值。只能做定性分析，不能做定量分析。 主要衰減原因有三種： 1、距離越遠(yuǎn)，單位面積接收到的能量越少，也是主導(dǎo)因素； 2、空氣中有很多水蒸氣和懸浮小水滴，會(huì)吸收紅外線； 3、空氣中有很多灰塵顆粒，會(huì)散射紅外線。 五、應(yīng)用場景舉例 無人機(jī)紅外熱成像功能即使無法準(zhǔn)確判斷物體的表面溫度，但也有非常廣泛的用途，下面針對化工廠房火災(zāi)這類危險(xiǎn)而復(fù)雜的場景，例舉了7種主要的用法，根據(jù)你的理解，還有哪些場景可以用到紅外熱成像？ 六、紅外測溫功能 測溫是對火場的一種量化分析，無人機(jī)具備點(diǎn)測溫和區(qū)域測溫功能，可以對任意目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離安全測溫，但要注意該溫度非實(shí)際溫度，而是一個(gè)參考值，只呈現(xiàn)趨勢。 大疆設(shè)備的測溫方式有兩種：點(diǎn)測溫和區(qū)域測溫，下圖是兩種測溫方式的說明。 兩種紅外測溫方式 廠房火災(zāi)測溫的用途主要有以下幾條： 1、穿透煙霧快速鎖定溫度最高點(diǎn)； 2、搜索無明火區(qū)域的溫度異常點(diǎn)； 3、對危險(xiǎn)源持續(xù)監(jiān)控并及時(shí)預(yù)警； 4、通過溫度變化趨勢評(píng)估戰(zhàn)果。
罐體異常溫度
根據(jù)飛行器和相機(jī)的產(chǎn)品特性，提出以下三點(diǎn)火場紅外偵查的注意事項(xiàng)： 1、根據(jù)火勢控制距離，太遠(yuǎn)影響觀測，太近容易受損； 2、保持相對距離不變，以得到準(zhǔn)確的變化趨勢； 3、部分相機(jī)具有紅外超分功能，打開可獲得更高像素。 七、雙光結(jié)合偵查 點(diǎn)擊分屏按鈕圖標(biāo)，可使紅外和可見光分屏同時(shí)顯示，在此介紹幾種雙光分屏模式下的操作技巧。 紅外模式放大變焦按鈕 IR+倍數(shù) 1、可分別或同時(shí)進(jìn)行變焦操作，紅外鏡頭點(diǎn)擊IR圖標(biāo)進(jìn)行放大，有些設(shè)備支持聯(lián)動(dòng)變焦，即紅外和可見光變焦倍數(shù)同時(shí)放大或縮?。?/p> 2、山石、水源、照明或機(jī)械設(shè)備會(huì)產(chǎn)生疑似熱源，對紅外搜索造成干擾，在白天可以通過變焦相機(jī)直接放大確認(rèn)，在夜間可以通過探照燈+可見光相機(jī)確認(rèn)。 被曬熱的山石常常成為疑似高溫點(diǎn) 在人員搜救時(shí)可使用紅外發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)，可見光變焦確認(rèn)。下圖呈現(xiàn)了在400米外，先使用紅外發(fā)現(xiàn)疑似熱源，再使用高倍變焦（40X）分屏確認(rèn)找到走失人員，然后用激光打點(diǎn)功能記錄位置坐標(biāo)的案例。 搜救中通過紅外在森林中發(fā)現(xiàn)可疑熱源后通過可見光確認(rèn) 八、調(diào)色盤 熱成像圖片中的顏色用來表示溫度，在JPEG圖片或MP4格式視頻中顯示出來。以H20T相機(jī)為例，下圖是調(diào)色盤功能提供的顯色方式和不同場景的用途舉例。 調(diào)色盤的不同顯色模式 1、化工及城市消防中，在初期或后期，火勢不明顯，煙霧遮擋視線，可使用鐵紅、描紅定位核心火點(diǎn)和燃燒態(tài)勢； 煙霧較輕時(shí)，使用鐵紅或描紅并夾取測溫范圍穿透煙霧成像 2、中期全面燃燒時(shí)，產(chǎn)生大量黑色高溫?zé)焿m顆粒，此時(shí)會(huì)對紅外的觀察造成影響，可采用熔巖模式+低增益模式偵查核心火點(diǎn)燃燒情況； 煙霧含碳量過高，使用熔巖模式+低增益并夾取測溫范圍成像 3、在森林消防中，前中期同樣可以使用描紅或鐵紅，快速發(fā)現(xiàn)火線和火點(diǎn)； 森林消防前期使用鐵紅快速發(fā)現(xiàn)火點(diǎn) 4、在后期余火看護(hù)階段，可以切換為白熱，因?yàn)殚L期使用時(shí)，盯著鐵紅模式看眼睛容易疲勞，且白熱模式不同溫度的灰度過渡較為均勻，容易判斷哪些是燃點(diǎn)，哪些是過火后的殘留余溫； 森林消防中后期使用白熱長時(shí)間觀察對比 5、在山岳救援中，如環(huán)境溫度較低，可使用鐵紅、白熱、黑熱、描紅等，在100米左右相對高度下，如有人形大小熱源，易于發(fā)現(xiàn)。但如果環(huán)境溫度較高，在山高林密地區(qū)想確定可疑熱源，就可能需要切換到醫(yī)療、彩虹這種顏色更為豐富的調(diào)色盤模式，懸停觀察熱源是否發(fā)生移動(dòng)和變化。 野外搜救時(shí)，采用不同模式嘗試辨別熱點(diǎn)形狀 九、增益模式 可設(shè)置高增益和低增益模式，高增益量程短，但精細(xì)度高，適合大部分場景，包括火場細(xì)節(jié)查看。低增益量程高但精細(xì)度低，適合查看超高溫或過濾高溫?zé)焿m。 不同增益模式下成像效果對比 十、紅外熱成像各場景應(yīng)用總結(jié) 1、查找火點(diǎn)、確定主攻：在濃煙中找到火點(diǎn)準(zhǔn)確位置； 2、觀察趨勢、監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)：觀察噴水后降溫情況，監(jiān)控儲(chǔ)罐溫度上升趨勢及液體流動(dòng)； 3、排查隱患、防止復(fù)燃：尋找陰燃、異常高溫點(diǎn)，山火復(fù)燃點(diǎn)，煙點(diǎn)； 4、人員搜救：穿透火場煙霧，或在野外林區(qū)尋找疑似熱源； 5、夜間作業(yè)：光線黑暗時(shí)幾乎唯一的成像手段。 隨著無人機(jī)紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，使過去需要大量經(jīng)驗(yàn)的高風(fēng)險(xiǎn)工作變得有數(shù)據(jù)支撐，更加安全，更易于掌控。 十一、飛手安全小貼士 1、在火場中，無人機(jī)盡量保持高空、貼邊、上風(fēng)的有利位置，避免高溫和煙氣干擾； 2、減少不必要移動(dòng)，通過調(diào)節(jié)云臺(tái)來觀察救援現(xiàn)場情況，以避免飛行風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)節(jié)省電量； 3、執(zhí)行可見光全局布控時(shí)建議保持200米以上高度，最低不低于100米，獲得更好視野同時(shí)減少碰撞障礙物風(fēng)險(xiǎn)； 4、進(jìn)行測溫監(jiān)控時(shí)，保持兩次測溫的相對距離不變，以免誤判溫度變化趨勢； 5、在高空偵查時(shí)風(fēng)速可能過大，要時(shí)刻關(guān)注風(fēng)速信息（也可用來測算火情和煙霧走向）?？谠E：高空、上風(fēng)、貼邊走； 升高查看風(fēng)向、空域和有利偵查位置 選取合適的偵查位置 6、注意確保自身和隊(duì)友安全，觀察周圍環(huán)境，如發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)苗頭，應(yīng)盡快組織撤離。 無人機(jī)已經(jīng)成為消防指戰(zhàn)員們的另一雙眼睛，無數(shù)次地幫助“藍(lán)朋友”們戰(zhàn)勝災(zāi)害，降低風(fēng)險(xiǎn)，李老師雖然無法經(jīng)常前往一線和戰(zhàn)友們并肩戰(zhàn)斗，但希望通過這些技術(shù)內(nèi)容和實(shí)用案例幫助到大家，共同守護(hù)我們美好的家園。 *轉(zhuǎn)載請注明來源慧飛
慧飛無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)中心，是全球無人機(jī)領(lǐng)軍企業(yè)——大疆創(chuàng)新DJI的全資子公司，為客戶提供無人機(jī)培訓(xùn)服務(wù)。
慧飛采用國內(nèi)首個(gè)專注于無人機(jī)應(yīng)用技能的UTC培訓(xùn)體系，該體系由中國航協(xié)通航分會(huì)推出。
讓客戶將先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用在工作中，獲得領(lǐng)先的效率、安全性與成果。
慧飛在近年來陸續(xù)為新華社、中央人民廣播電臺(tái)、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、各地公安局等國家大型機(jī)關(guān)企事業(yè)單位提供人員培訓(xùn)服務(wù)。
2024-12-19 09:35
2024-12-19 09:33
2024-11-06 11:01
2024-08-23 10:18
2023-08-01 09:38
2023-07-29 09:20
2023-07-29 09:18
2023-07-29 09:17
2023-07-27 09:34
2023-07-27 09:31
