基于MODIS热红外辐射的归一化差异火点指数NDTI研究

本研究使用MODIS红外辐射遥感数据在分析了异常热点光谱辐射特性的基础上,提出一个新的火情监测模型NDTI火点指数,并通过几起较大森林火灾对该模型进行了分析和验证,给出了该监测模型的详细算法.这种双通道比值指数和NDVI一样具有衰减仪器噪声和抵消常规大气影响的优点.研究表明,4 μm火点辐射通道和11 μm背景分量通道的组合突出了火点信息,选择合适的NDTI门限,NDTI指数能够准确检测火点,识别率可达到93%.根据对实时接收轨道的有限实测,由于使用极少的数据集数学运算操作,NDTI模型比MODIS推荐火情算法在计算速度上快两倍以上.EOS MODIS探测器具有多光谱和高光谱以及对热点监测动态范围宽的特点,MODIS的下一代多光谱探测器NPOESS NPP VIIRS同样继承了MODIS的优势,为NDTI算法模型提供了广阔的应用前景.     

MODIS林火识别算法的验证分析

利用中国境内9起森林火灾事件对MODIS火点识别的理论算法进行验证分析．结果表明：MODIS火点识别的理论算法在中国境内是基本通用的．但受地域和季节变化的影响．应用时可能会遗漏个别低温闷烧的热点;利用火点亮温偏离统计均值标准差的关系来确定阁值．可以避免火点的遗漏;林火点在CH21和CH22上的值比较接近。一般有CH21-CH22〈20K。而噪声点在两个波段上的亮温差异比较大。根据以上知识．提出了改进MODIS林火热点识别算法的建议。     

基于无人机多传感吊舱系统的火点实时定位方法

林火定位是林火智能监测设备的核心技术。提出了一种基于激光雷达、红外热像仪及组合惯导多数据融合的火点定位方法。首先设计了一个通用的无人机吊舱系统,并基于ROS框架实现数据采集、数据处理和数据传输等功能;其次提出了一个基于无人机吊舱系统的火点全局定位方案,根据红外热像仪成像特性识别火点,同时将密集点云与红外图像进行数据融合,估计出火点的三维空间位置;然后根据无人机位姿提出了一种基于墨卡托投影的火点全局定位方案,得到了火点的GPS位置。最后通过试验得到了该方案的全局定位精度：在实验中经度最大误差为2.36×10^-5°,纬度最大误差为1.84×10^-5°,高程最大误差为0.926 1 m,为其他林火定位方案提供了技术支持。     

基于MODIS数据火点监测指数研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就湖南2008年3月1日和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物地FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素,并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度上都有提高.     

基于MODIS数据的火点监测指数方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道（火点辐射）和31通道（背景辐射）亮温构建了一个火点指数FPI。且只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数（NDVI）对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判。就南方几省2008年3月和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物地FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系。其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素,并确定这两个地区的FPI和NDVI的阈值。经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度上都有提高。     

基于MODIS数据FPI-NDVI火灾监测方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物的FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素.并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度都有提高.     

公共场所行人异常行为识别方法综述

为明确公共场所行人异常行为识别理论与技术研究进展,首先,借助中国知网(CNKI)和Web版引文数据库(WOS),给出公共场所行人异常行为广义定义与泛在特征,将常见异常行为划分为危害行为、不合群行为和违规行为3类;其次,从数据和技术基础视域,将现有异常行为识别方法划分为人工设计法、人体骨架法、红绿蓝(RGB)图像法和可穿戴传感器法4类;然后,梳理国内外主流人群异常行为数据集,分析相关算法在数据集上的性能表现;最后,从可用数据集和数据融合检测等方面总结现有研究方法局限性,给出未来研究方向与优化建议。研究结果表明：4类异常行为识别方法各有其优缺点;异常行为识别领域缺乏行为种类丰富、定义清晰、高质量的人群异常行为数据集;未来研究应聚焦稳健性强、准确率高的异常行为识别方法、模型及算法;探索多维数据融合互补检测方法,提升异常行为识别理论成果的应用场景的自洽性和自适应性,提高公共场所人群安全治理水平。     

液化石油气(LPG)储罐安全监测研究

通过对液化石油气储罐的火灾危险特性进行分析,说明了安全监控系统的重要性,提出了储罐区需要监测的参数。在对监测参数进行分析的基础上,给出了对监测参数进行监测的传感器,并对传感器的原理进行了介绍。最后结合计算机监测的相关知识,给出了用于液化石油气储罐的安全监测系统,并对系统可能受到的影响提出了一些抗干扰的措施。     

环保部:河南、山东、辽宁等地国庆假日期间秸秆焚烧火点数同比上升

<正>近日,环境保护部向媒体发布了2015年10月1日至10月6日全国秸秆焚烧卫星遥感巡查监测情况。环境保护部环境监察局局长邹首民介绍说,2015年10月1日至10月6日期间,环境保护部卫星遥感巡查监测教据统计表明,在全国范围内,共监测到疑似秸秆焚烧火点376个,比2014年同期增加53个,增幅为16.41%。从火点分布情况看,火点主要分布在河南、山东、辽宁、新疆、安徽、湖北、河北、黑龙江、内蒙古等9省(区),     

基于视频的嵌入式森林火灾预警系统

针对目前我国森林火情远程监控中长时间不间断监测、建设成本高的不足,提出了一种基于视频的嵌入式森林火灾监测和报警的系统.嵌入式处理器对安插在森林监测点摄像头采集到的视频图像,通过昼间或夜间火情识别算法进行智能处理,当潜在异常确认为异常发生时,通过无线网络将火情信息传送到监控中心,交由工作人员做进一步处理,避免了长时间不间断监控.与现有其他同类系统的比较表明:该系统对于我国森林火情监测有较大的实用价值.     

Kullback-Leibler distance-based enhanced detection of incipient anomalies

Accurate and effective anomaly detection and diagnosis of modern engineering systems by monitoring processes ensure reliability and safety of a product while maintaining desired quality. In this paper, an innovative method based on Kullback-Leibler divergence for detecting incipient anomalies in highly correlated multivariate data is presented. We use a partial least square (PLS) method as a modeling framework and a symmetrized Kullback-Leibler distance (KLD) as an anomaly indicator, where it is used to quantify the dissimilarity between current PLS-based residual and reference probability distributions obtained using fault-free data. Furthermore, this paper reports the development of two monitoring charts based on the KLD. The first approach is a KLD-Shewhart chart, where the Shewhart monitoring chart with a three sigma rule is used to monitor the KLD of the response variables residuals from the PLS model. The second approach integrates the KLD statistic into the exponentially weighted moving average monitoring chart. The performance of the PLS-based KLD anomaly-detection methods is illustrated and compared to that of conventional PLS-based anomaly detection methods. Using synthetic data and simulated distillation column data, we demonstrate the greater sensitivity and effectiveness of the developed method over the conventional PLS-based methods, especially when data are highly correlated and small anomalies are of interest. Results indicate that the proposed chart is a very promising KLD-based method because KLD-based charts are, in practice, designed to detect small shifts in process parameters.     

EOS火灾遥感光谱通道性能和监测实例分析与研究

选取十个新疆EOS卫星火灾遥感监测实例,对它们的MODIS光谱数据和实际监测过程,从理论到实践进行的深入分析研究表明: MODIS与火灾有关各通道的性能有差异,在近红外波段:7通道优于6通道;在中红外波段:21通道最好;在远红外波段:31通道略优于32通道.由RGB 7.2.1通道合成影像可发现火场;利用21-31通道差,可判定火场,但当中红外各通道不饱和时,则应选择20-31通道差.截取MODIS光谱数据分析窗,是判定和分析火场最有效的手段.火点判识参数(阈值)要根据气候和地理的不同来调整,灵活准确的调整参数是发现火点的关键.截取7、21通道的光谱数据分析窗,可以判断火势位置和移动方向.截取21-31通道光谱数据分析窗,计算火区像元数,即可估算即时火场面积.     

复杂火区条件下煤火圈划和火源位置探测方法及应用

应用同位素测氡法探测技术对老二井火区进行了精确探测,并结合数值插值技术对野外测氡数据进行相应处理,得成了火区氡测值等值线和火区高温火源位置分布等值线,进而区分了该火区东西测场内的温度异常区和燃烧区。分析结果表明,西区温度异常区总面积约255477m2,东区温度异常总面积约70370m2,为该矿区灭火方案的设计提供了科学依据,也可为国内同类问题的解决提供参考。     

河南省大气污染防治绩效分析

本文从MODIS数据的气溶胶光学厚度反演为理论出发,以河南省近期某一时段下的大气质量为研究对象,论证了反演手段与地面实测数据的契合性和大气遥感监测在大范围时空区域内的优越性和不可替代性;同时结合地面实测数据对河南省AOD空气质量监测做了研究分析,探讨了大气污染专项防治专项的绩效成果并对其影响因素做了进一步分析。在环境问题日益迫切和国民环保意识越发迫切的当下,大气遥感监测势必将会在环保领域发挥更大的作用。     

融合LRT的Bootstrap区间估计同质点识别方法研究

针对传统同质点探测方法检验效率低以及在地物区分度不明显地区探测结果包含过多异质点的问题,提出融合似然比检验(LRT)与Bootstrap区间估计的同质点探测方法,通过模拟和实验对该方法进行验证,并对鄂尔多斯某煤矿地表形变进行探测和验证。研究结果表明：相比于传统方法,融合似然比检验(LRT)与Bootstrap区间估计的同质点探测方法具有较高的拒绝率和稳定的拒绝率标准差,比较适合地物区分度不明显的野外矿区同质点探测;在实验矿区发现1处明显下沉,最大累计沉降为-128.9 mm,通过与实测水准比较,发现实测水准结果与基于本文方法的DS-InSAR结果基本一致,2者均方根误差和平均绝对误差分别为14.4,12.0 mm。研究结果可实现对矿区的非接触、大范围、长时间监测,为DS-InSAR中同质点选取提供新思路。     

基于免疫遗传算法的化工过程微小差别异常诊断

化工过程中同一类型的异常往往也存在微小差别,将不同程度的同一类型异常进行有效识别和归属,掌握同一类型异常的多样化情况,对于化工过程安全监控有重要意义。设计了一种基于人工免疫和遗传思想的微小差别异常诊断方法,并以一个典型的精馏过程Chem CAD仿真模型进行同类型不同程度的阀门异常模式设置,获取正常情况和各异常情况下的样本数据,然后利用所提出的诊断方法计算不同程度异常对其异常类型的隶属概率。结果表明,同一阀门不同开度异常尽管会导致过程监控参数的变化,但该微小差别异常诊断方法却能对其进行有效归属,且归属准确度经启发式算法多次运行后可达98%以上。最后进一步运用TE过程中具有微小差异输出结果的4种异常模式进行了验证试验,结果表明,该方法也可以在较少的异常数据基础上完成对异常模式的准确归属。     

Minimum ignition energies of pure magnesium powders due to electrostatic discharges and nitrogen's effect

This paper experimentally investigated the relation between the minimum ignition energy (MIE) of magnesium powders as well as the effect of inert nitrogen (N₂) on the MIE. The modified Hartmann vertical-tube apparatus and four kinds of different-sized pure magnesium powders (median particle size, D50; 28.1 μm–89.8 μm) were used in this study. The MIE of the most sensitive magnesium powder was 4 mJ, which was affected by the powder particle size (D50; 28.1 μm). The MIE of magnesium powder increased with an increase in the N₂ concentration for the inerting technique. The magnesium dust explosion with an electrostatic discharge of 1000 mJ was suppressed completely at an N₂ concentration range of more than 98%. The experimental data presented in this paper will be useful for preventing magnesium dust explosions generated from electrostatic discharges.     

Determination of heterogeneous reaction mechanisms: A key milestone in dust explosion modelling

Reaction kinetics is fundamental for modelling the thermal oxidation of a solid phase, in processes such as dust explosions, combustion or gasification. The methodology followed in this study consists in i) the experimental identification of the reaction mechanisms involved in the explosion of organic powders, ii) the proposal of simplified mechanisms of pyrolysis and oxidation, iii) the implementation of the model to assess the explosion severity of organic dusts. Flash pyrolysis and combustion experiments were carried out on starch (22 μm) and cellulose (53 μm) at temperatures ranging from 973 K to 1173 K. The gases generated were collected and analyzed by gas chromatography. In this paper, a semi-global pyrolysis model was developed for reactive systems with low Damköhler number. It is in good agreement with the experimental data and shows that both carbon monoxide and hydrogen are mainly generated during the pyrolysis of the solid, the generation of the latter compound being greatly promoted at high temperature. A simplified combustion model was also proposed by adding two oxidation reactions of the pyrolysis products. In parallel, flame propagation tests were performed in a semi open tube in order to assess the burning velocity of such compounds. The laminar burning velocity of cellulose was determined to be 21 cm s⁻¹. Finally, this model will be integrated to a predictive model of dust explosions and its validation will be based on experimental data obtained using the 20 L explosion sphere. The explosion severity of cellulose was determined and will be used to develop and adjust the predictive model.     

深井高温热环境的数值评价

根据井下工作面热环境的特点,采用了数值模拟的方法,对高温巷道中的热环境进行数值模拟计算,并应用预计热舒适指标(PMV)对不同设计参数的井下环境的热舒适程度进行科学的评价,给出了高温巷道中的速度场、温度场、热舒适PMV值。以某矿山高温巷道为实例进行了热环境评价,得出了热环境评价结果。结果表明在温度为40℃的高温巷道中,采用入口处风速为0.8m/s即可满足通风降温的要求,所得结果更具有直观性、准确性,为最优通风降温方案的确定提供了技术依据。