SIGIS 2

· 遙感遙測(cè)成像紅外光譜儀: 遠(yuǎn)距離氣體鑒定、定量和化學(xué)成像

SIGIS 2 是一款基于單點(diǎn)檢測(cè)的紅外光譜儀和掃描系統(tǒng)的遙感遙測(cè)成像紅外光譜儀。它能對(duì)氣體云團(tuán)自動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離鑒定、定量和化學(xué)成像。SIGIS 2是一種被動(dòng)式紅外遙感系統(tǒng)，無(wú)需外部光源或反射光學(xué)元件。SIGIS 2 可以在視頻圖像上設(shè)定測(cè)量區(qū)域，自動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)分析測(cè)試結(jié)果，并可將化學(xué)成像疊加到視頻圖像上。SIGIS 2 系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)施監(jiān)控、環(huán)境保護(hù)、大氣和火山等研究。值得一提的是，SIGIS 2 作為必備裝備廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的緊急響應(yīng)體系中。

主要特點(diǎn)

· 掃描式氣體成像系統(tǒng)

· 自動(dòng)、實(shí)時(shí)鑒定和定量各種氣體，包括各種有機(jī)和無(wú)機(jī)氣體

· 被動(dòng)式遠(yuǎn)距離探測(cè)（標(biāo)配紅外專用望遠(yuǎn)鏡），無(wú)需外部光源或反射光學(xué)元件

· 高光通量及低噪聲，靈敏度高

· 自動(dòng)補(bǔ)償和扣除大氣中各種干擾氣體對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

· 系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定，無(wú)需再用目標(biāo)氣體進(jìn)行標(biāo)定

· 提供大量實(shí)時(shí)的光譜庫(kù)和擴(kuò)展的離線庫(kù)（TIC和CWA）

· 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)（24/7）監(jiān)控

· 可見(jiàn)光視頻和紅外攝像頭確保系統(tǒng)晝夜皆可使用

· 數(shù)據(jù)可自動(dòng)上傳到服務(wù)器

· 360°全方位監(jiān)控

· 為一般用戶和專家提供的各種軟件包，簡(jiǎn)單易用。

                              遙感遙測(cè)成像紅外光譜儀 SIGIS 2 及其工作原理的示意圖。

SIGIS 2 包括旋轉(zhuǎn)頭、專用紅外望遠(yuǎn)鏡和傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜儀。在 360° 旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部的掃描鏡和攝像頭可對(duì)環(huán)境進(jìn)行全方位自動(dòng)監(jiān)控。大尺寸光學(xué)系統(tǒng)能最大限度地收集氣體微弱的輻射光，保證最高的光通量，實(shí)現(xiàn)最佳的信噪比。紅外專用望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)為 10 毫弧度，能有效擴(kuò)展探測(cè)距離。對(duì)于每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，這相當(dāng)于1公里距離處的視場(chǎng)為 10 x 10 m。

用戶在視頻圖像上設(shè)定測(cè)試區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)所選區(qū)域進(jìn)行逐點(diǎn)（右側(cè)圖片中的橙色小方塊）快速掃描，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)可以得到一張完整的紅外光譜。系統(tǒng)自動(dòng)扣除輻射背景和大氣中干擾氣體的影響，自動(dòng)定性、定量分析，并將結(jié)果疊加在可見(jiàn)圖像上。右側(cè)示例中的紅色部分為被檢測(cè)氣體的化學(xué)成像。

· OPUS RS 軟件

    OPUS RS 軟件包（OPUS 遙感）用于對(duì)所選測(cè)量區(qū)域自動(dòng)、連續(xù)的監(jiān)控，以及對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

OPUS RS 專用軟件中，用戶在可見(jiàn)視頻圖像或者紅外夜視儀圖像中直接選擇感興趣的待測(cè)區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)掃描所選待測(cè)區(qū)域，每個(gè)掃描點(diǎn)可以得到一張完整的紅外光譜圖。

系統(tǒng)全自動(dòng)采集紅外譜圖并進(jìn)行自動(dòng)的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索。如發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)、有毒有害氣體，軟件會(huì)通過(guò)動(dòng)畫(huà)和聲音模式報(bào)警。由系統(tǒng)檢測(cè)到并自動(dòng)生成危險(xiǎn)、有毒有害氣體的化學(xué)成像，自動(dòng)疊加到可見(jiàn)視頻圖像或者紅外夜視儀圖像上?；瘜W(xué)成像信息可以清楚地給出氣體云團(tuán)的位置和飄散方向，且可給出氣體濃度分布信息。在右邊的示例中，是測(cè)量工業(yè)煙囪排放的氨氣。圖像中的紅色區(qū)域?yàn)楸粰z測(cè)到的氨氣，并且可以看出氨氣是由右向左飄散。

OPUS RS 軟件除了實(shí)時(shí)分析檢測(cè)譜圖數(shù)據(jù)外，還可以事后對(duì)原始數(shù)據(jù)做更深入的研究分析。

整個(gè)數(shù)據(jù)的采集、處理和生成化學(xué)成像皆實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，用戶無(wú)需具備相應(yīng)的大氣物理、數(shù)學(xué)模型和紅外光譜數(shù)據(jù)解析等知識(shí)。

鑒定                                                定量

OPUS RS 鑒定氣體是基于布魯克獨(dú)特的數(shù)學(xué)擬合過(guò)程：將物理模型光譜與測(cè)量結(jié)果擬合計(jì)算，得出氣體的譜圖和參考光譜庫(kù)二者之間的相關(guān)系數(shù)。如果相關(guān)系數(shù)和信號(hào)強(qiáng)度均高于預(yù)設(shè)的閾值，氣體可確定被識(shí)別并檢出。OPUS RS 光譜定量分析可得到氣體的柱形密度（單位ppm x m）。如果使用兩套 SIGIS2 在不同的地點(diǎn)同時(shí)測(cè)試一個(gè)區(qū)域，結(jié)合布魯克專用軟件，可以精確定位云團(tuán)的位置、尺寸、形狀和氣體濃度（單位ppm）。

· 應(yīng)用

SIGIS 2 能 24/7 連續(xù)測(cè)量，能自動(dòng)實(shí)時(shí)鑒定和定量各種氣體，包括各種有機(jī)和無(wú)機(jī)氣體，可以用于監(jiān)控工業(yè)設(shè)施的氣體泄漏、環(huán)境保護(hù)和大氣應(yīng)用及學(xué)術(shù)研究，比如火山學(xué)研究，以及各種大型會(huì)議的安全保障等。

SIGIS 2 也是全球國(guó)應(yīng)急反應(yīng)部隊(duì)的必備裝備，用于對(duì)災(zāi)難或事故發(fā)生時(shí)釋放的潛在有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)和危險(xiǎn)評(píng)估，還用于監(jiān)控各種大型會(huì)議和活動(dòng)，比如，政治峰會(huì)或大型國(guó)際體育賽事，防止化學(xué)品威脅、實(shí)現(xiàn)快速、應(yīng)急響應(yīng)。

鑒定                                                                   定量

氨氣可作為吸收式冰箱的冷卻劑。圖片顯示從冷庫(kù)冰箱泄漏的氨氣云團(tuán)的位置。圖示為氨氣的化學(xué)成像（上圖紅色）和相應(yīng)的濃度成像分布（下圖）。

· 3D化學(xué)成像

兩臺(tái) SIGIS 2 系統(tǒng)在兩個(gè)地點(diǎn)、以不同角度同時(shí)測(cè)試一個(gè)氣體云團(tuán)，生成 3D 化學(xué)成像，可確定氣體云團(tuán)的位置、形狀、尺寸、漂散方向和濃度。

用兩個(gè) SIGIS 2 系統(tǒng)在兩個(gè)不同位置，同時(shí)測(cè)試同一個(gè)化學(xué)云團(tuán)（如左圖所示），可在 OPUSRS 中通過(guò)重建的方式獲得一個(gè)被測(cè)氣體的3D 化學(xué)成像。

并且可以得到化學(xué)云團(tuán)的精確位置及其云團(tuán)尺寸，再結(jié)合柱密度信息，可以得到精確氣體濃度。

在 OPUS RS 中獲得的 3D 化學(xué)成像，可在地理信息系統(tǒng)（GIS）中打開(kāi)，比如，谷歌地球（Google Earth TM ）等，實(shí)現(xiàn) 3D 化學(xué)成像和地理信息的有機(jī)結(jié)合。

利用兩臺(tái) SIGIS 2 系統(tǒng)同時(shí)測(cè)定氣體云團(tuán)，并通過(guò)專用軟件，可得到這個(gè)煙囪周?chē)陌痹?3D 化學(xué)成像（結(jié)合谷歌地圖可以看到氨氣的濃度分布、飄散方向和濃度。淺色表示高濃度，深色表示低濃度）

左圖：從東南方向觀察氨氣的分布。

右圖：從西面觀察氨氣的分布。

· SIGIS 2 實(shí)現(xiàn)廠房監(jiān)控

通過(guò)一臺(tái)或多臺(tái) SIGIS 2 系統(tǒng)對(duì)工業(yè)廠房進(jìn)行監(jiān)控，可快速探測(cè)泄漏，防止災(zāi)難發(fā)生。

系統(tǒng)可通過(guò)光纖或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，可以在監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控。

如果多臺(tái) SIGIS 2 系統(tǒng)同時(shí)用于監(jiān)測(cè)大型工業(yè)設(shè)施，那么，單一系統(tǒng)可通過(guò)專門(mén)的局域網(wǎng)進(jìn)行集成。

在下面顯示的安裝示例中，所有信息均可通過(guò)位于工廠控制中心的主 PC 進(jìn)行訪問(wèn)。用戶可選擇將所有測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至服務(wù)器。

        兩個(gè) SIGIS 2 系統(tǒng)用于工廠監(jiān)控的安裝示意圖。

專業(yè) OPUS RS 軟件界面簡(jiǎn)潔，容易操作。

監(jiān)控模式可以按照用戶設(shè)定的區(qū)域連續(xù)（24/7）監(jiān)控。

所有測(cè)試結(jié)果，包括各種原始數(shù)據(jù)和報(bào)警記錄都自動(dòng)存儲(chǔ)，用戶可再次查看和確認(rèn)。

測(cè)量原始數(shù)據(jù)可以做更深入的研究。

            OPUS RS 的監(jiān)控模式。

            左：化合物列表。

            右：報(bào)警日志，顯示最新發(fā)生的報(bào)警。

· SIGIS 2 移動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

SIGIS 2 作為發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)急反應(yīng)部隊(duì)的必備裝備，能對(duì)各種災(zāi)害或突發(fā)事故中有毒、有害、危險(xiǎn)氣體，在第一時(shí)間內(nèi)鑒定和化學(xué)成像。多次應(yīng)用于監(jiān)測(cè)政治峰會(huì)或國(guó)際體育賽事等備受矚目的重要活動(dòng)。

堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)和特殊減震架，SIGIS 2 可在直升飛機(jī)和各種機(jī)動(dòng)車(chē)輛上安裝使用。

譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)包括有毒、有害工業(yè)化合物（TIC）和化學(xué)戰(zhàn)劑（CWA，可選）。

SIGIS 2 系統(tǒng)安裝在德國(guó)聯(lián)邦民防和災(zāi)難援助中心（BBK）的應(yīng)急響應(yīng)車(chē)輛上。

系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)方式升出車(chē)頂，可實(shí)現(xiàn) 360° 全視野測(cè)試。SIGIS 2 系統(tǒng)可在應(yīng)急響應(yīng)車(chē)內(nèi)操作。

SIGIS 2 系統(tǒng)多次應(yīng)用于監(jiān)控各種大型活動(dòng)、會(huì)議，保證活動(dòng)安全，比如國(guó)際體育賽事。

· 技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)

· 干涉儀                                              改良型邁克爾遜干涉儀（Bruker 專利RockSolid TM 干涉儀），適合野外惡劣的測(cè)試環(huán)境

· 掃描儀                                              方位-高度掃描鏡

· 輻射標(biāo)定                                           兩個(gè)參考黑體，用于自動(dòng)校正輻射標(biāo)定

· 顯示                                                  視頻場(chǎng)景圖像與測(cè)試結(jié)果疊加

性能

· 可監(jiān)控范圍                                        360°

· 視野                                                  標(biāo)配紅外專用望遠(yuǎn)鏡

                                                            10 毫弧度（相當(dāng)于 1km 距離處的測(cè)試區(qū)域?yàn)?10 x 10 m）

· 光譜范圍                                            680 – 1500 cm -1 （600 - 6000 cm -1 最大范圍）

· 最高光譜分辨率（最大光程差OPD）   0.5 cm -1 (OPD=1.8 cm)

· 光譜采集速率                                    16張光譜/秒（Δσ = 4 cm -1 ，雙面干涉圖）

· 系統(tǒng)噪音NEΔT                                 20 mK

                                                        （單次掃描，Δσ = 4 cm -1 ，t=44 ms，典型值）

· 可見(jiàn)光相機(jī)和紅外夜視儀                  可見(jiàn)光相機(jī)用于白天測(cè)試，紅外夜視儀用于夜間測(cè)試

· 可見(jiàn)光相機(jī)分辨率                            768 x 576 像素（10 x光學(xué)變焦）

· 紅外夜視儀分辨率                            640 x 512 像素

IT

· PC                                                  野外專用筆記本電腦

· 軟件                                               實(shí)時(shí)測(cè)試、鑒定和化學(xué)成像軟件 OPUS RS

可攜帶性

· 運(yùn)輸情況（道路情況）

· 專用車(chē)輛用防震架

· 加強(qiáng)三腳架用于升高和水平定位

電源

· 電壓                                             110/230 V AC，或使用電池

· 功耗（測(cè)量）                               < 100 W，典型值

· 標(biāo)定                                             20 Wh，典型值

· 電池使用時(shí)間                                6 小時(shí)，典型值

物理特性

· 重量                                            ~ 65 kg

· 尺寸                                            ~ 1190 x 580 x 365 mm 3

環(huán)境

· 工作溫度                                      0° C 至 49° C（-20° C 至 49° C，可選）

· 儲(chǔ)存溫度                                     -30° C 至 70° C