SIGIS 2

· 遙感遙測成像紅外光譜儀: 遠距離氣體鑒定、定量和化學成像

SIGIS 2 是一款基于單點檢測的紅外光譜儀和掃描系統(tǒng)的遙感遙測成像紅外光譜儀。它能對氣體云團自動進行遠距離鑒定、定量和化學成像。SIGIS 2是一種被動式紅外遙感系統(tǒng)，無需外部光源或反射光學元件。SIGIS 2 可以在視頻圖像上設定測量區(qū)域，自動測試，自動分析測試結果，并可將化學成像疊加到視頻圖像上。SIGIS 2 系統(tǒng)應用于工業(yè)設施監(jiān)控、環(huán)境保護、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用于世界各國的緊急響應體系中。

主要特點

· 掃描式氣體成像系統(tǒng)

· 自動、實時鑒定和定量各種氣體，包括各種有機和無機氣體

· 被動式遠距離探測（標配紅外專用望遠鏡），無需外部光源或反射光學元件

· 高光通量及低噪聲，靈敏度高

· 自動補償和扣除大氣中各種干擾氣體對測試結果的影響

· 系統(tǒng)自動標定，無需再用目標氣體進行標定

· 提供大量實時的光譜庫和擴展的離線庫（TIC和CWA）

· 可實現(xiàn)連續(xù)（24/7）監(jiān)控

· 可見光視頻和紅外攝像頭確保系統(tǒng)晝夜皆可使用

· 數(shù)據(jù)可自動上傳到服務器

· 360°全方位監(jiān)控

· 為一般用戶和專家提供的各種軟件包，簡單易用。

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

SIGIS 2 包括旋轉頭、專用紅外望遠鏡和傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜儀。在 360° 旋轉頭內部的掃描鏡和攝像頭可對環(huán)境進行全方位自動監(jiān)控。大尺寸光學系統(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，實現(xiàn)最佳的信噪比。紅外專用望遠鏡視場為 10 毫弧度，能有效擴展探測距離。對于每一個測量點，這相當于1公里距離處的視場為 10 x 10 m。

用戶在視頻圖像上設定測試區(qū)域，系統(tǒng)自動對所選區(qū)域進行逐點（右側圖片中的橙色小方塊）快速掃描，每個測量點可以得到一張完整的紅外光譜。系統(tǒng)自動扣除輻射背景和大氣中干擾氣體的影響，自動定性、定量分析，并將結果疊加在可見圖像上。右側示例中的紅色部分為被檢測氣體的化學成像。

· OPUS RS 軟件

    OPUS RS 軟件包（OPUS 遙感）用于對所選測量區(qū)域自動、連續(xù)的監(jiān)控，以及對光譜數(shù)據(jù)進行詳細的分析。

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

系統(tǒng)全自動采集紅外譜圖并進行自動的數(shù)據(jù)庫檢索。如發(fā)現(xiàn)危險、有毒有害氣體，軟件會通過動畫和聲音模式報警。由系統(tǒng)檢測到并自動生成危險、有毒有害氣體的化學成像，自動疊加到可見視頻圖像或者紅外夜視儀圖像上。化學成像信息可以清楚地給出氣體云團的位置和飄散方向，且可給出氣體濃度分布信息。在右邊的示例中，是測量工業(yè)煙囪排放的氨氣。圖像中的紅色區(qū)域為被檢測到的氨氣，并且可以看出氨氣是由右向左飄散。

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

整個數(shù)據(jù)的采集、處理和生成化學成像皆實現(xiàn)自動化，用戶無需具備相應的大氣物理、數(shù)學模型和紅外光譜數(shù)據(jù)解析等知識。

鑒定                                                定量

OPUS RS 鑒定氣體是基于布魯克獨特的數(shù)學擬合過程：將物理模型光譜與測量結果擬合計算，得出氣體的譜圖和參考光譜庫二者之間的相關系數(shù)。如果相關系數(shù)和信號強度均高于預設的閾值，氣體可確定被識別并檢出。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 在不同的地點同時測試一個區(qū)域，結合布魯克專用軟件，可以精確定位云團的位置、尺寸、形狀和氣體濃度（單位ppm）。

· 應用

SIGIS 2 能 24/7 連續(xù)測量，能自動實時鑒定和定量各種氣體，包括各種有機和無機氣體，可以用于監(jiān)控工業(yè)設施的氣體泄漏、環(huán)境保護和大氣應用及學術研究，比如火山學研究，以及各種大型會議的安全保障等。

SIGIS 2 也是全球國應急反應部隊的必備裝備，用于對災難或事故發(fā)生時釋放的潛在有害氣體進行監(jiān)測和危險評估，還用于監(jiān)控各種大型會議和活動，比如，政治峰會或大型國際體育賽事，防止化學品威脅、實現(xiàn)快速、應急響應。

鑒定                                                                   定量

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

· 3D化學成像

兩臺 SIGIS 2 系統(tǒng)在兩個地點、以不同角度同時測試一個氣體云團，生成 3D 化學成像，可確定氣體云團的位置、形狀、尺寸、漂散方向和濃度。

用兩個 SIGIS 2 系統(tǒng)在兩個不同位置，同時測試同一個化學云團（如左圖所示），可在 OPUSRS 中通過重建的方式獲得一個被測氣體的3D 化學成像。

并且可以得到化學云團的精確位置及其云團尺寸，再結合柱密度信息，可以得到精確氣體濃度。

在 OPUS RS 中獲得的 3D 化學成像，可在地理信息系統(tǒng)（GIS）中打開，比如，谷歌地球（Google Earth TM ）等，實現(xiàn) 3D 化學成像和地理信息的有機結合。

利用兩臺 SIGIS 2 系統(tǒng)同時測定氣體云團，并通過專用軟件，可得到這個煙囪周圍的氨云 3D 化學成像（結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 實現(xiàn)廠房監(jiān)控

通過一臺或多臺 SIGIS 2 系統(tǒng)對工業(yè)廠房進行監(jiān)控，可快速探測泄漏，防止災難發(fā)生。

系統(tǒng)可通過光纖或者無線網(wǎng)絡連接，可以在監(jiān)控中心實現(xiàn)遠距離操控。

如果多臺 SIGIS 2 系統(tǒng)同時用于監(jiān)測大型工業(yè)設施，那么，單一系統(tǒng)可通過專門的局域網(wǎng)進行集成。

在下面顯示的安裝示例中，所有信息均可通過位于工廠控制中心的主 PC 進行訪問。用戶可選擇將所有測試數(shù)據(jù)自動上傳至服務器。

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

專業(yè) OPUS RS 軟件界面簡潔，容易操作。

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

所有測試結果，包括各種原始數(shù)據(jù)和報警記錄都自動存儲，用戶可再次查看和確認。

測量原始數(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：報警日志，顯示最新發(fā)生的報警。

· SIGIS 2 移動監(jiān)測應用

SIGIS 2 作為發(fā)達國家應急反應部隊的必備裝備，能對各種災害或突發(fā)事故中有毒、有害、危險氣體，在第一時間內鑒定和化學成像。多次應用于監(jiān)測政治峰會或國際體育賽事等備受矚目的重要活動。

堅固耐用的結構和特殊減震架，SIGIS 2 可在直升飛機和各種機動車輛上安裝使用。

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

SIGIS 2 系統(tǒng)安裝在德國聯(lián)邦民防和災難援助中心（BBK）的應急響應車輛上。

系統(tǒng)通過電動方式升出車頂，可實現(xiàn) 360° 全視野測試。SIGIS 2 系統(tǒng)可在應急響應車內操作。

SIGIS 2 系統(tǒng)多次應用于監(jiān)控各種大型活動、會議，保證活動安全，比如國際體育賽事。

· 技術參數(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），適合野外惡劣的測試環(huán)境

· 掃描儀                                              方位-高度掃描鏡

· 輻射標定                                           兩個參考黑體，用于自動校正輻射標定

· 顯示                                                  視頻場景圖像與測試結果疊加

性能

· 可監(jiān)控范圍                                        360°

· 視野                                                  標配紅外專用望遠鏡

                                                            10 毫弧度（相當于 1km 距離處的測試區(qū)域為 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）

· 可見光相機和紅外夜視儀                  可見光相機用于白天測試，紅外夜視儀用于夜間測試

· 可見光相機分辨率                            768 x 576 像素（10 x光學變焦）

· 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                                               實時測試、鑒定和化學成像軟件 OPUS RS

可攜帶性

· 運輸情況（道路情況）

· 專用車輛用防震架

· 加強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（測量）                               < 100 W，典型值

· 標定                                             20 Wh，典型值

· 電池使用時間                                6 小時，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）

· 儲存溫度                                     -30° C 至 70° C