[发明专利]一种火灾探测、报警、定位、扑灭方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及火灾监测及自动灭火技术领域，特别是关于一种适用于自动化室外大空间的火灾探测、报警、定位、扑灭方法及系统。

背景技术

火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一，火灾报警、定位及扑灭系统是关系到人民生命和财产安全的重要装备。当前，消防水炮是远距离扑救火灾的重要消防设备，通常配合各种火灾探测设备构成大空间灭火系统。目前室外消防水炮以手控型为主，定位精度差，扑灭时间长，存在重大安全隐患。随着技术的发展，基于红紫外管及双波段图像探测定位技术的自动消防水炮及其探测、报警、定位和扑灭系统在室内大空间的应用已经逐步走向成熟，在各种室内场合大量布设，大大提高了室内大空间环境下的安全水平，但是由于红紫外从原理上无法解决太阳光的干扰问题，双波段图像探测方法只能用于明火而无法用于阴燃的情况。

红外热像是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布转换成图像的技术，在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。近年来，红外热像技术发展迅猛，以非制冷焦平面红外探测器为核心的红外热像系统，拥有较高的图像分辨率和较低的价格，无需制冷装置，体积小巧，热灵敏度高达40mk，能够呈现理想的热对比度。由于非制冷焦平面红外探测器通过感应热辐射成像，不受室外阳光影响，白天黑夜及各种气象条件下均可成像，由高温产生的烟和火能够在红外热像中呈现，为室外火灾的探测提供了技术保障。红外热像仪分为测温型和非测温型两种，其中，测温型价格较高，需要准确的输入待测物体发射率、距离、环境温度等参数，难以适应复杂的室外场景探测需求；非测温型热像仪只能输出场景内热辐射差异，自动映射成256级灰度或色彩输出，当环境中有较多热辐射体时无法进行区分，存在大量干扰，不能直接应用于火灾探测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅能够避免环境光干扰，有效提取火点信息，而且能够确保消防水炮灭火精度的火灾探测、报警、定位、扑灭方法及系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种火灾探测、报警、定位、扑灭方法，其包括以下步骤：1)将红外热像仪安放于探测区域中心，并调整红外热像仪视野范围，使其覆盖整个探测区域；2)通过图像处理系统采集红外热像仪的原始图像；3)对原始图像进行直方图统计，获得直方图数组H＝{h(x₀),h(x₁),…,h(x_n)}，其中h(x_i)代表值为i的像素的个数；4)计算直方图数组H中h(x_T1)到h(x_n)的和S_T1-n，其中，T1为预先设定的最低热辐射阈值；5)若S_T-n＜T2，则返回步骤2)，否则进入步骤6)，其中，T2为预先设定的阈值；6)计算图像量化阈值T3；7)以T3为阈值将原始图像进行二值化，得到二值化图像；8)在二值化图像中搜索连通区域，并求取最大连通区域的动态参数，其中，动态参数包括最大连通区域的中心C、面积A、周长P和尖角数量Sc，若面积A≤T4，认为此帧二值化图像符合火焰条件，进入步骤9)，否则返回步骤2)，其中，T4为预先设定的面积阈值；9)设符合火焰条件的图像数量计数初值为0，若该二值化图像是第一帧符合火焰条件的图像则将符合火焰条件的图像计数加1，并记录此二值化图像的中心C、面积A和周长P，返回步骤2)；否则比较该帧二值化图像与前一帧二值化图像最大连通区域的中心、面积、周长和尖角数量的差值C_diff，A_diff,P_diff，Sc_diff，若满足C_diff＜T5，A_diff＞T6，P_diff＞T7，Sc_diff＞T8则将符合火焰条件的图像计数加1，若符合火焰条件的图形计数值大于T9则认为出现火情，进入步骤10)；否则将符合火焰条件的图像数量计数值赋为0，返回步骤2)，其中，T5、T6、T7、T8、T9均为预先设定的阈值；10)输出火警信号；11)根据火焰底部中心处的图像位置初步确定火点坐标，启动覆盖该火点范围的自动消防水炮；12)自动消防水炮通过与自身联动的双波段图像探测器对火点进行精确定位，自动消防水炮调整水炮喷嘴对准火点位置启动喷水；13)图像处理系统继续监测火点情况，若原始图像中没有超过阈值T3的像素，则认为火焰已扑灭，返回步骤2)继续监测，否则返回步骤12)。