[发明专利]基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统及方法

权利要求书

1.基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，包括：永磁导轨和侦测车，所述永磁导轨设置于隧道的隧道壁上，所述侦测车上设有动力系统以及火灾规模识别装置，所述火灾规模识别装置包括：图像获取单元、图像识别单元、图像处理单元和确定单元；

所述动力系统用于为侦测车提供运行动力，所述侦测车的底部设有低温液氮容器和高温超导块材，所述高温超导块材经过低温液氮冷却后变为超导态超导块材，磁化后超导态超导块材与永磁导轨共同作用产生浮力，使得所述侦测车能够在永磁导轨上悬浮运行；

所述图像获取单元用于实时获取不同角度的火焰图像；

所述图像识别单元用于对各火焰图像进行图像识别，确定着火物；

所述图像处理单元用于分别对各火焰图像进行预处理后得到各角度对应的火焰二值图像；

所述确定单元用于根据不同角度对应的火焰二值图像确定火焰体积，并根据所述着火物以及火焰体积确定火灾规模；

所述不同角度的火焰图像为同一拍摄高度下不同拍摄角度的火焰图像，所述根据不同角度对应的火焰二值图像确定火焰体积，具体包括：

针对每个火焰二值图像，分别确定火焰二值图像中各高度下的像素点中火焰对应的像素点长度；

根据各火焰二值图像中同一高度下所有像素点中火焰对应的像素点长度以及像素点高度确定各高度下的像素点对应的体积；

根据各高度下像素点对应的体积之和得到火焰体积；

根据所述着火物以及火焰体积确定火灾规模，具体包括：

根据着火物确定热释放系数，根据所述热释放系数和以及火焰体积计算火焰的热释放速率，根据所述热释放速率确定火灾规模，所述热释放速率的计算公式如下：

Q＝k·V；

式中，Q表示热释放速率，k表示热释放系数，V表示火焰体积。

2.如权利要求1所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述分别对各火焰图像进行预处理后得到各角度对应的火焰二值图像，具体包括：

分别对各火焰图像进行角度矫正、去噪和二值化处理，得到各角度对应的火焰二值图像。

3.如权利要求1或2所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述侦测车上还设有风速检测装置、视频获取装置和温度分布检测装置；

所述风速检测装置，用于实时检测隧道内的风速数据；

所述视频获取装置，用于实时获取隧道内的视频图像；

所述温度分布检测装置，用于利用红外探测器捕捉物体辐射光学信号，并将其放大、处理以获取隧道内的温度分布信息。

4.如权利要求3所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述侦测车上还设有烟气层高度检测装置和烟气组分检测装置；

所述烟气层高度检测装置，用于区分烟气层和空气层，捕捉烟气层的图像视频，对烟气层的图像视频进行灰度二值化处理，并利用粒径统计算法获取烟气层高度信息；

所述烟气组分检测装置，用于利用气体传感器获取烟气中的气体含量，所述烟气中的气体至少包括：二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮和二氧化碳。

5.如权利要求1或2所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述侦测车上还设有人员定位装置；

所述人员定位装置，用于获取被困人员的位置分布信息。

6.如权利要求5所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述获取被困人员的位置分布信息，具体包括：

探测被困人员的手机移动信号，并基于所述手机移动信号获取被困人员的位置分布信息；或者

捕捉人员红外辐射信息，根据人员红外辐射信息并基于人员识别算法和测距定位算法获取被困人员的位置分布信息。

7.如权利要求1或2所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，其特征在于，所述侦测车上还设有预警信息播报模块；

所述预警信息播报模块，用于播报声光形式和/或图文形式的预警信息。

8.基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的基于高温超导磁浮的隧道火场环境侦测系统，该方法包括以下步骤：

步骤1、实时获取不同角度的火焰图像；

步骤2、对各火焰图像进行图像识别，确定着火物；

步骤3、分别对各火焰图像进行预处理后得到各角度对应的火焰二值图像；

步骤4、根据不同角度对应的火焰二值图像确定火焰体积，并根据所述着火物以及火焰体积确定火灾规模；

所述不同角度的火焰图像为同一拍摄高度下不同拍摄角度的火焰图像，所述根据不同角度对应的火焰二值图像确定火焰体积，具体包括：

针对每个火焰二值图像，分别确定火焰二值图像中各高度下的像素点中火焰对应的像素点长度；

根据各火焰二值图像中同一高度下所有像素点中火焰对应的像素点长度以及像素点高度确定各高度下的像素点对应的体积；

根据各高度下像素点对应的体积之和得到火焰体积；

根据所述着火物以及火焰体积确定火灾规模，具体包括：

根据着火物确定热释放系数，根据所述热释放系数和以及火焰体积计算火焰的热释放速率，根据所述热释放速率确定火灾规模，所述热释放速率的计算公式如下：

Q＝k·V；

式中，Q表示热释放速率，k表示热释放系数，V表示火焰体积。