一種基于消防炮技術的控制滅火方法、裝置及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于消防炮技術的控制滅火方法、裝置及系統，相關方法包括：根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置；根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令；當目標火源被撲滅后，根據火場圖像信息確定當前場景是否還有待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標火源，并在確定其位置后向消防炮發送對應的滅火指令，直至當前場景所有火源均被撲滅。本發明公開的方法在消防炮完成對應的目標火源的滅火操作后，還能夠繼續對其他火源執行滅火操作，提高了消防炮系統的實用性；另外，該方法采用消防炮圖像采集系統對火源進行三維空間定位，準確定位火源位置。
【專利說明】一種基于消防炮技術的控制滅火方法、裝置及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及消防【技術領域】，尤其涉及一種基于消防炮技術的控制滅火方法、裝置 及系統。
【背景技術】
[0002] 大空間建筑通常面積大、樓層高、內部空間不能分隔，火災蔓延速度快，火災危險 性較大等特點。其中，大空間建筑指具有潛在燃料的建筑，如中庭空間、電影院、工作室、展 覽館、禮堂、運動館和多種生產工廠等。
[0003] 對于大空間建筑的滅火，現有的消防系統能夠在設定監控的空間范圍內由計算機 自動控制消防炮進行火焰識別、火焰空間定位和自動開閥噴水、撲滅火焰等一系列的工作。 但是，現有的消防系統中，在消防炮對目標火源執行滅火操作時，撲滅目標火源后需要依靠 工作人員去主動關閉消防炮的閥門，閥門關閉后系統停止工作，無法再對除目標火源外的 其他火源執行滅火操作，即，現有的消防系統無法實現多點或大面積火場的滅火。
[0004] 另外，現有的消防系統中掃描定位方式為狹縫掃描等，當掃描范圍內出現兩處火 源時，消防炮難以成功定位，并且使用中發現，自動消防炮對炮體下的空間火焰精確定位困 難、噴射落水點與火災點不能完全相符，且輸出水流只能為柱狀水，因而存在火源被柱狀水 沖擊導致火焰四散的現象。如對于紙箱火，通過試驗研宄發現，由于紙箱本身質量小、體積 大、易坍塌和碳化后易剝落等特點。即，現有的消防系統還具有如下缺點：消防炮對多點火 源的定位不準確；柱狀水的沖擊容易使得紙箱坍塌、火焰四散。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種基于消防炮技術的控制滅火方法、裝置及系統，在消防 炮完成對應的目標火源的滅火操作后，還能夠繼續對其他火源執行滅火操作，還解決了消 防炮定位不準確以及柱狀水滅火時容易造成火焰四濺等技術問題，實現了對火源的精確定 位。
[0006] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0007] 一種基于消防炮技術的控制滅火方法，該方法包括：
[0008] 根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置；
[0009] 根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令；
[0010] 當目標火源被撲滅后，根據火場圖像信息確定當前場景是否還有待撲滅的火源； 若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標火源，并在確定其位置后向消防炮發送對應的滅 火指令，直至當前場景所有火源均被撲滅。
[0011] 進一步的，所述根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置包括：
[0012] 根據消防炮反饋的火場圖像信息，來構建包含火源的三維模型；
[0013] 若包含多處火源，則將火勢最大或者與當前消防炮距離最近的火源作為目標火 源，并根據構建的三維模型確定該目標火源的空間位置。
[0014] 進一步的，所述根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令包括：
[0015] 根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距離；
[0016] 依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時霧化角度間的映射關 系，確定當前消防炮與目標火源之間的霧化角度；
[0017] 向當前消防炮發送包含該霧化角度的滅火指令。
[0018] 進一步的，所述根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令還包括：
[0019] 根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距離之后，再依據預 先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時最大堆垛高度及最小堆垛間距間的映射 關系，確定當前消防炮與目標火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距；
[0020] 向當前消防炮發送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指令。
[0021] 一種基于消防炮技術的控制滅火裝置，該裝置包括：
[0022] 目標火源確定單元，用于根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位 置；
[0023] 指令發送單元，用于根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令；
[0024] 重復滅火單元，用于當目標火源被撲滅后，根據火場圖像信息確定當前場景是否 還有待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標火源，并在確定其位置后向消 防炮發送對應的滅火指令，直至當前場景所有火源均被撲滅。
[0025] 進一步的，所述目標火源確定單元包括：
[0026] 模型構建單元，用于根據消防炮反饋的火場圖像信息，來構建包含火源的三維模 型；
[0027] 信息確定單元，用于若包含多處火源，則將火勢最大或者與當前消防炮距離最近 的火源作為目標火源，并根據構建的三維模型確定該目標火源的空間位置。
[0028] 進一步的，所述指令發送單元包括：
[0029] 距離計算單元，用于根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的 距離；
[0030] 霧化角度確定單元，用于依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水 時霧化角度間的映射關系，確定當前消防炮與目標火源之間的霧化角度；
[0031] 霧化角度指令發送單元，用于向當前消防炮發送包含該霧化角度的滅火指令。
[0032] 進一步的，所述指令發送單元還包括：
[0033] 堆垛確定單元，用于根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的 距離之后，還依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時最大堆垛高度及最 小堆垛間距間的映射關系，確定當前消防炮與目標火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間 距；
[0034] 堆垛發送單元，用于向當前消防炮發送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火 指令。
[0035] 一種基于消防炮技術的控制滅火系統，該系統包括：若干消防炮，以及前述的用于 控制所述若干消防炮的裝置。
[0036] 由上述本發明提供的技術方案可以看出，準確的為消防炮確定目標火源，并控制 消防炮向對應的目標火源噴水，在所述消防炮撲滅對應的目標火源之后，還重新為所述消 防炮確定目標火源，并控制所述消防炮繼續對重新確定的目標火源滅火，直到所有的火源 均被滅為止，即，在消防炮完成對應的目標火源的滅火操作后，還能夠繼續對其他火源執行 滅火操作；另外，在對火源進行滅火操作時，可以根據與火源的距離，采用不同霧化角度的 霧狀水，從而避免火源被柱狀水沖擊導致火焰四散；同時，還可根據與火源的距離，控制消 防炮的噴水時的最大堆垛高度和最小堆垛間距，從而夠防止消防炮出射水流被大空間內部 的堆垛或其他障礙物阻擋的情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本 領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 附圖。
[0038] 圖1為本發明實施例一提供的一種基于消防炮技術的控制滅火方法的流程圖；
[0039] 圖2為本發明實施例一提供的確定目標火源位置的流程圖；
[0040]圖3為本發明實施例一提供的消防炮的三維空間安裝示意圖；
[0041] 圖4為本發明實施例二提供的一種基于消防炮技術的控制滅火裝置的示意圖；
[0042] 圖5為本發明實施例三提供的一種基于消防炮技術的控制滅火系統的示意圖；
[0043] 圖6為本發明實施例三提供的一種基于消防炮技術的控制滅火系統的工作流程 圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本 發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發明的保護范圍。
[0045] 實施例一
[0046] 圖1為本發明實施例一提供的一種基于消防炮技術的控制滅火方法的流程圖。如 圖1所示，該方法主要包括如下步驟：
[0047] 步驟11、根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置。
[0048] 當火災探測器探測到火源時，消防炮中的圖像識別模塊掃描火場獲取包含火源的 圖像，并向外發送；本發明實施例中，根據可以根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標 火源的位置。
[0049] 在大空間場所內發生火災后，由于燃燒物體積大、易坍塌和碳化后易剝落等特點， 在平面上易擴散形成一道道大面積火環乃至孤立的幾處火焰，此時采用常規的消防炮掃描 定位方式，即狹縫掃描等方式，當掃描范圍內出現兩處火源時，消防炮難以成功定位，出現 誤噴或者長時間掃描等情況。而且，現有的消防炮僅能對一處火源進行撲救，定位成功后持 續噴水，直至人工干預后，才停止噴水。
[0050] 本發明實施例提出的"圖像識別多點定位"方法是通過紅外圖像熱成像方式，在圖 像上獲取火源的位置，當圖像中出現多處火源時，可以確定目標火源；例如，可以首先將火 勢最大的火源，確定為各消防炮的目標火源；也可以將離每個消防炮最近的火源確定為該 消防炮的目標火源。具體的如圖2所示，主要包括：
[0051] 步驟21、根據消防炮反饋的火場圖像信息，來構建包含火源的三維模型。
[0052] 步驟22、若包含多處火源，則將火勢最大或者與當前消防炮距離最近的火源作為 目標火源，并根據構建的三維模型確定該目標火源的空間位置。
[0053] 本發明實施例中，通過紅外圖像熱成像方式，在圖像上獲取火源的位置，當圖像中 出現多處火源時，可以根據圖像中像素及亮度等因素，判定出視野范圍內最近火源。
[0054] 根據各臺消防炮安裝高度及攝像頭安裝角度，在攝像頭數目不少于2個的情況 下，可以對不同角度采集到多幅圖像進行采用三維計算工作，完成三維立體建模，實現模型 與場景火源的對應關系，不僅獲取火源水平坐標，同時獲取火源的高度信息，建立目標火源 的空間坐標。
[0055] 在三維立體建模過程中，定義三個坐標系分別為世界坐標系，攝像機坐標系和圖 像坐標系，其中（X，y，z)表示像在攝像機坐標系中的坐標，其中（x w，yw，zw)表示物在世界坐 標系中的坐標，所述的物表示被探測的目標，例如，火源。將消防炮A上所帶攝像機形成的 攝像機坐標系與世界坐標系重合，消防炮B上所帶攝像機形成的坐標系為攝像機坐標系。
[0056] 示例性的，圖3為消防炮的三維空間安裝示意圖，如圖3所示，消防炮A安裝在空 間（0m，0m，8m)處，其攝像頭鏡面與Z軸平行，與X，Y各成45°夾角；消防炮B安裝在空間 (Om, 16m, 8m)處，在空間（8m，8m, 2m)處為火源中心點。
[0057] 本示例中，攝像機坐標與世界坐標系的相對位移向量為（0,16m, 0)，消防炮A與B 的夾角的坐標系為繞垂直方向做90度旋轉，無其他方向的變化。其坐標變化關系如下：
【權利要求】
1. 一種基于消防炮技術的控制滅火方法，其特征在于，該方法包括： 根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置； 根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令； 當目標火源被撲滅后，根據火場圖像信息確定當前場景是否還有待撲滅的火源；若有， 則從待撲滅的火源中選擇新的目標火源，并在確定其位置后向消防炮發送對應的滅火指 令，直至當前場景所有火源均被撲滅。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據消防炮反饋的火場圖像信息來 確定目標火源的位置包括： 根據消防炮反饋的火場圖像信息，來構建包含火源的三維模型； 若包含多處火源，則將火勢最大或者與當前消防炮距離最近的火源作為目標火源，并 根據構建的三維模型確定該目標火源的空間位置。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據確定的目標火源位置向消防炮 發送對應的滅火指令包括： 根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距離； 依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時霧化角度間的映射關系，確 定當前消防炮與目標火源之間的霧化角度； 向當前消防炮發送包含該霧化角度的滅火指令。
4. 根據權利要求3述的方法，其特征在于，所述根據確定的目標火源位置向消防炮發 送對應的滅火指令還包括： 根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距離之后，再依據預先 設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時最大堆垛高度及最小堆垛間距間的映射關 系，確定當前消防炮與目標火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距； 向當前消防炮發送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指令。
5. -種基于消防炮技術的控制滅火裝置，其特征在于，該裝置包括： 目標火源確定單元，用于根據消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標火源的位置； 指令發送單元，用于根據確定的目標火源位置向消防炮發送對應的滅火指令； 重復滅火單元，用于當目標火源被撲滅后，根據火場圖像信息確定當前場景是否還有 待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標火源，并在確定其位置后向消防炮 發送對應的滅火指令，直至當前場景所有火源均被撲滅。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述目標火源確定單元包括： 模型構建單元，用于根據消防炮反饋的火場圖像信息，來構建包含火源的三維模型； 信息確定單元，用于若包含多處火源，則將火勢最大或者與當前消防炮距離最近的火 源作為目標火源，并根據構建的三維模型確定該目標火源的空間位置。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述指令發送單元包括： 距離計算單元，用于根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距 離； 霧化角度確定單元，用于依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時霧 化角度間的映射關系，確定當前消防炮與目標火源之間的霧化角度； 霧化角度指令發送單元，用于向當前消防炮發送包含該霧化角度的滅火指令。
8. 根據權利要求7述的裝置，其特征在于，所述指令發送單元還包括： 堆垛確定單元，用于根據確定的目標火源位置計算當前消防炮與目標火源之間的距離 之后，還依據預先設置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時最大堆垛高度及最小堆 垛間距間的映射關系，確定當前消防炮與目標火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距； 堆垛發送單元，用于向當前消防炮發送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指 令。
9. 一種基于消防炮技術的控制滅火系統，其特征在于，該系統包括：若干消防炮，以及 權利要求5-8任一項所述的用于控制所述若干消防炮的裝置。
【文檔編號】A62C37/00GK104436501SQ201410777625
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】姚斌, 王文偉, 石曉龍 申請人:中國科學技術大學