一种基于消防炮技术的控制灭火方法、装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于消防炮技术的控制灭火方法、装置及系统，相关方法包括：根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置；根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令；当目标火源被扑灭后，根据火场图像信息确定当前场景是否还有待扑灭的火源；若有，则从待扑灭的火源中选择新的目标火源，并在确定其位置后向消防炮发送对应的灭火指令，直至当前场景所有火源均被扑灭。本发明公开的方法在消防炮完成对应的目标火源的灭火操作后，还能够继续对其他火源执行灭火操作，提高了消防炮系统的实用性；另外，该方法采用消防炮图像采集系统对火源进行三维空间定位，准确定位火源位置。
【专利说明】一种基于消防炮技术的控制灭火方法、装置及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及消防【技术领域】，尤其涉及一种基于消防炮技术的控制灭火方法、装置 及系统。
【背景技术】
[0002] 大空间建筑通常面积大、楼层高、内部空间不能分隔，火灾蔓延速度快，火灾危险 性较大等特点。其中，大空间建筑指具有潜在燃料的建筑，如中庭空间、电影院、工作室、展 览馆、礼堂、运动馆和多种生产工厂等。
[0003] 对于大空间建筑的灭火，现有的消防系统能够在设定监控的空间范围内由计算机 自动控制消防炮进行火焰识别、火焰空间定位和自动开阀喷水、扑灭火焰等一系列的工作。 但是，现有的消防系统中，在消防炮对目标火源执行灭火操作时，扑灭目标火源后需要依靠 工作人员去主动关闭消防炮的阀门，阀门关闭后系统停止工作，无法再对除目标火源外的 其他火源执行灭火操作，即，现有的消防系统无法实现多点或大面积火场的灭火。
[0004] 另外，现有的消防系统中扫描定位方式为狭缝扫描等，当扫描范围内出现两处火 源时，消防炮难以成功定位，并且使用中发现，自动消防炮对炮体下的空间火焰精确定位困 难、喷射落水点与火灾点不能完全相符，且输出水流只能为柱状水，因而存在火源被柱状水 冲击导致火焰四散的现象。如对于纸箱火，通过试验研宄发现，由于纸箱本身质量小、体积 大、易坍塌和碳化后易剥落等特点。即，现有的消防系统还具有如下缺点：消防炮对多点火 源的定位不准确；柱状水的冲击容易使得纸箱坍塌、火焰四散。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种基于消防炮技术的控制灭火方法、装置及系统，在消防 炮完成对应的目标火源的灭火操作后，还能够继续对其他火源执行灭火操作，还解决了消 防炮定位不准确以及柱状水灭火时容易造成火焰四溅等技术问题，实现了对火源的精确定 位。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] 一种基于消防炮技术的控制灭火方法，该方法包括：
[0008] 根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置；
[0009] 根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令；
[0010] 当目标火源被扑灭后，根据火场图像信息确定当前场景是否还有待扑灭的火源； 若有，则从待扑灭的火源中选择新的目标火源，并在确定其位置后向消防炮发送对应的灭 火指令，直至当前场景所有火源均被扑灭。
[0011] 进一步的，所述根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置包括：
[0012] 根据消防炮反馈的火场图像信息，来构建包含火源的三维模型；
[0013] 若包含多处火源，则将火势最大或者与当前消防炮距离最近的火源作为目标火 源，并根据构建的三维模型确定该目标火源的空间位置。
[0014] 进一步的，所述根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令包括：
[0015] 根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距离；
[0016] 依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时雾化角度间的映射关 系，确定当前消防炮与目标火源之间的雾化角度；
[0017] 向当前消防炮发送包含该雾化角度的灭火指令。
[0018] 进一步的，所述根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令还包括：
[0019] 根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距离之后，再依据预 先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时最大堆垛高度及最小堆垛间距间的映射 关系，确定当前消防炮与目标火源之间的最大堆垛高度和最小堆垛间距；
[0020] 向当前消防炮发送包含最大堆垛高度和最小堆垛间距的灭火指令。
[0021] 一种基于消防炮技术的控制灭火装置，该装置包括：
[0022] 目标火源确定单元，用于根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位 置；
[0023] 指令发送单元，用于根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令；
[0024] 重复灭火单元，用于当目标火源被扑灭后，根据火场图像信息确定当前场景是否 还有待扑灭的火源；若有，则从待扑灭的火源中选择新的目标火源，并在确定其位置后向消 防炮发送对应的灭火指令，直至当前场景所有火源均被扑灭。
[0025] 进一步的，所述目标火源确定单元包括：
[0026] 模型构建单元，用于根据消防炮反馈的火场图像信息，来构建包含火源的三维模 型；
[0027] 信息确定单元，用于若包含多处火源，则将火势最大或者与当前消防炮距离最近 的火源作为目标火源，并根据构建的三维模型确定该目标火源的空间位置。
[0028] 进一步的，所述指令发送单元包括：
[0029] 距离计算单元，用于根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的 距离；
[0030] 雾化角度确定单元，用于依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水 时雾化角度间的映射关系，确定当前消防炮与目标火源之间的雾化角度；
[0031] 雾化角度指令发送单元，用于向当前消防炮发送包含该雾化角度的灭火指令。
[0032] 进一步的，所述指令发送单元还包括：
[0033] 堆垛确定单元，用于根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的 距离之后，还依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时最大堆垛高度及最 小堆垛间距间的映射关系，确定当前消防炮与目标火源之间的最大堆垛高度和最小堆垛间 距；
[0034] 堆垛发送单元，用于向当前消防炮发送包含最大堆垛高度和最小堆垛间距的灭火 指令。
[0035] 一种基于消防炮技术的控制灭火系统，该系统包括：若干消防炮，以及前述的用于 控制所述若干消防炮的装置。
[0036] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，准确的为消防炮确定目标火源，并控制 消防炮向对应的目标火源喷水，在所述消防炮扑灭对应的目标火源之后，还重新为所述消 防炮确定目标火源，并控制所述消防炮继续对重新确定的目标火源灭火，直到所有的火源 均被灭为止，即，在消防炮完成对应的目标火源的灭火操作后，还能够继续对其他火源执行 灭火操作；另外，在对火源进行灭火操作时，可以根据与火源的距离，采用不同雾化角度的 雾状水，从而避免火源被柱状水冲击导致火焰四散；同时，还可根据与火源的距离，控制消 防炮的喷水时的最大堆垛高度和最小堆垛间距，从而够防止消防炮出射水流被大空间内部 的堆垛或其他障碍物阻挡的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0038] 图1为本发明实施例一提供的一种基于消防炮技术的控制灭火方法的流程图；
[0039] 图2为本发明实施例一提供的确定目标火源位置的流程图；
[0040]图3为本发明实施例一提供的消防炮的三维空间安装示意图；
[0041] 图4为本发明实施例二提供的一种基于消防炮技术的控制灭火装置的示意图；
[0042] 图5为本发明实施例三提供的一种基于消防炮技术的控制灭火系统的示意图；
[0043] 图6为本发明实施例三提供的一种基于消防炮技术的控制灭火系统的工作流程 图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0045] 实施例一
[0046] 图1为本发明实施例一提供的一种基于消防炮技术的控制灭火方法的流程图。如 图1所示，该方法主要包括如下步骤：
[0047] 步骤11、根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置。
[0048] 当火灾探测器探测到火源时，消防炮中的图像识别模块扫描火场获取包含火源的 图像，并向外发送；本发明实施例中，根据可以根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标 火源的位置。
[0049] 在大空间场所内发生火灾后，由于燃烧物体积大、易坍塌和碳化后易剥落等特点， 在平面上易扩散形成一道道大面积火环乃至孤立的几处火焰，此时采用常规的消防炮扫描 定位方式，即狭缝扫描等方式，当扫描范围内出现两处火源时，消防炮难以成功定位，出现 误喷或者长时间扫描等情况。而且，现有的消防炮仅能对一处火源进行扑救，定位成功后持 续喷水，直至人工干预后，才停止喷水。
[0050] 本发明实施例提出的"图像识别多点定位"方法是通过红外图像热成像方式，在图 像上获取火源的位置，当图像中出现多处火源时，可以确定目标火源；例如，可以首先将火 势最大的火源，确定为各消防炮的目标火源；也可以将离每个消防炮最近的火源确定为该 消防炮的目标火源。具体的如图2所示，主要包括：
[0051] 步骤21、根据消防炮反馈的火场图像信息，来构建包含火源的三维模型。
[0052] 步骤22、若包含多处火源，则将火势最大或者与当前消防炮距离最近的火源作为 目标火源，并根据构建的三维模型确定该目标火源的空间位置。
[0053] 本发明实施例中，通过红外图像热成像方式，在图像上获取火源的位置，当图像中 出现多处火源时，可以根据图像中像素及亮度等因素，判定出视野范围内最近火源。
[0054] 根据各台消防炮安装高度及摄像头安装角度，在摄像头数目不少于2个的情况 下，可以对不同角度采集到多幅图像进行采用三维计算工作，完成三维立体建模，实现模型 与场景火源的对应关系，不仅获取火源水平坐标，同时获取火源的高度信息，建立目标火源 的空间坐标。
[0055] 在三维立体建模过程中，定义三个坐标系分别为世界坐标系，摄像机坐标系和图 像坐标系，其中（X，y，z)表示像在摄像机坐标系中的坐标，其中（x w，yw，zw)表示物在世界坐 标系中的坐标，所述的物表示被探测的目标，例如，火源。将消防炮A上所带摄像机形成的 摄像机坐标系与世界坐标系重合，消防炮B上所带摄像机形成的坐标系为摄像机坐标系。
[0056] 示例性的，图3为消防炮的三维空间安装示意图，如图3所示，消防炮A安装在空 间（0m，0m，8m)处，其摄像头镜面与Z轴平行，与X，Y各成45°夹角；消防炮B安装在空间 (Om, 16m, 8m)处，在空间（8m，8m, 2m)处为火源中心点。
[0057] 本示例中，摄像机坐标与世界坐标系的相对位移向量为（0,16m, 0)，消防炮A与B 的夹角的坐标系为绕垂直方向做90度旋转，无其他方向的变化。其坐标变化关系如下：
【权利要求】
1. 一种基于消防炮技术的控制灭火方法，其特征在于，该方法包括： 根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置； 根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令； 当目标火源被扑灭后，根据火场图像信息确定当前场景是否还有待扑灭的火源；若有， 则从待扑灭的火源中选择新的目标火源，并在确定其位置后向消防炮发送对应的灭火指 令，直至当前场景所有火源均被扑灭。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据消防炮反馈的火场图像信息来 确定目标火源的位置包括： 根据消防炮反馈的火场图像信息，来构建包含火源的三维模型； 若包含多处火源，则将火势最大或者与当前消防炮距离最近的火源作为目标火源，并 根据构建的三维模型确定该目标火源的空间位置。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定的目标火源位置向消防炮 发送对应的灭火指令包括： 根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距离； 依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时雾化角度间的映射关系，确 定当前消防炮与目标火源之间的雾化角度； 向当前消防炮发送包含该雾化角度的灭火指令。
4. 根据权利要求3述的方法，其特征在于，所述根据确定的目标火源位置向消防炮发 送对应的灭火指令还包括： 根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距离之后，再依据预先 设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时最大堆垛高度及最小堆垛间距间的映射关 系，确定当前消防炮与目标火源之间的最大堆垛高度和最小堆垛间距； 向当前消防炮发送包含最大堆垛高度和最小堆垛间距的灭火指令。
5. -种基于消防炮技术的控制灭火装置，其特征在于，该装置包括： 目标火源确定单元，用于根据消防炮反馈的火场图像信息来确定目标火源的位置； 指令发送单元，用于根据确定的目标火源位置向消防炮发送对应的灭火指令； 重复灭火单元，用于当目标火源被扑灭后，根据火场图像信息确定当前场景是否还有 待扑灭的火源；若有，则从待扑灭的火源中选择新的目标火源，并在确定其位置后向消防炮 发送对应的灭火指令，直至当前场景所有火源均被扑灭。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标火源确定单元包括： 模型构建单元，用于根据消防炮反馈的火场图像信息，来构建包含火源的三维模型； 信息确定单元，用于若包含多处火源，则将火势最大或者与当前消防炮距离最近的火 源作为目标火源，并根据构建的三维模型确定该目标火源的空间位置。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述指令发送单元包括： 距离计算单元，用于根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距 离； 雾化角度确定单元，用于依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时雾 化角度间的映射关系，确定当前消防炮与目标火源之间的雾化角度； 雾化角度指令发送单元，用于向当前消防炮发送包含该雾化角度的灭火指令。
8. 根据权利要求7述的装置，其特征在于，所述指令发送单元还包括： 堆垛确定单元，用于根据确定的目标火源位置计算当前消防炮与目标火源之间的距离 之后，还依据预先设置的消防炮与火源间的距离，和消防炮喷水时最大堆垛高度及最小堆 垛间距间的映射关系，确定当前消防炮与目标火源之间的最大堆垛高度和最小堆垛间距； 堆垛发送单元，用于向当前消防炮发送包含最大堆垛高度和最小堆垛间距的灭火指 令。
9. 一种基于消防炮技术的控制灭火系统，其特征在于，该系统包括：若干消防炮，以及 权利要求5-8任一项所述的用于控制所述若干消防炮的装置。
【文档编号】A62C37/00GK104436501SQ201410777625
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】姚斌, 王文伟, 石晓龙 申请人:中国科学技术大学