本发明涉及消防领域，尤其涉及一种危险品仓库保安及自动灭火装置。
背景技术：
2015年8月12日的天津爆炸案造成165人遇难、财产损失数十亿元，震惊了国人。2016年2月，调查结论公布，爆炸是因为硝化棉自燃，引爆了硝酸铵。消息一出，在业内立刻引起对危险品仓库消防问题的热议。危险品仓库不同于一般仓库，具有敏感性高、起火快、火势凶猛、易发生爆炸等特点，而现有的人力消防系统反应较慢，难以察觉微弱火点，等到火势蔓延则无法控制。现有的自动消防系统多以水作为灭火剂，大部分情况无法用于危险品仓库；其响应速度慢，定位精度低，无法快速准确锁定火点并灭火，导致燃烧继续甚至爆炸；而且，现有技术对于不存在明火，只产生烟雾的暗火点无法识别，只能等待明火产生才能处理，贻误了灭火最佳时机。同时，对于潜入仓库的人为纵火，现有技术缺乏相应的检测及处理方法。
显然，严峻的安全形势使得应用于危险品仓库、能够快速准确检测锁定明、暗火点并予以扑灭、并能够对人为纵火进行有效防范的保安装置成为亟需。
技术实现要素：
本发明提供了一种危险品仓库保安及自动灭火装置，能够快速准确检测锁定明、暗火点并予以扑灭，并能够对人为纵火进行有效防范。
本发明提供一种危险品仓库保安及自动灭火装置，包括：红外探测器、可见光探测器、蓝牙通信器、综控计算机、伺服设备及灭火设备；其中，红外探测器与可见光探测器固定在设置于危险品仓库顶部的光电吊舱，用于在综控计算机的控制下进行扇扫，并将扫描所得的图像、该光电吊舱的标识码、该光电吊舱对应的方位角及俯仰角打包，通过蓝牙通信器即时发送到综控计算机；综控计算机用于接收红外探测器与可见光探测器发送的信息并对其执行火点检测；若发现火点则告警，同时根据发现火点的图像对应的标识码、方位角及俯仰角对火点定位，并向伺服设备发送灭火指令；所述灭火指令携带火点位置信息；伺服设备接收灭火指令，控制灭火设备对准火点喷射灭火剂直至火被扑灭。
优选地，综控计算机还用于根据预设规则对红外探测器与可见光探测器发送的图像进行可疑目标检测；若检测到可疑目标，则告警并控制仓库进出口的隐蔽安全门关闭。
优选地，所述装置还包括用于探测烟雾的烟雾传感器，烟雾传感器探测到存在烟雾时告警，并向综控计算机发送烟雾扫描指令；烟雾扫描指令携带该烟雾传感器的位置信息；综控计算机根据烟雾扫描指令控制红外探测器与可见光探测器转向该烟雾传感器所在区域进行扫描，并通过扫描所得的图像进行暗火点定位；之后向伺服设备发送灭火指令；所述灭火指令携带暗火点位置信息。
优选地，所述通过扫描所得的图像进行暗火点定位具体为：综控计算机根据红外探测器与可见光探测器采集的烟雾图像序列，结合图像对应的标识码、方位角及俯仰角，获得烟雾扩散方向及烟雾浓度梯度，进而确定暗火点位置。
优选地，所述灭火设备包括：喷枪、电动阀门、阀门控制器；以及所述控制灭火设备对准火点喷射灭火剂具体为：伺服设备根据灭火指令控制喷枪移动至火点，并使喷枪对准火点；综控计算机向阀门控制器发送开启指令，阀门控制器基于开启指令打开电动阀门使灭火剂喷射。
优选地，伺服设备包括：方位电机、俯仰电机、方位电机驱动器与俯仰电机驱动器；其中，方位电机、俯仰电机均为直流电机；方位电机驱动器与俯仰电机驱动器中任一包括：PID控制电路、脉宽调制电路、光电隔离电路、功放电路及反馈电路；反馈电路用于采集直流电机反馈的电流信号，并发送到PID控制电路；PID控制电路用于基于灭火指令与所述电流信号实现比例、积分、微分运算并输出至脉宽调制电路；脉宽调制电路用于根据PID控制电路的输出信号产生PWM信号；光电隔离电路用于防止功放电路中的上下功率管同时导通；功放电路与直流电机相连，用于对光电隔离电路的输出信号进行功率放大，并以此驱动电机。
优选地，红外探测器与可见光探测器的视线轴平行。
优选地，所述蓝牙通信器具体为低功耗蓝牙设备BLE。
优选地，所述装置还包括具有防水、防火、防爆的移动硬盘，其与综控计算机连接，用于定时将红外探测器与可见光探测器扫描的图像存储。
优选地，所述移动硬盘含有射频发射器，用于周期性地向外发射固定频率的射频信号。
由以上技术方案可知，本发明的危险品仓库保安及自动灭火装置能够迅速准确地识别定位明暗火点，并将其快速扑灭；能够检测非法进入仓库的可疑人员并对其控制；能够将仓库发生的事件有效记录供后续处理。同时，本发明成本较低，耗电量较小，适于在工程应用中大范围推广。
附图说明
图1是本发明的危险品仓库保安及自动灭火装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
对于危险品仓库的自动灭火问题，本发明的发明人考虑到，危险品仓库不同于一般仓库，具有敏感性高、起火快、火势凶猛、易发生爆炸等特点，而现有的人力消防系统反应较慢，难以察觉微弱火点，等到火势蔓延则无法控制。现有的自动消防系统多以水作为灭火剂，大部分情况无法用于危险品仓库；其响应速度慢，定位精度低，无法快速准确锁定火点并灭火，导致燃烧继续甚至爆炸；而且，现有技术对于不存在明火，只产生烟雾的暗火点无法识别，只能等待明火产生才能处理，贻误了灭火最佳时机。同时，对于潜入仓库的人为纵火，现有技术缺乏相应的检测及处理方法。
基于以上考虑，本发明的发明人将可见光探测器、红外探测器与烟雾传感器结合在一起进行24小时的高灵敏度火点探测，开发不同的明暗火点检测算法进行火点的准确识别，通过传感器的位置信息进行火点精确定位，以启动及调速特性更好、定位精度更高的直流电机取代传统的交流电机实现灭火器的精准控制，并设计配套的低成本直流电机驱动器用于驱动电机。针对可能存在的人为纵火，本发明的发明人开发可疑目标检测算法实现可疑目标的检测及控制。考虑到万一发生燃烧或爆炸，传感器采集的现场图像对于后续的案件侦破具有决定性意义，设置防火、防水、防爆的黑匣子硬盘对现场信息进行存储，由此较为成功地解决了危险品仓库的自动保安问题。
图1示出了本发明的危险品仓库保安及自动灭火装置，如图1所示，保安及自动灭火装置包括：红外探测器1、可见光探测器2、蓝牙通信器3、综控计算机4、伺服设备5及灭火设备6。
具体而言，红外探测器1与可见光探测器2固定在设置于危险品仓库顶部的光电吊舱，用于在综控计算机4的控制下进行扇扫，并将扫描所得的图像、该光电吊舱的标识码、该光电吊舱对应的方位角及俯仰角打包，通过蓝牙通信器3即时发送到综控计算机4。上述标识码对应于光电吊舱的位置信息，存储于综控计算机4。实际应用中，红外探测器1与可见光探测器2的视线轴平行，红外探测器1用于在夜间进行探测；可见光探测器2用于在日间进行探测。一般的，可在危险品仓库设置多组探测器覆盖整个仓库空间，实现仓库的无死角监控。
在本发明优选实施例中，蓝牙通信器3为低功耗蓝牙设备BLE，此设计能够大幅降低系统能耗并保证较远的通信距离。
综控计算机4用于接收红外探测器1与可见光探测器2发送的信息并对其执行火点检测。火点检测算法为已知技术，此处不再赘述。
综控计算机4若发现火点则告警，同时根据发现火点的图像对应的标识码、方位角及俯仰角对火点定位。定位的具体过程是：综控计算机4通过比对标识码确定光电吊舱的位置信息，并根据上述方位角及俯仰角，结合仓库三维地图，利用图像模拟技术锁定目标点。
火点定位之后，综控计算机4向伺服设备5发送携带火点位置信息的灭火指令。伺服设备5接收灭火指令，控制灭火设备6对准火点喷射灭火剂直至火被扑灭。经过上述过程，本发明实现了明火点的精确检测、定位及扑灭。
具体地，伺服设备5包括：方位电机、俯仰电机、方位电机驱动器与俯仰电机驱动器。其中的方位电机、俯仰电机均为直流电机。众所周知，直流电机具有良好的启动特性、调速特性以及提供大转矩等优点，在精密工业控制装置中占据一席之地。比如惯性导航系统中用到的高精度、大转矩、大功率的转台装置就使用直流电机。本发明以直流电机取代传统的交流电机能够使灭火装置快速反应、精确定位，使仓库内的火点第一时间被处理。
方位电机驱动器与俯仰电机驱动器均包括：PID控制电路、脉宽调制电路、光电隔离电路、功放电路及反馈电路。具体而言：
反馈电路用于采集直流电机反馈的电流信号，并发送到PID控制电路。
PID控制电路用于基于灭火指令与所述电流信号实现比例、积分、微分运算并输出至脉宽调制电路。PID控制电路经过上述运算实现了对直流电机精确、稳定的位置、速度反馈控制，保证灭火设备能够准确地移动至火点区域。
脉宽调制电路用于根据PID控制电路的输出信号产生脉宽调制信号控制直流电机。
光电隔离电路以光耦器件为核心，用于防止功放电路中的上下功率管同时导通，大幅增加了系统可靠性。
功放电路与直流电机相连，用于对光电隔离电路的输出信号进行功率放大，并以此驱动电机。
直流电机驱动器的上述设置中，本发明避免了传统的模拟电路死区设置及复杂的自举电路，通过高速光耦实现互锁，实现了功放中上下两个功率管不可能同时导通的效果，既简化了电路，又提高了系统的可靠性；通过单片的功放芯片大大简化了电路。本发明设计的直流电机驱动器通用性强、成本低、结构简单，适用于大功率、大转矩、低转速的直流电机，有力保证了对灭火设备的精确控制，同时使装置能够在工程应用中大面积推广。
较佳地，在本发明的实施例中，灭火设备6包括：喷枪、电动阀门、阀门控制器。其具体工作过程如下：
伺服设备5根据灭火指令控制喷枪移动至火点，并使喷枪对准火点。综控计算机向阀门控制器发送开启指令，阀门控制器基于开启指令打开电动阀门使灭火剂喷射。
在本发明优选实施例中，综控计算机4还用于根据预设规则对红外探测器1与可见光探测器2发送的图像进行可疑目标检测。若检测到可疑目标，则告警并控制仓库进出口的隐蔽安全门8关闭，将可疑目标控制在仓库。上述预设规则为预先设置的算法，具体为：将仓库相关工作人员的外貌特征存储，提取目标的特征，判断目标特征与预设特征的差异是否大于阈值；若大于阈值，则确定目标不是工作人员，即以其为可疑目标。通过上述设置，本发明实现了对人为纵火或人为盗窃的有效防范，并对可疑人员予以控制。
较佳地，在本发明优选实施例中，保安及自动灭火装置还包括用于探测烟雾的烟雾传感器7，烟雾传感器7探测到存在烟雾时告警，并向综控计算机4发送烟雾扫描指令，烟雾扫描指令携带该烟雾传感器7的位置信息。
综控计算机4根据烟雾扫描指令控制红外探测器1与可见光探测器2转向该烟雾传感器7所在区域进行扫描，并通过扫描所得的图像进行暗火点定位。之后向伺服设备5发送灭火指令，灭火指令携带暗火点位置信息。伺服设备5控制灭火设备6将火扑灭。
暗火点定位方法具体为：综控计算机4将红外探测器1与可见光探测器2采集的图像排列成烟雾图像序列；对于每幅图像，通过标识码、方位角及俯仰角确定其在仓库空间的位置，从而得到仓库空间的多个烟雾图像序列。通过预先设置的烟雾检测算法分析烟雾图像序列，获得烟雾扩散方向及烟雾浓度梯度，将二者共同指向的位置确定为暗火点。上述烟雾检测算法需根据仓库存储的危险品的燃烧特征具体确定。
这样，本发明实现了暗火点的及时侦测及快速扑灭，将可能发生的大火甚至爆炸消弭于萌芽状态。
作为一个优选方案，保安及自动灭火装置还包括由特征金属制作、表面涂敷Ultra-Ever Dry涂料、具有防水、防火、防爆的移动硬盘9，其与综控计算机连接，用于定时将红外探测器与可见光探测器扫描的图像存储，作为现场信息的记录，当万一发生火灾或爆炸时，为后续的案件调查提供有力证据。
较佳地，上述移动硬盘9含有射频发射器，用于周期性地向外发射固定频率的射频信号，使搜查人员通过RSSI测量等方法轻易找到。
需要说明的是，保安及自动灭火装置如果同时检测到火点、暗火点与可疑目标，将最先处理火点，之后是暗火点，之后是可疑目标。
本发明提供的危险品仓库保安及自动灭火装置能够迅速准确地识别定位明暗火点，并将其快速扑灭；能够检测非法进入仓库的可疑人员并对其控制；能够将仓库发生的事件有效记录供后续处理。同时，本发明成本较低，耗电量较小，适于在工程应用中大范围推广。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。