专利名称：图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火灾探测技术领域，具体涉及ー种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统。
背景技术：
目前，火灾探测器包括图像型视频火灾探测器、多波段红外探測器和多波段紫外探測器。对于图像型视频火灾探测器，由于只是单纯的采用视频识别算法对视频图像进行 分析，具体包括对火焰或者烟雾的运动、灰度和亮度特征进行分析，当被分析视频图像的某部分区域的运动特征或者亮度或者灰度的变换频率符合火灾特征库内的范围值时，则判别为有火灾发生。该种探測方法存在的主要缺陷为当被监控现场有人员走动时，或者有能够产生光线变化的物体，如大屏幕显示器时，会对探测器产生较大的干扰，因此探测器火警误报率较高。而对于単独的多波段红外探測器或多波段紫外探測器，当被监控现场存在其他较强的光源时，例如阳光照射或者电焊弧光时，会对探测器产生较大的干扰，因此探测器火警误报率较高。另外，多波段红外探測器或多波段紫外探測器均是基于对火焰的探測，也就是说，只有当被监控现场已经产生明火时，探測器才会发出火警信号，因此，不具有火灾初期的预警功能。
实用新型内容针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，将图像探測器、多波段红外探測器和多波段紫外探测器复合到一起，当ー种探测器发出火警信号时，会查询另外两种探測器的探测情况，只有当两种以上的探測器均探测到发生火灾时，才会发出报警信号，从而提高了探測系统对火灾探测的可靠性。本实用新型采用的技术方案如下本实用新型提供一种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，包括数字信号处理器；还包括图像传感器和/或多波段红外探測通道和/或多波段紫外探測通道；所述数字信号处理器分别与所述图像传感器、所述多波段红外探測通道和所述多波段紫外探测通道连接。优选的，所述图像传感器为CMOS图像传感器，所述数字信号处理器为DM3730数字信号处理器。优选的，所述多波段红外探測通道包括红外光电传感器、第一运算放大器和第一模数转换电路；所述红外光电传感器的输出端与所述第一运算放大器的输入端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一模数转换电路的输入端电连接，所述第一模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第一输入端电连接；所述多波段紫外探測通道包括紫外光电传感器、第二运算放大器和第二模数转换电路；所述紫外光电传感器的输出端与所述第二运算放大器的输入端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第二模数转换电路的输入端电连接，所述第二模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第二输入端电连接。优选的，所述红外光电传感器为红外光接收器；所述紫外光电传感器为紫外光接收器。优选的，所述红外光接收器为LIE245红外光接收器；所述紫外光接收器为R2828紫外光接收器。优选的，所述第一模数转换电路和所述第二模数转换电路均为AD0809模数转换电路。优选的，还包括存储器和/或通信模块和/或现场指示灯和/或电源管理器；所述数字信号处理器分别与所述存储器、所述通信模块、所述现场指示灯和所述电源管理器 连接。优选的，所述存储器为数据存储器和/或程序存储器；所述通信模块为以太网收发器和/或CAN收发器。优选的，所述存储器为非易失性存储器。优选的，还包括温度传感器和加热器；所述数字信号处理器分别与所述温度传感器和所述加热器连接。本实用新型还提供一种应用上述图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的方法，包括以下步骤SI，所述数字信号处理器接收所述图像传感器采集到的被监控区域的视频图像；和/或所述数字信号处理器接收所述多波段红外探測通道上传的所述被监控区域的红外信号；和/或所述数字信号处理器接收所述多波段紫外探測通道上传的所述被监控区域的紫外信号；S2，所述数字信号处理器对所述视频图像进行分析，得到所述被监控区域发生火
警的第一概率值；所述数字信号处理器对所述红外信号进行分析，得到所述被监控区域发生火警的
第二概率值；所述数字信号处理器对所述紫外信号进行分析，得到所述被监控区域发生火警的
第二概率值；S3，所述数字信号处理器对所述第一概率值、所述第二概率值和所述第三概率值进行求和计算，得到最終总概率值，然后判断所述总概率值是否大于预设阈值，如果判断结果为是，则得出所述被监控区域发生火灾的结论。优选的，所述数字信号处理器对所述视频图像进行分析具体为所述数字信号处理器基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析。优选的，所述数字信号处理器基于烟雾的运动特征对所述视频图像进行分析具体包括所述数字信号处理器获取处于不同时刻的所述被监控区域的视频图像；[0028]对于每一张所述视频图像，进行ニ值化处理，得到ニ值图视频图像；比较各张位于不同时刻的所述ニ值图视频图像，将各张所述ニ值图视频图像的相同点进行屏蔽处理，从而识别出烟雾的产生、发展和运动的过程；所述数字信号处理器基于火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析具体包括所述数字信号处理器获取处于不同时刻的所述被监控区域的视频图像；对于每一张所述视频图像，进行ニ值化处理，得到ニ值图视频图像；比较各张位于不同时刻的所述ニ值图视频图像，将各张所述ニ值图视频图像的相 同点进行屏蔽处理，得到屏蔽处理后的视频图像；分析所述屏蔽处理后的视频图像的各个图像点在不同时刻的运动状态，所述运动状态包括所述图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率；只有当所述图像点的运动状态符合下述运动特性吋，则将所述图像点进行标注；所述运动特性为所述图像点的变化幅度超过预设阈值，并且，所述图像点的闪烁频率在预设频率区间内；将标注的所有图像点进行膨胀处理，各个所述标注的图像点连成ー个区域；对所述区域进行关注计算，当所述区域内的图像点符合所述运动特性吋，并且，所述区域的亮度和/或顔色也分别符合预设值时，则得出所述被监控区域有火焰发生的结论。优选的，所述预设频率区间为8Hz-12Hz。优选的，S3之后，还包括S4，所述数字信号处理器通过所述通信模块向上位机或火灾报警控制器发送报警信号；和/或所述数字信号处理器点亮所述现场指示灯；和/或所述数字信号处理器存储所述视频图像，并向所述视频图像中加入时间戳，然后将带有时间戳的所述视频图像存入所述存储器中。优选的，还包括所述温度传感器采集所述图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的当前温度值，并将所述当前温度值传给所述数字信号处理器；所述数字信号处理器判断所述当前温度值是否低于预设温度最小值，如果判断结果为是，则打开所述加热器；所述数字信号处理器判断所述当前温度值是否高于预设温度最大值，如果判断结果为是，则关闭所述加热器。本实用新型的有益效果如下本实用新型提供的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统及方法，在进行火灾的分析判断过程中，结合了图像传感器、多波段红外探測和多波段紫外探測三种探测方式，只有当至少两种探測方式均得出发生火灾的结论时，探測系统才进入火灾报警处理程序，发出报警信号，从而提高了报警的可靠性；并且，在对视频图像进行分析的过程中，还可以分析出是否产生烟雾，实现了预警的功能。
图I为本实用新型提供的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的结构示意图。图2为图像点的正常闪烁频率变化图；图3为在发生火灾时，图像点的闪烁频率变化图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统及方法进行详细介绍如图I所示，本实用新型提供一种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，包括数字信号处理器；还包括图像传感器和/或多波段红外探測通道和/或多波段紫外探測通道；所述数字信号处理器分别与所述图像传感器、所述多波段红外探測通道和所述多波段紫外探測通道连接。其中，图像传感器可以为CMOS图像传感器，数字信号处理器可以为DM3730数字信号处理器。多波段红外探測通道包括红外光电传感器、第一运算放大器和第一模数转换电路；所述红外光电传感器的输出端与所述第一运算放大器的输入端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一模数转换电路的输入端电连接，所述第一模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第一输入端电连接；所述多波段紫外探測通道包括紫外光电传感器、第二运算放大器和第二模数转换电路；所述紫外光电传感器的输出端与所述第二运算放大器的输入端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第二模数转换电路的输入端电连接，所述第二模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第 ニ输入端电连接。红外光电传感器为红外光接收器；所述紫外光电传感器为紫外光接收器。红外光接收器可以采用LIE245红外光接收器；紫外光接收器可以采用R2828紫外光接收器。第一模数转换电路和第二模数转换电路均可以采用AD0809模数转换电路。另外，本实用新型提供的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，还包括存储器和/或通信模块和/或现场指示灯和/或电源管理器；所述数字信号处理器分别与所述存储器、所述通信模块、所述现场指示灯和所述电源管理器连接。存储器可以为数据存储器和/或程序存储器；通信模块可以为以太网收发器和/或CAN收发器。存储器为非易失性存储器。还包括温度传感器和加热器；所述数字信号处理器分别与所述温度传感器和所述加热器连接。本实用新型还提供一种应用上述图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的方法，包括以下步骤SI，所述数字信号处理器接收所述图像传感器采集到的被监控区域的视频图像；和/或所述数字信号处理器接收所述多波段红外探測通道上传的所述被监控区域的红外信号；和/或所述数字信号处理器接收所述多波段紫外探測通道上传的所述被监控区域的紫外信号；S2所述数字信号处理器对所述视频图像进行分析，得到所述被监控区域发生火
警的第一概率值；其中，数字信号处理器对所述视频图像进行分析具体为所述数字信号处理器基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析。进ー步的，数字信号处理器基于烟雾的运动特征对所述视频图像进行分析具体包括数字信号处理器获取处于不同时刻的所述被监控区域的视频图像；对于每一张所述视频图像，进行ニ值化处理，得到ニ值图视频图像；进行ニ值化处理可以采用以下方式设定下列公式f (X) = {x ^ A, f (x) = I ；x < A, f (x) = 0}将整张视频图像逐点按公式⑴的算法进行运算，例如，可以设定A = 200 ;因此，灰度值小于200的图像点的数值为0，即为黑色；而灰度值大于等于200的图像点的数值为1，即为白色；因此，通过上述处理，将整张视频图像转化为黑白色的对照图。由于只进行了ニ值化处理，因此，整张视频图像中亮色的区域较多，烟雾的特性并不明显。所以，还需要比较各张位于不同时刻的所述ニ值图视频图像，将各张所述ニ值图视频图像的相同点进行屏蔽处理，从而非常明显的在视频图像中显示出烟雾的变化区域。重复上述分析过程，便可识别出烟雾的产生、发展和运动的过程，从而实现对烟雾的火灾探测，实现了火灾的预警。基于火焰的闪烁特征对视频图像分析的过程与上述烟雾识别过程相似，具体包括所述数字信号处理器获取处于不同时刻的所述被监控区域的视频图像； 对于每一张所述视频图像，进行ニ值化处理，得到ニ值图视频图像；比较各张位于不同时刻的所述ニ值图视频图像，将各张所述ニ值图视频图像的相同点进行屏蔽处理，得到屏蔽处理后的视频图像；分析所述屏蔽处理后的视频图像的各个图像点在不同时刻的运动状态，所述运动状态包括所述图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率；只有当所述图像点的运动状态符合下述运动特性吋，则将所述图像点进行标注；所述运动特性为所述图像点的变化幅度超过预设阈值，并且，所述图像点的闪烁频率在预设频率区间内；具体的，在没有火焰产生时，一个图像点的正常闪烁频率如图2所示，不同时刻的闪烁频率间的相对变化幅度较小，闪烁频率在一定的范围内随机变化，没有规律性，因此，这样的点在数据过滤过程中会被忽略。但是，如果某个图像点的变化幅度比较大，并且，图像点的闪烁频率为特征频率，例如8Ηζ-12Ηζ之间，则这样的图像点是符合火焰闪烁频率要求的，如图3所示，因此，这样的图像点会被标注。将标注的所有图像点进行膨胀处理，各个所述标注的图像点连成ー个区域；对所述区域进行关注计算，当所述区域内的图像点符合所述运动特性吋，并且，所述区域的亮度和/或顔色也分别符合预设值时，则得出所述被监控区域有火焰发生的结论。所述数字信号处理器对所述红外信号进行分析，得到所述被监控区域发生火警的
第二概率值；所述数字信号处理器对所述紫外信号进行分析，得到所述被监控区域发生火警的
第二概率值；S3，所述数字信号处理器对所述第一概率值、所述第二概率值和所述第三概率值进行求和计算，得到最終总概率值，然后判断所述总概率值是否大于预设阈值，如果判断结果为是，则得出所述被监控区域发生火灾的结论。S4，所述数字信号处理器通过所述通信模块向上位机或火灾报警控制器发送报警信号；和/或所述数字信号处理器点亮所述现场指示灯；和/或所述数字信号处理器存储所述视频图像，并向所述视频图像中加入时间戳，然后将带有时间戳的所述视频图像存入所述存储器中。另外，为提高系统的工作稳定性，还包括下述步骤[0071]所述温度传感器采集所述图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统的当前温度值，并将所述当前温度值传给所述数字信号处理器；所述数字信号处理器判断所述当前温度值是否低于预设温度最小值，如果判断结果为是，则打开所述加热器；所述数字信号处理器判断所述当前温度值是否高于预设温度最大值，如果判断结果为是，则关闭所述加热器。其中，预设温度最小值和预设温度最大值均可以为O。因此，本实用新型中，在进行火灾的分析判断过程中，结合了图像传感器、多波段红外探測和多波段紫外探測三种探测方式，只有当至少两种探測方式均得出发生火灾的结论时，探測系统才进入火灾报警处理程序，发出报警信号，从而提高了报警的可靠性；并且，在对视频图像进行分析的过程中，还可以分析出是否产生烟雾，实现了预警的功能。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。·
权利要求1.一种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在于，包括数字信号处理器；还包括图像传感器和/或多波段红外探測通道和/或多波段紫外探測通道；所述数字信号处理器分别与所述图像传感器、所述多波段红外探測通道和所述多波段紫外探測通道连接。
2.根据权利要求I所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述图像传感器为CMOS图像传感器，所述数字信号处理器为DM3730数字信号处理器。
3.根据权利要求I所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述多波段红外探測通道包括红外光电传感器、第一运算放大器和第一模数转换电路；所述红外光电传感器的输出端与所述第一运算放大器的输入端电连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一模数转换电路的输入端电连接，所述第一模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第一输入端电连接；所述多波段紫外探測通道包括紫外光电传感器、第二运算放大器和第二模数转换电路；所述紫外光电传感器的输出端与所述第二运算放大器的输入端电连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第二模数转换电路的输入端电连接，所述第二模数转换电路的输出端与所述数字信号处理器的第二输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述红外光电传感器为红外光接收器；所述紫外光电传感器为紫外光接收器。
5.根据权利要求4所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述红外光接收器为LIE245红外光接收器；所述紫外光接收器为R2828紫外光接收器。
6.根据权利要求3所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述第一模数转换电路和所述第二模数转换电路均为AD0809模数转换电路。
7.根据权利要求I所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，还包括存储器和/或通信模块和/或现场指示灯和/或电源管理器；所述数字信号处理器分别与所述存储器、所述通信模块、所述现场指示灯和所述电源管理器连接。
8.根据权利要求7所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述存储器为数据存储器和/或程序存储器；所述通信模块为以太网收发器和/或CAN收发器。
9.根据权利要求8所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，所述存储器为非易失性存储器。
10.根据权利要求I所述的图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，其特征在干，还包括温度传感器和加热器；所述数字信号处理器分别与所述温度传感器和所述加热器连接。
专利摘要本实用新型提供一种图像和多波段红外紫外复合型火灾探测系统，所述系统包括数字信号处理器；还包括图像传感器和/或多波段红外探测通道和/或多波段紫外探测通道；所述数字信号处理器分别与所述图像传感器、所述多波段红外探测通道和所述多波段紫外探测通道连接。因此，将图像探测器、多波段红外探测器和多波段紫外探测器复合到一起，当一种探测器发出火警信号时，会查询另外两种探测器的探测情况，只有当三种探测器探测得到的火灾发生总概率高于预设阈值时，才会发出报警信号，从而提高了探测系统对火灾探测的可靠性。
文档编号G08B17/00GK202662124SQ201220303150
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者孙宇臣, 李志双, 王建东 申请人:北京中恩时代科技有限责任公司