为μ ;值小于等于t的像素数量为NO (t)，像素点的平均值为μοα);值大于t的像素数量为NI (t)，像素点的平均值为μ?α);记ωοα) =N0(t)/S，ω?α) = NI (t)/S，两类像素点取值的类间方差可表示为:
[0026]g(t) = ω O (t) * ( μ O (t) - μ )2+ω I ⑴ * ( μ I (t) - μ )2
[0027]则图像量化的阈值Τ3 = max (g (t)) 11 = 1;...n;
[0028]7、以T3为阈值将原始图像进行二值化，即将原始图像中每个像素的值小于等于T3的赋值为0，大于T3的赋值为255，得到一幅二值化图像，如图5所示；
[0029]8、在二值化图像中搜索连通区域，求取最大连通区域的动态参数，其中，动态参数包括最大连通区域的中心C、面积A、周长P和尖角数量Sc，若面积A < T4认为此帧二值化图像符合火焰条件，则进入步骤9，否则返回步骤2 ;其中，T4为探测区域面积阈值，根据实际场景大小进行选取，根据特种火灾探测器的国家标准(GB15631-2008)，图像型火灾探测器应该在距离25m处探测到面积为0.33X0.33m2的国标火，此时红外热像的视野范围为9 X 6.7m2，对应像素数为384 X 288，所以火焰所占像素面积为(0.33/9*384)* (0.33/6.7*288) = 199，阈值选择实际面积 80% 即可，即 150 ?160 ；
[0030]9、设符合火焰条件的图像数量计数初值为0，若该二值化图像是第一帧符合火焰条件的图像则将符合火焰条件的图像计数加1，记录此二值化图像的中心C、面积A和周长P，返回步骤2 ;否则比较该帧二值化图像与前一帧二值化图像最大连通区域的中心，面积、周长和尖角数量的差值 Cdiff，Adiff, Pdiff，Scdiff，若满足 Cdiff< T5，Adiff> T6，Pdiff> T7，Sc diff> T8则将符合火焰条件的图像计数加1，若符合火焰条件的图形计数值大于T9认为出现火情，进入步骤10 ;否则将符合火焰条件的图像数量计数值赋为0，返回步骤2 ;其中，T5、T6、Τ7、Τ8、Τ9均为预先设定的阈值，由于区域的中心、面积、周长和尖角数量的差值是典型的图像动态特征，其相关阈值Τ5、Τ6、Τ7、Τ8、T9可以根据实际实验结果进行选取；
[0031]10、输出火警信号；
[0032]11、根据火焰底部中心(即火点)处的图像位置初步确定火点坐标，启动覆盖该火点范围的自动消防水炮；
[0033]实际使用中，自动消防水炮的选择可以根据事先基于红外热像探测器范围建立的坐标系确定，如图6所示为一个典型的四门水炮配置的探测区域坐标系，以此为例，不限于此，以第一门自动消防水炮A所在位置为坐标原点，依次设置其它三门自动消防水炮B、C和D的位置，每门自动消防水炮可以覆盖的区域为除去死区(即离自动消防水炮太近而不能覆盖的区域)以外的全部区域，根据火点在坐标系中的坐标，选取距离最近的自动消防水炮进行灭火。
[0034]12、自动消防水炮通过与自身联动的双波段图像探测器对火点进行精确定位，自动消防水炮调整水炮喷嘴对准火点中心位置启动喷水；
[0035]13、图像处理系统继续监测火点情况，若原始图像中没有超过阈值Τ3的像素，则判定火焰已扑灭，返回步骤2继续监测，否则返回步骤12。
[0036]为了实现上述方法，如图2所示，本发明提供一种适用于自动化室外大空间的火灾探测、报警、定位、扑灭系统，包括一红外热像仪1、一图像处理系统2、一报警输出系统3、一报警主机4，若干双波段图像探测器5、若干自动消防水炮6和一网络交换机7，其中，每一双波段图像探测器5通过RS485 口相应连接一自动消防水炮6构成一门自动联动消防水炮；红外热像仪I通过数据线连接图像处理系统2的输入端，图像处理系统2的第一输出端通过RS232 口连接报警输出系统3的输入端，报警输出系统3的输出端通过RS485总线连接报警主机4，图像处理系统2的第二输出端通过RJ45 口连接网络交换机7，若干自动消防水炮通过RJ45 口并联连接网络交换机7，使得图像处理系统2与多门自动联动消防水炮构建成局部网络，网络交换机7通过RJ45 口与外围消防监控网络联网。
[0037]在一个优选的实施例中，为了减少室外环境对双波段图像探测器5的干扰，每一双波段图像探测器5前端均设置一偏振镜片，消除强反光干扰。
[0038]本发明的火灾探测、报警、定位、扑灭系统的具体使用过程为:将红外热像仪I设置与待监控区域中央的合适高度，用于对火点信息进行探测；图像处理系统2循环采集红外热像仪I的热像原始图像，并对热像原始图像进行分析处理，如果判定出现火情，则通过报警输出系统3向报警主机4输出火警信号，并根据热像信号对火点进行初步定位，然后根据事先划分的区域启动覆盖相应区域的自动联动消防水炮，双波段图像探测器5对火点位置进行精确定位后自动消防水炮6启动对火点进行扑灭；图像处理系统2继续采集红外热像仪I信号，判断火焰是否扑灭，如火焰已扑灭则控制水炮停止喷水，自动消防水炮6复位，即红外热像仪I对扑灭情况进行二次确认，保证火灾完全扑灭，形成灭火过程的闭环控制。
[0039]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1.一种火灾探测、报警、定位、扑灭方法，其包括以下步骤: 1)将红外热像仪安放于探测区域中心，并调整红外热像仪视野范围，使其覆盖整个探测区域； 2)通过图像处理系统采集红外热像仪的原始图像； 3)对原始图像进行直方图统计，获得直方图数组H={h(X(l)，h(Xl)，一，h(Xn)}，其中h(Xi)代表值为i的像素的个数； 4)计算直方图数组H中h(xT1)到h(xn)的和ST1_n，其中，Tl为预先设定的最低热辐射阈值； 5)若ST_n<T2，则返回步骤2)，否则进入步骤6)，其中，T2为预先设定的阈值； 6)计算图像量化阈值T3; 7)以T3为阈值将原始图像进行二值化，得到二值化图像； 8)在二值化图像中搜索连通区域，并求取最大连通区域的动态参数，其中，动态参数包括最大连通区域的中心C、面积A、周长P和尖角数量Sc，若面积A ( T4，认为此帧二值化图像符合火焰条件，进入步骤9)，否则返回步骤2)，其中，T4为预先设定的面积阈值； 9)设符合火焰条件的图像数量计数初值为O，若该二值化图像是第一帧符合火焰条件的图像则将符合火焰条件的图像计数加1，并记录此二值化图像的中心C、面积A和周长P，返回步骤2);否则比较该帧二值化图像与前一帧二值化图像最大连通区域的中心、面积、周长和尖角数量的差值 Cdiff，Adiff, Pdiff，Scdiff，若满足 Cdiff< T5，Adiff> T6，Pdiff> T7，Sc diff> T8则将符合火焰条件的图像计数加1，若符合火焰条件的图形计数值大于T9则认为出现火情，进入步骤10);否则将符合火焰条件的图像数量计数值赋为0，返回步骤2)，其中，T5、T6、T7、T8、T9均为预先设定的阈值； 10)输出火警信号； 11)根据火焰底部中心处的图像位置初步确定火点坐标，启动覆盖该火点范围的自动消防水炮； 12)自动消防水炮通过与自身联动的双波段图像探测器对火点进行精确定位，自动消防水炮调整水炮喷嘴对准火点位置启动喷水； 13)图像处理系统继续监测火点情况，若原始图像中没有超过阈值T3的像素，则认为火焰已扑灭，返回步骤2)继续监测，否则返回步骤12)。
2.如权利要求1所述的一种火灾探测、报警、定位、扑灭方法，其特征在于:所述步骤6)计算图像量化阈值T3采用基于类间方差的方法。
3.一种实现如权利要求1?2任一项所述火灾探测、报警、定位、扑灭方法的系统，其特征在于:它包括一红外热像仪、一图像处理系统、一报警输出系统、一报警主机，若干双波段图像探测器、若干自动消防水炮和一网络交换机，其中，每一所述双波段图像探测器通过RS485 口相应连接每一所述自动消防水炮构成一门自动联动消防水炮； 所述红外热像仪通过数据线连接所述图像处理系统的输入端，所述图像处理系统的第一输出端通过RS232 口连接所述报警输出系统的输入端，所述报警输出系统的输出端通过RS485总线连接所述报警主机，所述图像处理系统的第二输出端通过RJ45 口连接所述网络交换机，若干所述自动消防水炮通过RJ45 口并联连接所述网络交换机，使得所述图像处理系统与多门所述自动联动消防水炮构建成局部网络，所述网络交换机通过RJ45 口与外围消防监控网络联网。
4.如权利要求3所述的一种火灾探测、报警、定位、扑灭系统，其特征在于:每一所述双波段图像探测器前端均设置一用户消除强反光干扰的偏振镜片。
【专利摘要】本发明涉及一种火灾探测、报警、定位、扑灭方法及系统，它包括红外热像仪、图像处理系统、报警输出系统、报警主机，双波段图像探测器、自动消防水炮和网络交换机，其中，每一双波段图像探测器通过RS485口相应连接每一自动消防水炮构成一门自动联动消防水炮；红外热像仪通过数据线连接图像处理系统的输入端，图像处理系统的第一输出端通过RS232口连接报警输出系统的输入端，报警输出系统的输出端通过RS485总线连接报警主机，图像处理系统的第二输出端通过RJ45口连接网络交换机，若干自动消防水炮通过RJ45口并联连接网络交换机，使得图像处理系统与多门自动联动消防水炮构建成局部网络，网络交换机通过RJ45口与外围消防监控网络联网。本发明广泛应用于大型石化工厂、大型室外码头、大型室外公众场所的等诸多领域。
【IPC分类】G08B17-12, A62C31-00, A62C37-00
【公开号】CN104751593
【申请号】CN201510152483
【发明人】胡英, 李爱国, 张旭, 汪洋
【申请人】大连希尔德安全技术有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月1日