举高喷射消防车及其测距系统的制作方法

本实用新型涉及消防设备技术领域，特别涉及一种举高喷射消防车及其测距系统。

背景技术：

举高喷射消防车是通过多节折叠伸缩臂架将电动遥控消防炮举升至高空从多个角度灵活地喷雾、喷水或者喷射泡沫，具有作业幅度宽、射程远、流量大、可远距离高空跨障碍灭火等优点，特别适用于高层楼宇、大体建筑及易爆、易辐射、高热等常规消防车和消防员无法接近场所的火灾扑救。

一般地，举高喷射消防车大多靠操作员肉眼直接观察操作，当对高处或隔物扑火时，无法观察前端实时火场，操作受到限制。为解决该问题，目前，市场出现的一些举高喷射消防车在臂架末端装有可见光或红外摄像头，用于对火场的实时监视并搜寻火源及被困对象。

但是，目前技术在目标识别后未能实现对其精确定位测距，进而无法引导臂架将灭火装置或救援平台送至火源或被困对象附近的可靠且安全范围内，以便进行后续的灭火或救援工作。

技术实现要素：

基于此，有必要针对举高喷射消防车现有视频监视设备在目标识别后未能实现对其精确定位测距的问题，提供一种能对目标进行精确测距定位的举高喷射消防车及其测距系统。

一种举高喷射消防车的测距系统，包括测距装置，包括光电测距仪及位于该光电测距仪发射和接收光束路径上的旋转棱镜扫描机构，该光电测距仪用于测量其与预设目标实际位置的距离，该预设目标实际位置与预设图像下的预设目标位置对应，该旋转棱镜扫描机构包括两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜及旋转驱动机构，两个该圆形楔形棱镜共轴设置，该光电测距仪发射和接收光束的光轴与该共轴轴线共线，该旋转驱动机构用于分别驱动两个该圆形楔形棱镜可绕共轴轴线独立旋转，以在两个该圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内确定指向该预设目标实际位置的预设目标光轴，该预设目标光轴在该光电测距仪发射和接受光束的路径上；控制装置，包括上位机及棱镜回转控制器，该棱镜回转控制器分别与该上位机和该旋转驱动机构连接，以由该上位机控制该棱镜回转控制器，从而分别驱动该圆形楔形棱镜绕该共轴轴线旋转至第一预设方位角度；该上位机与该光电测距仪连接，以由该上位机控制该光电测距仪测量其与该预设目标实际位置的距离，进而获取该预设目标实际位置的距离数据。

上述举高喷射消防车的测距系统，在预设图像中对火源及被困对象目标识别后，通过上位机控制两个圆形楔形棱镜旋转，从而在两个圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内确定指向该预设目标实际位置的预设目标光轴，进而准确地将光电测距仪发射的光束经圆形楔形棱镜引导至目标实际位置，从而对目标实际位置进行准确测距定位，进而引导臂架将灭火装置或救援平台送至火源或被困对象附近的可靠且安全范围内，实现后续的灭火或救援工作。

在其中一个实施例中，上述上位机用于根据在上述预设图像下的预设目标位置，在两个上述圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内确定预设目标空间方位指向信息，以控制上述棱镜回转控制器，分别驱动上述圆形楔形棱镜绕上述共轴轴线旋转至对应的第一预设方位角度，从而控制上述光电测距仪测量其与预设目标实际位置的距离，进而获取上述预设目标实际位置的距离数据。

在其中一个实施例中，上述测距系统还包括扫描成像装置及分光镜；该扫描成像装置包括能够采集预设视场尺寸的窄视场图像的成像探测器，该分光镜的中心位于两个上述圆形楔形棱镜的上述共轴轴线上，且与上述共轴轴线呈45度角放置，以将经过两个上述圆形楔形棱镜中心到达分光镜中心的光束分解成第一光束和与该第一光束垂直的第二光束，上述成像探测器成像光束的光轴与该第一光束的光轴共线，上述光电测距仪发射和接收光束的光轴与该第二光束的光轴共线；上述旋转驱动机构用于分别驱动两个上述圆形楔形棱镜可绕共轴轴线独立旋转，以在两个上述圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内调整该成像探测器采集的窄视场图像的成像视轴，从而获取多个预设成像视轴下的窄视场图像；上述上位机控制上述棱镜回转控制器，从而分别驱动上述圆形楔形棱镜绕上述共轴轴线旋转至第二预设方位角度；上述控制装置还包括图像处理器，该图像处理器分别与上述上位机和该成像探测器连接，该图像处理器用于对该成像探测器采集的窄视场图像进行图像处理；上述上位机还用于将该图像处理器处理后的多个窄视场图像拼合成上述预设图像。

在其中一个实施例中，上述上位机用于根据窄视场图像的预设视场尺寸，在两个上述圆形楔形棱镜形成的锥状空间视角范围内确定预设成像视轴的系列采样指向信息，以使多个预设成像视轴下的窄视场图像无盲区拼合；上述上位机还用于根据该预设成像视轴的系列采样指向信息，控制上述棱镜回转控制器，从而分别驱动上述圆形楔形棱镜绕上述共轴轴线旋转至对应的第二预设方位角度，进而获取多个对应的预设成像视轴下的窄视场图像。

在其中一个实施例中，上述测距系统还包括显示装置，该显示装置用于显示上述窄视场图像和/或显示上述预设图像。

在其中一个实施例中，上述扫描成像装置还包括长焦镜头，该长焦镜头装设于上述成像探测器；或上述扫描成像装置还包括变焦镜头，该变焦镜头装设于上述成像探测器。

在其中一个实施例中，上述光电测距仪为激光测距仪，上述成像探测器为红外摄像头。

在其中一个实施例中，上述上位机包括存储器，该存储器用于存储上述预设图像。

在其中一个实施例中，上述旋转棱镜扫描机构还包括与上述棱镜回转控制器连接的位置传感器，该位置传感器用于检测获取两个上述圆形楔形棱镜的位置信息。

一种举高喷射消防车，包括车身本体、与该车身本体连接臂架组件及上述的举高喷射消防车的测距系统。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的测距系统的示意图；

图2为本实用新型另一实施例的举高喷射消防车的测距系统的示意图；

图3为本实用新型一实施例的举高喷射消防车的测距系统的两个楔形棱镜形成的锥状空间视角范围示意图；

图4本实用新型一实施例的举高喷射消防车的测距系统的旋转棱镜扫描机构的示意图；

图5本实用新型一实施例的成像视轴的系列采样点设置示意图；

图6本实用新型一实施例的举高喷射消防车的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为本实用新型一实施例的一种举高喷射消防车的测距系统100，包括测距装置10及控制装置20。测距装置10用于测量预设图像30下的预设目标实际位置的距离，控制装置20用于控制测距装置10测量预设图像30下的预设目标实际位置的距离。

测距装置10包括光电测距仪11，光电测距仪11用于测量其与预设目标实际位置的距离，预设目标实际位置与预设图像30下的预设目标位置31对应。

应当理解的是，本实用新型定义的预设图像30可为由摄像机或照相机拍摄的图像，或者从另外的设备获取到的图像，且预设图像30具有一定的视场尺寸和分辨率。

还应当理解的是，预设图像30下的预设目标位置31是指预设图像30中的某一目标在预设图像30中的位置，例如预设图像30中的被困对象在预设图像30中的位置为预设目标位置31；预设目标实际位置是指预设图像30下的预设目标位置31在实际场景下的位置，例如实际火场场景下，被困对象所在位置。

在一个实施例中，预设图像30下的预设目标位置31是指该预设目标的中心像素点在预设图像30中的位置。

测距装置10该包括位于光电测距仪11发射和接收光束路径上的旋转棱镜扫描机构12，旋转棱镜扫描机构12包括两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜121及旋转驱动机构122，两个圆形楔形棱镜121共轴设置，光电测距仪11发射和接收光束的光轴与共轴轴线共线，旋转驱动机构122用于分别驱动两个圆形楔形棱镜121可绕共轴轴线独立旋转，以在两个圆形楔形棱镜121形成的锥状空间视角范围123内确定指向预设目标实际位置的预设目标光轴311，预设目标光轴311在光电测距仪11发射和接受光束的路径上。

应当理解的是，两个圆形楔形棱镜121共轴设置，其中的共轴是指两个圆形楔形棱镜121的中心在同一轴线上。

还应当理解的是，本实用新型定义的锥状空间视角范围123是由两个圆形楔形棱镜121的楔角和材料确定，本实用新型定义的预设图像30的视场在此锥状空间视角范围123内，预设目标光轴311在光电测距仪11发射和接收光束的路径上，是指光电测距仪11发射光束指向预设目标实际位置并使目标漫反射回的光束沿原光路反向传输回至光电测距仪11。

控制装置20包括上位机21及棱镜回转控制器22，棱镜回转控制器22分别与上位机21和旋转驱动机构122连接，以由上位机21控制棱镜回转控制器22，从而分别驱动圆形楔形棱镜121绕共轴轴线旋转至第一预设方位角度；上位机21与光电测距仪11连接，以由上位机21控制光电测距仪11测量其与预设目标实际位置的距离，进而获取预设目标实际位置的距离数据。

根据需要在预设图像30中确定的预设目标位置31不同，可包括对应的多个不同的预设目标实际位置，多个预设目标实际位置对应多个第一预设方位角度，每一第一预设方位角度与每一预设目标光轴311相对应。

上述举高喷射消防车的测距系统100，在预设图像30中对火源及被困对象等目标识别后，通过上位机21控制两个圆形楔形棱镜121旋转，从而在两个圆形楔形棱镜121形成的锥状空间视角范围123内确定指向该预设目标实际位置的预设目标光轴311，进而准确地将光电测距仪11发射的光束经圆形楔形棱镜121引导至目标实际位置，从而对目标实际位置进行准确测距定位，进而引导臂架将灭火装置或救援平台送至火源或被困对象附近的可靠且安全范围内，实现后续的灭火或救援工作。

在一个实施例中，控制装置20内部机构连接关系是采用传输导线进行连接，在一个实施方式中，该传输导线可以为屏蔽电缆，其有利于信息传送且不受外界干扰。

在一个实施例中，上位机21与光电测距仪11之间使用串口与数据线连接。

在一个实施例中，光电测距仪11为激光测距仪。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确。

在一个实施例中，上位机21用于根据在预设图像30下的预设目标位置31确定预设目标空间方位指向信息，以控制棱镜回转控制器22，分别驱动圆形楔形棱镜121绕共轴轴线旋转至对应的第一预设方位角度，从而控制光电测距仪11测量其与预设目标实际位置的距离，进而获取预设目标实际位置的距离数据。

上位机内部存储有预设图像30下的每一位置，即每一像素点都对应的一预设目标空间方位指向信息，且每一预设目标空间方位指向信息都对应一圆形楔形棱镜121绕共轴轴线旋转的方位角度，故当确定预设图像30下的预设目标位置31后，即可确定对应的一预设目标空间方位指向信息，从而由上位机21控制棱镜回转控制器22，驱动圆形楔形棱镜121旋转至对应的一第一预设方位角度，从而确定了预设目标光轴311，使得光电测距仪11可准确测量其与该预设目标实际位置的距离。

如图2～图4所示，在一个实施例中，测距系统还包括扫描成像装置40及分光镜50；扫描成像装置40包括能够采集预设视场尺寸的窄视场图像32的成像探测器41，分光镜50的中心位于两个圆形楔形棱镜121的共轴轴线上，且与共轴轴线呈45度角放置，以将经过两个圆形楔形棱镜121中心到达分光镜50中心的光束分解成第一光束和与第一光束垂直的第二光束，成像探测器41成像光束的光轴与第一光束的光轴共线，光电测距仪11发射和接收光轴的光轴与第二光束的光轴共线；旋转驱动机构122用于分别驱动两个圆形楔形棱镜121可绕共轴轴线独立旋转，以在两个圆形楔形棱镜121形成的锥状空间视角范围123内调整成像探测器41采集的窄视场图像32的成像视轴321，从而获取多个预设成像视轴321下的窄视场图像32；上位机21控制棱镜回转控制器22，从而分别驱动圆形楔形棱镜121绕共轴轴线旋转至第二预设方位角度，控制装置20还包括图像处理器23，图像处理器23分别与上位机21和成像探测器41连接，图像处理器23用于对成像探测器41采集的窄视场图像32进行图像处理；上位机21还用于将图像处理器23处理后的多个窄视场图像32拼合成预设图像30。

应当理解地是，本实用新型定义的预设视场尺寸的窄视场图像32，当成像探测器41一定时，其中的预设视场尺寸与所需的成像分辨率相应。外部设备可对成像探测器41的成像视场尺寸进行设定，设定后的视场尺寸可对应确定窄视场图像32的分辨率。本实用新型定义的预设视场尺寸的窄视场图像32应具有高分辨率的图像，在上位机将多个窄视场图像32进行拼合成预设图像30后，预设图像30具有宽视场，且预设图像30的分辨率与窄视场图像32的分辨率一致。

应当理解的是，当第一光束的光轴与成像探测器41成像光束的光轴共线时，成像探测器41采集的窄视场图像32成像完整。

还应当理解的是，当两个圆形楔形棱镜121旋转至一定方位角度时，对应地在该锥状空间视角范围123内调整成像探测器41采集的窄视场图像32的成像视轴321，从而可得到在该锥状空间视角范围123下的成像视轴321下的窄视场图像32。本实用新型定义的第二预设方位角度及预设成像视轴321均包括多个，每一第二预设方位角度与每一预设成像视轴321相对应，通过圆形楔形棱镜121旋转至多个第二预设方位角度，成像探测器41采集对应的多个预设成像视轴321下的窄视场图像32，上位机21将其拼合成预设图像30。

通过成像探测器41可采集具有一定视场尺寸下的高分辨率的窄视场图像32，在该成像探测器41的成像光束路径上设置两个楔角和材料均相同的圆形楔形棱镜121，以在两个圆形楔形棱镜121形成的锥状空间视角范围123内，调整成像探测器41采集的窄视场图像32的成像视轴321；由控制装置20的上位机21控制棱镜回转控制器22，从而控制旋转驱动机构122以分别驱动两个圆形楔形棱镜121旋转至第二预设方位角度，而成像探测器41可采集多个分别具有预设成像视轴321的窄视场图像32，再由上位机21将各窄视场图像32拼合成预设图像30，实现了兼顾宽视场和高分辨率的举高喷射消防车监视设备要求。此时再在拼合后的预设图像30上搜寻预设目标位置31，搜寻到的预设目标位置31会更加精准，且在两个圆形楔形棱镜121旋转到对应的第一预设方位角度后，通过分光镜50可将从光电测距仪11发射的光束准确入射至两个圆形楔形棱镜121后，成功抵达预设目标实际位置进行测量。此结构不仅能够得到具有高分辨率且宽视场的预设图形30，同时也可以依据该预设图像30找到预设目标位置31，实现对预设目标实际位置准确地测量。

在一个实施例中，图像处理器23对窄视场图像32进行图像处理，包括对采集的窄视场图像32进行模数转换、解码、数字化等，形成数字化图像。

如图5所示，在一个实施例中，上位机21用于根据窄视场图像32的预设视场尺寸，在两个圆形楔形棱镜121形成的锥状空间视角范围132内，确定预设成像视轴321的系列采样指向信息，以使多个预设成像视轴321的窄视场图像32无盲区拼合；上位机20还用于根据预设成像视轴321的系列采样指向信息，控制棱镜回转控制器22，从而分别驱动圆形楔形棱镜121绕共轴轴线旋转至对应的第二预设方位角度，进而获取多个对应的预设成像视轴321下的窄视场图像32。设定预设成像视轴321的系列采样指向信息可以使圆形楔形棱镜121绕共轴按一定顺序对应的旋转至第二预设方位角度，以获取对应的预设成像视轴321下的窄视场图像32，这些窄视场图像32能够完整地拼合成预设图像30而不出现盲区，以获得完整的火场范围情况。

在一个实施例中，在成像探测器41前装设长焦镜头，长焦镜头可设定成像探测器41成像的视场尺寸，从而确定成像分辨率。具体地，长焦镜头的焦距长，视场角小，同样尺寸被摄主体在底片上成像大，所以在同一距离上能拍出比标准镜头更大的影象，且适合于拍摄远处的对象。由于它的景深范围比标准镜头小，也因此可以更有效地虚化背景突出对焦主体，而且被摄主体与成像探测器41一般相距比较远，在人像的透视方面出现的变形较小，拍出的主体更生动，有利于观察火情和营救对象情况。在其他实施例中，也可在成像探测器41前装设变焦镜头，变焦镜头可以对成像探测器41成像的视场尺寸进行适应性调整，以获得所需的成像分辨率。具体地，变焦镜头可在一定范围内变换焦距，从而得到不同宽窄的视场角，且变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过改变焦距来改变拍摄范围，从而可以依据火场情况来变换焦距以改变成像探测器41成像的视场尺寸。

在一个实施例中，成像探测器41为红外摄像头。当发生火情时，火场因物质燃烧会产生烟雾、放出热量，同时也会产生红外辐射，红外辐射带来的红外光能快速得被红外摄像头拍摄，获得红外图像，此热红外图像不是人眼能看到的目标可见光图像，根据红外摄像头获取的窄视场图像32能够快速地判断火情和营救对象情况。进一步地，根据红外摄像头的特性，圆形楔形棱镜121的材料应当为红外透光材料。

在一个实施例中，测距系统还包括密闭外壳，测距装置10、成像探测器41及分光镜50均放置于密闭外壳；密封外壳的一侧具有透明窗，透明窗、两个圆形楔形棱镜121、分光镜50及光电测距仪11间隔排布且共轴设置。密封外壳有能够阻隔外部背景光及防水防尘的作用，保证成像探测器41的拍摄质量。可以理解地，当透明窗、两个圆形楔形棱镜121、分光镜50及光电测距仪11共轴设置时，能保证成像且测距无遮挡，且每次成像探测器41能完整的成像从而采集窄视场图像32。

应当理解地是，上述透明窗、两个圆形楔形棱镜121、分光镜50及光电测距仪11共轴设置是指透明窗中心、两圆形楔形棱镜121中心、分光镜50的中心及光电测距仪发射或接受的光束光轴都位于同一直线。

请再次参阅图4，在一个实施例中，旋转驱动机构122为环形力矩电机。具体地，两个圆形楔形棱镜121分别嵌入于两个环形力矩电机的内圆中空结构中，以使圆形楔形棱镜121能够跟随环形力矩电机旋转。环形力矩电机结构简单，能直接带动圆形楔形棱镜121绕轴旋转，且能不阻挡成像探测器41通过圆形楔形棱镜121的成像，保证窄视场图像32成像完整。

在一个实施例中，旋转棱镜扫描机构12还包括与上位机21连接的位置传感器124，位置传感器124用于检测获取两个圆形楔形棱镜121的位置信息。

应当理解地是，上述位置信息为两个圆形楔形棱镜121旋转角度和/或方位的信息，或其他与两个圆形楔形棱镜121现处位置相关信息。

进一步地，当两个圆形楔形棱镜121旋转至第一预设方位角度或者第二预设方位角度后，位置传感器124检测获取两个圆形楔形棱镜121的位置信息并传送至上位机21，上位机21对该位置信息进行分析，判断该两个圆形楔形棱镜121的位置是否正确，若不正确，可发送指令至棱镜回转控制器22，进行调整补偿该第一预设方位角度或第二预设方位角度，从而控制两个圆形楔形棱镜121旋转，到达正确的第一预设方位角度或第二预设方位角度的位置。

请再次参阅图2，在一个实施例中，测距系统10还包括显示装置24，显示装置24用于显示窄视场图像32和/或显示预设图像30。

在一个实施例中，显示装置24包括切换按钮，切换显示预设图像30与窄视场图像32。显示装置24的切换功能可以在观察预设图像30时，一旦发现某处异常或营救对象时，切换至对应的窄视场图像32，可以更加清楚地观察情况，以便实施下一步准确找到预设目标位置，从而进行准确测距。此切换功能能利于适应火场情况，提高灭火和营救的速度。

在一个实施例中，通过显示装置24较为紧凑地将各窄视场图像32或预设图像30依次进行播放后，也可以呈现视频动态显示。

在一个实施例中，可人为操作确定预设图像30上的预设目标位置31，例如滑动鼠标选中预设目标或点击屏幕选中预设目标，在其他实施例中，可在上位机内存储内部程序控制找寻预设图像30中的预设目标，确定预设目标位置31。

在一个实施例中，上位机21还可以包括用于存储窄视场图像32和/或预设图像30的存储器。设置存储器能为之后起火原因、火灾战评提供参考资料等。

如图6所示，基于上述举高喷射消防车的测距系统100，本实用新型还提供一种举高喷射消防车200，包括车身本体210、与车身本体210连接臂架组件220及上述的举高喷射消防车的测距系统100。通过臂架组件220可使光电测距仪11及成像探测器41更加靠近火源或被困人员，方便精准定位、获取窄视场图像或后续救援操作。

具体地，臂架组件220包括多节可折叠伸缩的臂架，举高喷射消防车200还包括消防炮230，消防炮230装设于末节的臂架上，测距装置10、扫描成像装置40及分光镜50装设于消防炮230顶部。通过将测距装置装设于消防炮230顶部，能更加靠近火场以便近距离，预设图像30成像更加清晰，进而使得测量结果更加准确。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。