一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法、裝置及系統(tǒng)，相關(guān)方法包括：根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置；根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令；當(dāng)目標(biāo)火源被撲滅后，根據(jù)火場圖像信息確定當(dāng)前場景是否還有待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標(biāo)火源，并在確定其位置后向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令，直至當(dāng)前場景所有火源均被撲滅。本發(fā)明公開的方法在消防炮完成對應(yīng)的目標(biāo)火源的滅火操作后，還能夠繼續(xù)對其他火源執(zhí)行滅火操作，提高了消防炮系統(tǒng)的實(shí)用性；另外，該方法采用消防炮圖像采集系統(tǒng)對火源進(jìn)行三維空間定位，準(zhǔn)確定位火源位置。
【專利說明】一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法、裝置及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及消防【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法、裝置 及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 大空間建筑通常面積大、樓層高、內(nèi)部空間不能分隔，火災(zāi)蔓延速度快，火災(zāi)危險(xiǎn) 性較大等特點(diǎn)。其中，大空間建筑指具有潛在燃料的建筑，如中庭空間、電影院、工作室、展 覽館、禮堂、運(yùn)動館和多種生產(chǎn)工廠等。
[0003] 對于大空間建筑的滅火，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)能夠在設(shè)定監(jiān)控的空間范圍內(nèi)由計(jì)算機(jī) 自動控制消防炮進(jìn)行火焰識別、火焰空間定位和自動開閥噴水、撲滅火焰等一系列的工作。 但是，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)中，在消防炮對目標(biāo)火源執(zhí)行滅火操作時(shí)，撲滅目標(biāo)火源后需要依靠 工作人員去主動關(guān)閉消防炮的閥門，閥門關(guān)閉后系統(tǒng)停止工作，無法再對除目標(biāo)火源外的 其他火源執(zhí)行滅火操作，即，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)或大面積火場的滅火。
[0004] 另外，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)中掃描定位方式為狹縫掃描等，當(dāng)掃描范圍內(nèi)出現(xiàn)兩處火 源時(shí)，消防炮難以成功定位，并且使用中發(fā)現(xiàn)，自動消防炮對炮體下的空間火焰精確定位困 難、噴射落水點(diǎn)與火災(zāi)點(diǎn)不能完全相符，且輸出水流只能為柱狀水，因而存在火源被柱狀水 沖擊導(dǎo)致火焰四散的現(xiàn)象。如對于紙箱火，通過試驗(yàn)研宄發(fā)現(xiàn)，由于紙箱本身質(zhì)量小、體積 大、易坍塌和碳化后易剝落等特點(diǎn)。即，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)還具有如下缺點(diǎn)：消防炮對多點(diǎn)火 源的定位不準(zhǔn)確；柱狀水的沖擊容易使得紙箱坍塌、火焰四散。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法、裝置及系統(tǒng)，在消防 炮完成對應(yīng)的目標(biāo)火源的滅火操作后，還能夠繼續(xù)對其他火源執(zhí)行滅火操作，還解決了消 防炮定位不準(zhǔn)確以及柱狀水滅火時(shí)容易造成火焰四濺等技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了對火源的精確定 位。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法，該方法包括：
[0008] 根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置；
[0009] 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令；
[0010] 當(dāng)目標(biāo)火源被撲滅后，根據(jù)火場圖像信息確定當(dāng)前場景是否還有待撲滅的火源； 若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標(biāo)火源，并在確定其位置后向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅 火指令，直至當(dāng)前場景所有火源均被撲滅。
[0011] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置包括：
[0012] 根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息，來構(gòu)建包含火源的三維模型；
[0013] 若包含多處火源，則將火勢最大或者與當(dāng)前消防炮距離最近的火源作為目標(biāo)火 源，并根據(jù)構(gòu)建的三維模型確定該目標(biāo)火源的空間位置。
[0014] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令包括：
[0015] 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距離；
[0016] 依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)霧化角度間的映射關(guān) 系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的霧化角度；
[0017] 向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含該霧化角度的滅火指令。
[0018] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令還包括：
[0019] 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距離之后，再依據(jù)預(yù) 先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)最大堆垛高度及最小堆垛間距間的映射 關(guān)系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距；
[0020] 向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指令。
[0021] 一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火裝置，該裝置包括：
[0022] 目標(biāo)火源確定單元，用于根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位 置；
[0023] 指令發(fā)送單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令；
[0024] 重復(fù)滅火單元，用于當(dāng)目標(biāo)火源被撲滅后，根據(jù)火場圖像信息確定當(dāng)前場景是否 還有待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標(biāo)火源，并在確定其位置后向消 防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令，直至當(dāng)前場景所有火源均被撲滅。
[0025] 進(jìn)一步的，所述目標(biāo)火源確定單元包括：
[0026] 模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息，來構(gòu)建包含火源的三維模 型；
[0027] 信息確定單元，用于若包含多處火源，則將火勢最大或者與當(dāng)前消防炮距離最近 的火源作為目標(biāo)火源，并根據(jù)構(gòu)建的三維模型確定該目標(biāo)火源的空間位置。
[0028] 進(jìn)一步的，所述指令發(fā)送單元包括：
[0029] 距離計(jì)算單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的 距離；
[0030] 霧化角度確定單元，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水 時(shí)霧化角度間的映射關(guān)系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的霧化角度；
[0031] 霧化角度指令發(fā)送單元，用于向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含該霧化角度的滅火指令。
[0032] 進(jìn)一步的，所述指令發(fā)送單元還包括：
[0033] 堆垛確定單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的 距離之后，還依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)最大堆垛高度及最 小堆垛間距間的映射關(guān)系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間 距；
[0034] 堆垛發(fā)送單元，用于向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火 指令。
[0035] 一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：若干消防炮，以及前述的用于 控制所述若干消防炮的裝置。
[0036] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，準(zhǔn)確的為消防炮確定目標(biāo)火源，并控制 消防炮向?qū)?yīng)的目標(biāo)火源噴水，在所述消防炮撲滅對應(yīng)的目標(biāo)火源之后，還重新為所述消 防炮確定目標(biāo)火源，并控制所述消防炮繼續(xù)對重新確定的目標(biāo)火源滅火，直到所有的火源 均被滅為止，即，在消防炮完成對應(yīng)的目標(biāo)火源的滅火操作后，還能夠繼續(xù)對其他火源執(zhí)行 滅火操作；另外，在對火源進(jìn)行滅火操作時(shí)，可以根據(jù)與火源的距離，采用不同霧化角度的 霧狀水，從而避免火源被柱狀水沖擊導(dǎo)致火焰四散；同時(shí)，還可根據(jù)與火源的距離，控制消 防炮的噴水時(shí)的最大堆垛高度和最小堆垛間距，從而夠防止消防炮出射水流被大空間內(nèi)部 的堆垛或其他障礙物阻擋的情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法的流程圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的確定目標(biāo)火源位置的流程圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的消防炮的三維空間安裝示意圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火裝置的示意圖；
[0042] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火系統(tǒng)的示意圖；
[0043] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火系統(tǒng)的工作流程 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0045] 實(shí)施例一
[0046] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法的流程圖。如 圖1所示，該方法主要包括如下步驟：
[0047] 步驟11、根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置。
[0048] 當(dāng)火災(zāi)探測器探測到火源時(shí)，消防炮中的圖像識別模塊掃描火場獲取包含火源的 圖像，并向外發(fā)送；本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)可以根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo) 火源的位置。
[0049] 在大空間場所內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后，由于燃燒物體積大、易坍塌和碳化后易剝落等特點(diǎn)， 在平面上易擴(kuò)散形成一道道大面積火環(huán)乃至孤立的幾處火焰，此時(shí)采用常規(guī)的消防炮掃描 定位方式，即狹縫掃描等方式，當(dāng)掃描范圍內(nèi)出現(xiàn)兩處火源時(shí)，消防炮難以成功定位，出現(xiàn) 誤噴或者長時(shí)間掃描等情況。而且，現(xiàn)有的消防炮僅能對一處火源進(jìn)行撲救，定位成功后持 續(xù)噴水，直至人工干預(yù)后，才停止噴水。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例提出的"圖像識別多點(diǎn)定位"方法是通過紅外圖像熱成像方式，在圖 像上獲取火源的位置，當(dāng)圖像中出現(xiàn)多處火源時(shí)，可以確定目標(biāo)火源；例如，可以首先將火 勢最大的火源，確定為各消防炮的目標(biāo)火源；也可以將離每個消防炮最近的火源確定為該 消防炮的目標(biāo)火源。具體的如圖2所示，主要包括：
[0051] 步驟21、根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息，來構(gòu)建包含火源的三維模型。
[0052] 步驟22、若包含多處火源，則將火勢最大或者與當(dāng)前消防炮距離最近的火源作為 目標(biāo)火源，并根據(jù)構(gòu)建的三維模型確定該目標(biāo)火源的空間位置。
[0053] 本發(fā)明實(shí)施例中，通過紅外圖像熱成像方式，在圖像上獲取火源的位置，當(dāng)圖像中 出現(xiàn)多處火源時(shí)，可以根據(jù)圖像中像素及亮度等因素，判定出視野范圍內(nèi)最近火源。
[0054] 根據(jù)各臺消防炮安裝高度及攝像頭安裝角度，在攝像頭數(shù)目不少于2個的情況 下，可以對不同角度采集到多幅圖像進(jìn)行采用三維計(jì)算工作，完成三維立體建模，實(shí)現(xiàn)模型 與場景火源的對應(yīng)關(guān)系，不僅獲取火源水平坐標(biāo)，同時(shí)獲取火源的高度信息，建立目標(biāo)火源 的空間坐標(biāo)。
[0055] 在三維立體建模過程中，定義三個坐標(biāo)系分別為世界坐標(biāo)系，攝像機(jī)坐標(biāo)系和圖 像坐標(biāo)系，其中（X，y，z)表示像在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，其中（x w，yw，zw)表示物在世界坐 標(biāo)系中的坐標(biāo)，所述的物表示被探測的目標(biāo)，例如，火源。將消防炮A上所帶攝像機(jī)形成的 攝像機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系重合，消防炮B上所帶攝像機(jī)形成的坐標(biāo)系為攝像機(jī)坐標(biāo)系。
[0056] 示例性的，圖3為消防炮的三維空間安裝示意圖，如圖3所示，消防炮A安裝在空 間（0m，0m，8m)處，其攝像頭鏡面與Z軸平行，與X，Y各成45°夾角；消防炮B安裝在空間 (Om, 16m, 8m)處，在空間（8m，8m, 2m)處為火源中心點(diǎn)。
[0057] 本示例中，攝像機(jī)坐標(biāo)與世界坐標(biāo)系的相對位移向量為（0,16m, 0)，消防炮A與B 的夾角的坐標(biāo)系為繞垂直方向做90度旋轉(zhuǎn)，無其他方向的變化。其坐標(biāo)變化關(guān)系如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火方法，其特征在于，該方法包括： 根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置； 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令； 當(dāng)目標(biāo)火源被撲滅后，根據(jù)火場圖像信息確定當(dāng)前場景是否還有待撲滅的火源；若有， 則從待撲滅的火源中選擇新的目標(biāo)火源，并在確定其位置后向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指 令，直至當(dāng)前場景所有火源均被撲滅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來 確定目標(biāo)火源的位置包括： 根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息，來構(gòu)建包含火源的三維模型； 若包含多處火源，則將火勢最大或者與當(dāng)前消防炮距離最近的火源作為目標(biāo)火源，并 根據(jù)構(gòu)建的三維模型確定該目標(biāo)火源的空間位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮 發(fā)送對應(yīng)的滅火指令包括： 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距離； 依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)霧化角度間的映射關(guān)系，確 定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的霧化角度； 向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含該霧化角度的滅火指令。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā) 送對應(yīng)的滅火指令還包括： 根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距離之后，再依據(jù)預(yù)先 設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)最大堆垛高度及最小堆垛間距間的映射關(guān) 系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距； 向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指令。
5. -種基于消防炮技術(shù)的控制滅火裝置，其特征在于，該裝置包括： 目標(biāo)火源確定單元，用于根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息來確定目標(biāo)火源的位置； 指令發(fā)送單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置向消防炮發(fā)送對應(yīng)的滅火指令； 重復(fù)滅火單元，用于當(dāng)目標(biāo)火源被撲滅后，根據(jù)火場圖像信息確定當(dāng)前場景是否還有 待撲滅的火源；若有，則從待撲滅的火源中選擇新的目標(biāo)火源，并在確定其位置后向消防炮 發(fā)送對應(yīng)的滅火指令，直至當(dāng)前場景所有火源均被撲滅。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述目標(biāo)火源確定單元包括： 模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)消防炮反饋的火場圖像信息，來構(gòu)建包含火源的三維模型； 信息確定單元，用于若包含多處火源，則將火勢最大或者與當(dāng)前消防炮距離最近的火 源作為目標(biāo)火源，并根據(jù)構(gòu)建的三維模型確定該目標(biāo)火源的空間位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述指令發(fā)送單元包括： 距離計(jì)算單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距 離； 霧化角度確定單元，用于依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)霧 化角度間的映射關(guān)系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的霧化角度； 霧化角度指令發(fā)送單元，用于向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含該霧化角度的滅火指令。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7述的裝置，其特征在于，所述指令發(fā)送單元還包括： 堆垛確定單元，用于根據(jù)確定的目標(biāo)火源位置計(jì)算當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的距離 之后，還依據(jù)預(yù)先設(shè)置的消防炮與火源間的距離，和消防炮噴水時(shí)最大堆垛高度及最小堆 垛間距間的映射關(guān)系，確定當(dāng)前消防炮與目標(biāo)火源之間的最大堆垛高度和最小堆垛間距； 堆垛發(fā)送單元，用于向當(dāng)前消防炮發(fā)送包含最大堆垛高度和最小堆垛間距的滅火指 令。
9. 一種基于消防炮技術(shù)的控制滅火系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：若干消防炮，以及 權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的用于控制所述若干消防炮的裝置。
【文檔編號】A62C37/00GK104436501SQ201410777625
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】姚斌, 王文偉, 石曉龍 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)