基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法，涉及火灾预警技术领域。系统包括控制器、若干探测器和若干感温贴片；控制器与若干探测器之间采用CAN总线通信，探测器与感温贴片之间无接触；感温贴片采用二元颜色可逆感温贴片，应用时粘贴在探测器视野中需监测的触点或触点近旁。探测方法包括初始化和监测两部分；探测器根据控制器信息或自身存储的信息完成初始化，进行感温贴片位置登记与更新；基于感温贴片色调区间和登记位置区域内所有像素的色调值判断监测点温度是否正常。本发明专利技术能有效解决电气线路中具有大量触点的场景下多点同步在线测温式电气火灾非直接接触预警监测问题，无需大量布线，能够提供具体报警位置。

Electric fire alarm detection system and detection method based on image acquisition

The invention provides a temperature measuring type electric fire warning detection system based on image acquisition and a detection method, which involves the field of fire early warning technology. The system includes a controller, a plurality of detector and a plurality of temperature sensing patches; the use of CAN bus communication between the controller and the number of detectors, detectors and no contact temperature between the temperature sensing patch by patch; two yuan color reversible temperature patch application to paste monitoring contacts or contact in the near field detector. The detection method includes two parts: initialization and monitoring; detector based on the controller initializes the information or its stored information for sensing patch location registration and renewal; sense of all pixel temperature interval and tone patch registration location within the region hue value judgment based on monitoring temperature is normal. The invention can effectively solve the problem of multi-point synchronous online temperature measurement type electrical fire non direct contact early warning and monitoring under the scene of a large number of contacts in the electrical circuit. It doesn't need a lot of wiring, and can provide specific alarm location.

【技术实现步骤摘要】
基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法
本专利技术涉及火灾预警
，尤其涉及一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法。
技术介绍
目前电气火灾监控技术主要有热电偶测温和剩余电流测量两类：热电偶测温式系统采用热电偶接触测量被监控点的温度，通过监测热电偶变送输出的电信号来判断被测点是否温度异常，热电偶测温式的一个温度触头仅能测量单点位置温度，当需要多点测量时则需在被测系统中大量布线，影响对被测系统的安全性，安装复杂度高。剩余电流式系统采用霍尔器件测量被监测电气回路的剩余电流，通过该电流的有无和强度来预警。在实际应用中，由于电气线路施工质量的参差不齐以及用电环境的复杂性，一些被监测系统固有或瞬时剩余电流较大，会引起剩余电流式系统持续报警或误报警，因此用户接受度较低，而且剩余电流式探测器在报警时，由于探测的是该回路上的总剩余电流，因此无法获知其所检测回路中具体的故障或隐患位置，需要人工逐一排查。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法，能有效解决电气线路中具有大量触点的场景下(如配电柜中)多点同步在线测温式电气火灾非直接接触预警监测问题，无需大量布线，并且能够提供具体的报警位置。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，包括控制器、若干探测器和若干感温贴片；控制器与若干探测器之间采用CAN总线通信，探测器与感温贴片之间无接触；所述感温贴片采用基于温致变色材料制成的二元颜色可逆感温贴片，应用时粘贴在探测器视野中需要监测的触点或触点近旁；所述探测器包括探测镜头、带有可更换镜头接口的CMOS成像模组、主控芯片、LED照明模块、光敏模块和第一CAN总线接口；探测镜头安装于CMOS成像模组的镜头接口上，并且探测镜头可更换；CMOS成像模组、LED照明模块和光敏模块均与主控芯片连接，主控芯片通过第一CAN总线接口与控制器连接；CMOS成像模组用于完成对探测镜头视野中场景成像；主控芯片用于以固定周期触发LED照明模块和CMOS成像模组，并将采集到的图像进行分析，判断感温贴片温度是否超温，如果超温则通过第一CAN总线接口将报警信号和图像数据发送给控制器；光敏模块用于判别采集图像时是否有照明，当LED照明模块被触发或者外界环境光充足时，光敏模块无输出，否则光敏模块向主控芯片发送故障报警信息，再由主控芯片通过第一CAN总线接口将该故障报警信息上报给控制器。进一步地，所述控制器包括核心计算模块、IO扩展模块、SD存储模块和LCD显示模块；核心计算模块用于完成控制器的所有分析计算功能；核心计算模块通过IO扩展模块连接探测器和SD存储模块；LCD显示模块通过其自有的TTL通信接口连接核心计算模块，用于显示人机交互界面。进一步地，所述IO扩展模块包括第二CAN总线接口、SD卡接口、RJ45以太网接口和USB接口；核心计算模块通过第二CAN总线接口连接探测器的第一CAN总线接口，与探测器进行通信；核心计算模块通过SD卡接口接入SD存储模块，通过RJ45以太网接口连接互联网，通过USB接口接入外置键盘和鼠标。进一步地，所述探测器还包括一个PCB基板；CMOS成像模组、主控芯片、LED照明模块、光敏模块和第一CAN总线接口均安装在所述PCB基板上，其中LED照明模块采用多个LED灯珠排布成环状、并将CMOS成像模组围绕其中；光敏模块位于COMS芯片模组的一侧。进一步地，该系统还包括2自由度视角调节架，用于安装固定探测器和调节探测器视角，包括固定底座、第一角度调节机构和第二角度调节机构；探测器固定连接在第二角度调节机构上，第二角度调节机构转动连接在第一角度调节机构上，第一角度调节机构转动连接在固定底座上；第一角度调节机构和第二角度调节机构的角度调节方向垂直。进一步地，所述固定底座为U型板，第一角度调节机构为一个T型板，第二角度调节机构为一个直条板；T型板上相对的两端通过一个第一角度调节螺栓转动连接于U型板的两个侧臂上，直条板的中部通过一个第二角度调节螺栓转动连接于T型板的第三端，PCB基板的两端通过两个基板固定螺栓固定连接在直条板的两端。进一步地，所述主控芯片为自带存储器的单片机，或包括单片机和与单片机连接的外扩存储器。另一方面，本专利技术还提供一种采用上述基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统进行火灾预警探测的方法，包括初始化过程和监测过程两部分，具体如下：步骤1：系统上电开机；步骤2：探测器进入初始化状态，并等待控制器指令；判断控制器发送的首条指令是指示探测器选择根据控制器信息完成初始化还是选择根据探测器自身存储的信息完成初始化；步骤3：探测器接收控制器指令，若控制器的指令为指示探测器根据控制器信息完成初始化，则执行步骤3.1，若控制器的指令为指示探测器根据探测器自身存储的信息完成初始化，则执行步骤3.2；步骤3.1：探测器根据控制器指令完成初始化，进行感温贴片位置登记与更新，完成初始化，转入监测状态，执行步骤4；步骤3.2：探测器根据探测器自身FLASH存储器中存储的信息完成初始化，具体方法为：探测器检测自身的FLASH存储器中是否存储有感温贴片位置登记信息；若有，则探测器从自身FLASH存储器中读取感温贴片位置登记信息，并将其写入SRAM存储器中，供监测时使用，进入监测状态，执行步骤4；若探测器FLASH存储器中没有存储任何感温贴片位置登记信息，则探测器向控制器发送无登记应答，并停留在初始化状态，等待控制器的指令；步骤4：探测器进入温度监测状态，具体方法为：根据所采用的感温贴片超温变色前后的颜色，预设两个色调区间，分别是感温贴片超温变色前的色调区间和超温变色后的色调区间，并将两个区间各自的范围边界值烧写在探测器FLASH存储器中；探测器周期性地采集图像，并将图像像素的RGB数据转换为色调数据，然后统计每一个登记位置区域内所有像素的色调值，判断该登记位置区域内分别在两个色调区间的像素个数与所设像素个数阈值的关系；若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色前色调区间内的像素个数大于等于所设像素个数阈值，并且处在感温贴片超温变色后的色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，则该登记位置区域内温度正常；若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色前色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，并且处在感温贴片超温变色后的色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，则说明该登记位置区域内无感温贴片，探测镜头发生偏移或脏染，或者感温贴片表面有脏污，探测器向控制器发出偏移脏污故障报警信号，并将登记位置区域图像数据发送给控制器；若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色后色调区间内的像素个数大于等于所设像素个数阈值时，说明感温贴片温度已经发生异常，探测器向控制器发出超温报警信号，并将登记位置区域图像数据发送给控制器。进一步地，步骤3.1中感温贴片位置登记与更新的具体方法如下：感温贴片位置登记的方法为：控制器向探测器发送图像采集上传指令，探测器在接收到指令后捕获一帧图像，将图像数据发送至控制器，控制器将接收到的图像数据显示在LCD显示模块上；操作人员通过鼠标选择图像帧中的感温贴片登本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：包括控制器、若干探测器和若干感温贴片；控制器与若干探测器之间采用CAN总线通信，探测器与感温贴片之间无接触；所述感温贴片采用基于温致变色材料制成的二元颜色可逆感温贴片，应用时粘贴在探测器视野中需要监测的触点或触点近旁；所述探测器包括探测镜头(301)、带有可更换镜头接口(302)的CMOS成像模组(303)、主控芯片(304)、LED照明模块(305)、光敏模块(306)和第一CAN总线接口(308)；探测镜头(301)安装于CMOS成像模组(303)的镜头接口(302)上，并且探测镜头(301)可更换；CMOS成像模组(303)、LED照明模块(305)和光敏模块(306)均与主控芯片(304)连接，主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)与控制器连接；CMOS成像模组(303)用于完成对探测镜头(301)视野中场景成像；主控芯片(304)用于以固定周期触发LED照明模块(305)和CMOS成像模组(303)，并将采集到的图像进行分析，判断感温贴片温度是否超温，如果超温则通过第一CAN总线接口(308)将报警信号和图像数据发送给控制器；光敏模块(306)用于判别采集图像时是否有照明，当LED照明模块(305)被触发或者外界环境光充足时，光敏模块(306)无输出，否则光敏模块(306)向主控芯片(304)发送故障报警信息，再由主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)将该故障报警信息上报给控制器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：包括控制器、若干探测器和若干感温贴片；控制器与若干探测器之间采用CAN总线通信，探测器与感温贴片之间无接触；所述感温贴片采用基于温致变色材料制成的二元颜色可逆感温贴片，应用时粘贴在探测器视野中需要监测的触点或触点近旁；所述探测器包括探测镜头(301)、带有可更换镜头接口(302)的CMOS成像模组(303)、主控芯片(304)、LED照明模块(305)、光敏模块(306)和第一CAN总线接口(308)；探测镜头(301)安装于CMOS成像模组(303)的镜头接口(302)上，并且探测镜头(301)可更换；CMOS成像模组(303)、LED照明模块(305)和光敏模块(306)均与主控芯片(304)连接，主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)与控制器连接；CMOS成像模组(303)用于完成对探测镜头(301)视野中场景成像；主控芯片(304)用于以固定周期触发LED照明模块(305)和CMOS成像模组(303)，并将采集到的图像进行分析，判断感温贴片温度是否超温，如果超温则通过第一CAN总线接口(308)将报警信号和图像数据发送给控制器；光敏模块(306)用于判别采集图像时是否有照明，当LED照明模块(305)被触发或者外界环境光充足时，光敏模块(306)无输出，否则光敏模块(306)向主控芯片(304)发送故障报警信息，再由主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)将该故障报警信息上报给控制器。2.根据权利要求1所述的基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：所述控制器包括核心计算模块、IO扩展模块、SD存储模块和LCD显示模块；核心计算模块用于完成控制器的所有分析计算功能；核心计算模块通过IO扩展模块连接探测器和SD存储模块；LCD显示模块通过其自有的TTL通信接口连接核心计算模块，用于显示人机交互界面。3.根据权利要求2所述的基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：所述IO扩展模块包括第二CAN总线接口、SD卡接口、RJ45以太网接口和USB接口；核心计算模块通过第二CAN总线接口连接探测器的第一CAN总线接口(308)，与探测器进行通信；核心计算模块通过SD卡接口接入SD存储模块，通过RJ45以太网接口连接互联网，通过USB接口接入外置键盘和鼠标。4.根据权利要求1所述的基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：所述探测器还包括一个PCB基板(307)；CMOS成像模组(303)、主控芯片(304)、LED照明模块(305)、光敏模块(306)和第一CAN总线接口(308)均安装在所述PCB基板(307)上，其中LED照明模块(305)采用多个LED灯珠排布成环状、并将CMOS成像模组(303)围绕其中；光敏模块(306)位于COMS芯片模组的一侧。5.根据权利要求1所述的基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：该系统还包括2自由度视角调节架，用于安装固定探测器和调节探测器视角，包括固定底座(309)、第一角度调节机构(310)和第二角度调节机构(311)；探测器固定连接在第二角度调节机构(311)上，第二角度调节机构(311)转动连接在第一角度调节机构(310)上，第一角度调节机构(310)转动连接在固定底座(309)上；第一角度调节机构(310)和第二角度调节机构(311)的角度调节方向垂直。6.根据权利要求5所述的基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统，其特征在于：所述固定底座(309)为U型板，第一角度调节机构(310)为一个T型板，第二角度调节机构(311)为一个直条板；T型板上相对的两端通过一个第一角度调节螺栓(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力，王勇俞，
申请(专利权)人：公安部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21