烟火检测设备及无人机系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种烟火检测设备及无人机系统，其包括：成像设备；多光谱滤片装置，其设置于所述成像设备前端，以供N个波长范围的光线通过；以及图像比对装置，其连接所述成像设备，且存储有若干种图像模板；场景内发出的光线通过所述多光谱滤片装置后进入成像设备内成像，以在所述成像设备中获得N个场景图像；所述图像比对装置获取所述场景图像，且将场景图像与图像模板进行对比，以此确定所述场景图像是否为烟火图像。本实用新型专利技术采用多光谱滤片技术，可精确检测出有毒有害气体的成分，还可以避免水蒸气、雾霾的影响，减少误报和漏报，同时能对火点精准定位，提高出警效率。

Fireworks detection equipment and UAV system

【技术实现步骤摘要】
烟火检测设备及无人机系统
本技术涉及消防领域，具体为一种烟火检测设备及无人机系统。
技术介绍
目前城市消防和森林防火主要使用可见光进行烟雾识别，同时通过非制冷红外热像仪进行火点探测。但由于受到复杂城市环境及多变的森林天气影响，普通的可见光很容易将水雾判断为烟火，同时，现有的烟火检测设备由于受到安装位置的影响，易受障碍物遮挡，使得红外热像仪难以直接探测到火点，从而降低了火灾探测的准确率，并且现有的烟火检测设备不具备火点精准定位功能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种烟火检测设备及无人机系统，其采用多光谱滤片技术，可精确检测出有毒有害气体的成分，还可以避免水蒸气、雾霾的影响，减少误报和漏报，同时能对火点精准定位，提高出警效率。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一方面，提供了一种烟火检测设备，其包括：成像设备；多光谱滤片装置，其设置于所述成像设备前端，以供N个波长范围的光线通过，N为≥2的正整数；以及图像比对装置，其连接所述成像设备，且存储有若干种图像模板；场景内发出的光线通过所述多光谱滤片装置后进入成像设备内成像，以在所述成像设备中获得N个场景图像；所述图像比对装置获取所述场景图像，且将场景图像与图像模板进行对比，以此确定所述场景图像是否为烟火图像。优选的，所述成像设备为制冷型红外热成像仪。优选的，所述多光谱滤片装置包括：转盘；N个滤光片，其安装在所述转盘上；电机，其连接所述转盘，且用于驱动所述转盘按照预设角度转动。优选的，所述N个滤光片包括供3.7μm～4.8μm波长范围光线通过的第一滤波片、供3.7μm～4.2μm波长范围光线通过的第二滤波片以及供4.2μm～4.8μm波长范围光线通过的第三滤波片；且所述转盘按照预设角度转动后，场景内发出的光线通过第一滤波片/第二滤波片/第三滤波片后进入成像设备内成像。优选的，所述烟火检测设备还包括：火点定位装置，其用于在确定所述场景图像为烟火图像后，获取烟火发生地点的位置信息。优选的，所述烟火检测设备还包括：报警装置，其连接所述图像比对装置，用于在确定所述场景图像为烟火图像后产生报警信号。优选的，所述烟火检测设备还包括：云台，其连接所述火点定位装置，用于调整所述火点定位装置的水平和/或俯仰角度。另一方面，还提供一种用于烟火检测的无人机系统，其包括机体和上述烟火检测设备，且所述云台连接所述机体。与现有技术相比，本技术具备以下有益效果：本技术通过采用多光谱滤片技术，不仅可以检测出有毒有害气体的成分，还可以避免水蒸气、雾霾的影响，减少误报和漏报，多光谱滤片设计在探测器和红外镜头之间，可有效减少设备的体积重量，火点定位功能，能对火点精准定位，加快出警效率。附图说明图1是本技术实施例一中烟火检测设备的结构示意图；图2是本技术实施例一中多光谱滤片装置的结构图；图3是本技术实施例一中电机驱动转盘转动结构连接示意图；图4是本技术实施例一中多种物质燃烧时的燃烧成分表；图5是CO和CO2的吸收波长表；图6是本技术实施例一中采用第二滤光片和第三滤光片时的成像效果图；图7是本技术实施例二中烟火检测设备的结构示意图。图8a是本技术实施例二中火点定位装置获取烟火产生地点位置信息的示意图；图8b是本技术实施例二中烟火发生地点P的坐标计算示意图；图9是本技术实施例四中火点定位装置获取烟火产生地点位置信息的示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一：如图1-2所示，本实施例中的烟火检测设备包括：成像设备1；多光谱滤片装置2，其设置于所述成像设备的镜头前端，以供N个波长范围的光线通过，N为≥2的正整数；以及图像比对装置3，其连接所述成像设备1，且存储有若干种图像模板；以及报警装置4，其连接所述图像比对装置3，用于在确定所述场景图像为烟火图像后产生报警信号；场景(例如森林、城市办公楼等火灾高发区域等)内发出的光线通过所述多光谱滤片装置2后进入成像设备1内成像，以在所述成像设备1中获得N个场景图像；所述图像比对装置3获取所述场景图像，且将每一场景图像与图像模板进行对比，以此确定所述场景图像是否为烟火图像；若确定为烟火图像，则可判定场景内有烟火产生。本实施例中，所述成像设备1为制冷型红外热成像仪，由此，相对常用的非制冷型红外热成像仪而言，制冷型红外热成像仪工作时可通过制冷机来降低自身的温度，使得检测时灵敏度更高，精度更高，误差更小，检测温度范围更广，检测结果也更为可靠，进一步的，检测的高灵敏度和高精度能极大提高火灾探测的准确率和速度，这对于分秒必争的火灾活在消防工作显得尤为重要。进一步的，如图2所示，所述多光谱滤片装置2包括：转盘21；N个滤光片22，其周向均匀间隔安装在所述转盘21上；电机23(优选为伺服驱动电机)，其连接所述转盘21，且用于驱动所述转盘21按照预设角度转动(如按照图2中箭头所示逆时针转动)；其中，所述N个滤光片22包括供3.7μm～4.8μm波长范围光线通过的第一滤波片、供3.7μm～4.2μm波长范围光线通过的第二滤波片以及供4.2μm～4.8μm波长范围光线通过的第三滤波片；且所述转盘21按照预设角度转动后，场景内发出的光线必须先通过第一滤波片/第二滤波片/第三滤波片，然后再通过成像设备1的镜头进入成像设备1内成像。以下列举一伺服驱动电机23驱动转盘21转动的实施例。如图3所示，转盘21通过电位器齿轮24连接旋转电位器25，事先标定好第一～第三滤波片的位置。电机驱动板控制板26的通信接口28接收外部指令，电机驱动板控制板26的电机驱动电路29使用PID控制算法控制电机23通过电机齿轮27带动转盘21转动到事先标定好的位置，AD采样组件30，其电连接所述旋转电位器25，以读取旋转电位器25的状态，确定旋转角度，以此判断当前所用滤波片。本实施例中烟火检测设备的工作原理如下：火灾烟雾是火灾中产生的气体和悬浮物的总称，在火灾中参与燃烧的物质是比较复杂的，但总体来说烟雾其主要成分是碳(C)、氢(H)、硫(S)、磷(P)、氮(N)、氧(O)，燃烧后产生的物质主要有二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、氧化磷(P2O5)水蒸气(H2O)。图4即示出了几种常见物质燃烧后产生的有毒气体种类。如图4可以看出，CO2与CO是火灾现场燃烧后常见气体成分，因此，通过检测燃烧物是否含有CO2与CO即可判断是否为真实火灾，以此提高火灾报警准确率。而不同的气体成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟火检测设备，其特征在于，包括：成像设备；多光谱滤片装置，其设置于所述成像设备前端，以供N个波长范围的光线通过，N为≥2的正整数；以及图像比对装置，其连接所述成像设备，且存储有若干种图像模板；/n场景内发出的光线通过所述多光谱滤片装置后进入成像设备内成像，以在所述成像设备中获得N个场景图像；所述图像比对装置获取所述场景图像，且将场景图像与图像模板进行对比，以此确定所述场景图像是否为烟火图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟火检测设备，其特征在于，包括：成像设备；多光谱滤片装置，其设置于所述成像设备前端，以供N个波长范围的光线通过，N为≥2的正整数；以及图像比对装置，其连接所述成像设备，且存储有若干种图像模板；
场景内发出的光线通过所述多光谱滤片装置后进入成像设备内成像，以在所述成像设备中获得N个场景图像；所述图像比对装置获取所述场景图像，且将场景图像与图像模板进行对比，以此确定所述场景图像是否为烟火图像。


2.如权利要求1所述的烟火检测设备，其特征在于，所述成像设备为制冷型红外热成像仪。


3.如权利要求1所述的烟火检测设备，其特征在于，所述多光谱滤片装置包括：转盘；N个滤光片，其安装在所述转盘上；电机，其连接所述转盘，且用于驱动所述转盘按照预设角度转动。


4.如权利要求3所述的烟火检测设备，其特征在于，所述N个滤光片包括供3.7μm～4.8μm波长范围光线通过的第一滤波片、供3.7μm～4.2μm波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仕宝，高峰，赵成，邓俊杰，张俊平，孙莉，
申请(专利权)人：普宙飞行器科技深圳有限公司，武汉市公安消防局，
类型：新型
国别省市：广东;44