一种人工智能物联网安防系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种人工智能物联网安防系统及控制方法，所述系统包括中心处理器、以及分别与所述中心处理器通信连接的数据采集模块、云端服务器和自动报警模块，还包括与所述中心处理器电连接的喷水调节模块、与所述喷水调节模块电连接的多个喷水口；所述云端服务器包括火灾分析模块；所述数据采集模块实时采集室内红外成像数据；所述火灾分析模块对红外图像进行处理并判断是否发生火灾，计算出起火点的三维坐标；所述喷水调节模块根据起火点的三维坐标确定距离起火点最近的喷水口，根据起火点的三维坐标调节喷水口的角度，同时根据目标区域温度变化率和面积变化率实时调节喷水量。本发明专利技术在火灾发生时可以根据火情自动调节喷水量的大小，减少损失。

【技术实现步骤摘要】
一种人工智能物联网安防系统及控制方法
本专利技术涉及安防系统
，尤其涉及一种人工智能物联网安防系统及控制方法。
技术介绍
安防系统是现代智能家居的重要组成部分，传统的安防系统功能单一，主要有防火与防盗功能，防火主要是烟雾检测与喷水装置，当检测烟雾超出正常水平时，开启喷水，喷水方向和喷水量是固定的，不会根据火情自动调节；防盗主要是安装摄像头进行录像，供日后查询和为执法提供依据，没有自动识别和抓拍功能；当室内有独居老人或小孩时，在紧急情况下也无法提供有效帮助。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出一种人工智能物联网安防系统及控制方法，用于解决传统的安防系统功能单一、不能根据火情自动调节喷水量等问题。本专利技术第一方面，公开一种人工智能物联网安防系统，包括中心处理器、以及分别与所述中心处理器通信连接的数据采集模块、云端服务器和报警模块，所述系统还包括与所述中心处理器电连接的喷水调节模块、与所述喷水调节模块电连接的多个喷水口；所述云端服务器包括火灾分析模块；所述数据采集模块包括双目红外摄像机，用于实时采集室内红外成像数据；所述火灾分析模块用于按预设时间间隔从所述红外成像数据中获取红外图像，对所述红外图像进行预处理并提取目标区域轮廓，测量所述目标区域温度，计算所述目标区域在预设时间间隔内的温度变化率、面积变化率和圆形度变化率，根据所述目标区域温度、面积变化率和圆形度变化率进行实时火焰检测，判断是否发生火灾；在判定发生火灾时，向报警模块发送报警信息，对同一时刻双目红外摄像机采集到的左右两个视角的红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，计算出起火点的三维坐标；所述喷水调节模块用于在检测到发生火灾时根据起火点的三维坐标确定距离起火点最近的喷水口，根据起火点的三维坐标调节喷水口的角度，同时根据目标区域温度变化率和面积变化率实时调节喷水量；所述中心处理器用于接收数据采集模块采集到的数据并上传至云端服务器，获取云端服务器的处理结果并将所述处理结果发送至喷水调节模块或自动报警模块。优选的，所述火灾分析模块具体包括：图像分析单元：用于按预设时间间隔Δt从红外成像数据中获取红外图像，将所述红外图像转换为灰度图像，对灰度图像进行二值化处理；将相邻两张二值化处理后的红外图像像素值相减，判断是否有目标出现，通过边缘检测提取目标区域轮廓；根据上述红外图像进行目标区域温度检测，取目标区域内的最高温度Tmax为目标温度，设ti时刻目标温度为Ti，ti+1时刻目标温度为Ti+1，计算预设时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1，其中ti+1-ti＝Δt；统计非零像素点个数作为目标区域面积，设ti时刻面积为Si，ti+1时刻面积为Si+1，计算预设时间间隔Δt内目标区域的面积变化率βi+1，计算预设时间间隔Δt内目标区域圆形度变化率δi+1，其中Li为ti时刻目标区域的周长，Li+1为ti+1时刻目标区域的周长；当Tmax超过预设的火焰温度阈值且βi+1>1且δi+1>1时，判定发生火灾，目标区域即为火焰区域；位置分析单元：取目标区域的中心点为起火点，对同一时刻双目红外摄像机采集到的两幅红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，得到两幅图像像素点之间的视差，结合摄像机标定参数计算出起火点的三维坐标。优选的，所述喷水调节模块具体包括：方位调整单元：在判定发生火灾后，获取室内各个喷水口的位置坐标，选取与起火点距离最小的喷水口，根据喷水口与起火点的之间的相对位置，调整喷水口方位，将喷水口对准起火点；喷水量调节单元：根据相邻时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1和面积变化率βi+1控制喷水口的喷水量Q，当αi+1>0或βi+1>0，喷水量取喷水口设计的最大喷水流量Qmax，即Q＝Qmax；当αi+1<0且βi+1<0，喷水量取Q＝(1+w1α+w2β)Qmax，其中w1、w2为权重系数，w1+w2＝1；当Si+1＝0且βi+1＝0，停止喷水。优选的，所述云端服务器还包括姿态分析模块，具体包括：姿态判断单元：根据双目红外摄像机采集的红外成像数据计算室内人员头部、身体中间部位、脚部的三维坐标，根据头部、身体中间部位、脚部的三维坐标与地面的垂直距离判断室内人员姿态；所述姿态分为站立、坐地、躺地，当头部、身体中间部位、脚部的三维坐标与地面的垂直距离均小于预设高度时，判定位姿为躺地；当身体中间部位、脚部的三维坐标与地面的垂直距离均小于所述预设高度且头部与地面的垂直距离大于所述预设高度时，判定姿态为坐地；状态分析单元：当判断姿态为坐地或躺地时，判定有人摔倒，记录摔倒时长，启动语音通话，当超过设定时长无人应答或收到语音求救信号时向报警模块发送报警信息。本专利技术第二方面，提出一种人工智能物联网安防系统的控制方法，所述方法包括：S1、通过双目红外摄像机实时采集室内红外成像数据,按预设时间间隔从所述红外成像数据中获取红外图像，对所述红外图像进行预处理并比较判断是否有目标出现，提取目标区域轮廓；S2、测量所述目标区域温度，计算所述目标区域在预设时间间隔内的温度变化率、面积变化率和圆形度变化率，根据所述目标区域温度、面积变化率和圆形度变化率进行实时火焰检测，判断是否发生火灾；S3、在判定发生火灾时，向报警模块发送报警信息，对同一时刻双目红外摄像机采集到的左右两个视角的红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，计算出起火点的三维坐标；S4、根据起火点的三维坐标确定距离起火点最近的喷水口，根据起火点的三维坐标调节喷水口的角度，同时根据目标区域温度变化率和面积变化率实时调节喷水量，在火焰完全扑灭后停止喷水。优选的，所述步骤S2具体包括：根据所述红外图像进行目标区域温度检测，取目标区域内的最高温度Tmax为目标温度，设ti时刻目标温度为Ti，ti+1时刻目标温度为Ti+1，计算预设时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1，其中ti+1-ti＝Δt；统计非零像素点个数作为目标区域面积，设ti时刻面积为Si，ti+1时刻面积为Si+1，计算预设时间间隔Δt内目标区域的面积变化率βi+1，计算预设时间间隔Δt内目标区域圆形度变化率δi+1，其中Li为ti时刻目标区域的周长，Li+1为ti+1时刻目标区域的周长；当Tmax超过预设的火焰温度阈值且βi+1>1且δi+1>1时，判定发生火灾，目标区域即为火焰区域；优选的，步骤S4具体包括：在判定发生火灾后，获取室内各个喷水口的位置坐标，选取与起火点距离最小的喷水口，根据喷水口与起火点的之间的相对位置，调整喷水口方位，将喷水口对准起火点；根据预设时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1和面积变化率βi+1控制喷水口的喷水量Q：当αi+1>0或βi+1>0，喷水量取喷水口设计的最大喷水流量Qmax，即Q＝Qmax；当αi+1<0且βi+1<0，喷水量取Q＝(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工智能物联网安防系统，包括中心处理器、以及分别与所述中心处理器通信连接的数据采集模块、云端服务器和自动报警模块，其特征在于，所述系统还包括与所述中心处理器电连接的喷水调节模块、与所述喷水调节模块电连接的多个喷水口；所述云端服务器包括火灾分析模块；/n所述数据采集模块包括双目红外摄像机，用于实时采集室内红外成像数据；/n所述火灾分析模块用于按预设时间间隔从所述红外成像数据中获取红外图像，对所述红外图像进行预处理并提取目标区域轮廓，测量所述目标区域温度，计算所述目标区域在预设时间间隔内的温度变化率、面积变化率和圆形度变化率，根据所述目标区域温度、面积变化率和圆形度变化率进行实时火焰检测，判断是否发生火灾；在判定发生火灾时，向自动报警模块发送报警信息，对同一时刻双目红外摄像机采集到的左右两个视角的红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，计算出起火点的三维坐标，将所述起火点的三维坐标发送至喷水调节模块；/n所述喷水调节模块用于在检测到发生火灾时根据起火点的三维坐标确定距离起火点最近的喷水口，根据起火点的三维坐标调节喷水口的角度，同时根据目标区域温度变化率和面积变化率实时调节喷水量；/n所述中心处理器用于接收数据采集模块采集到的数据并上传至云端服务器，获取云端服务器的处理结果并将所述处理结果发送至喷水调节模块或自动报警模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种人工智能物联网安防系统，包括中心处理器、以及分别与所述中心处理器通信连接的数据采集模块、云端服务器和自动报警模块，其特征在于，所述系统还包括与所述中心处理器电连接的喷水调节模块、与所述喷水调节模块电连接的多个喷水口；所述云端服务器包括火灾分析模块；
所述数据采集模块包括双目红外摄像机，用于实时采集室内红外成像数据；
所述火灾分析模块用于按预设时间间隔从所述红外成像数据中获取红外图像，对所述红外图像进行预处理并提取目标区域轮廓，测量所述目标区域温度，计算所述目标区域在预设时间间隔内的温度变化率、面积变化率和圆形度变化率，根据所述目标区域温度、面积变化率和圆形度变化率进行实时火焰检测，判断是否发生火灾；在判定发生火灾时，向自动报警模块发送报警信息，对同一时刻双目红外摄像机采集到的左右两个视角的红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，计算出起火点的三维坐标，将所述起火点的三维坐标发送至喷水调节模块；
所述喷水调节模块用于在检测到发生火灾时根据起火点的三维坐标确定距离起火点最近的喷水口，根据起火点的三维坐标调节喷水口的角度，同时根据目标区域温度变化率和面积变化率实时调节喷水量；
所述中心处理器用于接收数据采集模块采集到的数据并上传至云端服务器，获取云端服务器的处理结果并将所述处理结果发送至喷水调节模块或自动报警模块。


2.根据权利要求1所述一种人工智能物联网安防系统，其特征在于，所述火灾分析模块具体包括：
图像分析单元：用于按预设时间间隔Δt从红外成像数据中获取红外图像，将所述红外图像转换为灰度图像，对灰度图像进行二值化处理；将相邻两张二值化处理后的红外图像像素值相减，判断是否有目标出现，通过边缘检测提取目标区域轮廓；
根据上述红外图像进行目标区域温度检测，取目标区域内的最高温度Tmax为目标温度，设ti时刻目标温度为Ti，ti+1时刻目标温度为Ti+1，计算预设时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1，其中ti+1-ti＝Δt；
统计非零像素点个数作为目标区域面积，设ti时刻面积为Si，ti+1时刻面积为Si+1，计算预设时间间隔Δt内目标区域的面积变化率βi+1，
计算预设时间间隔Δt内目标区域圆形度变化率δi+1，其中Li为ti时刻目标区域的周长，Li+1为ti+1时刻目标区域的周长；
当Tmax超过预设的火焰温度阈值且βi+1>1且δi+1>1时，判定发生火灾，目标区域即为火焰区域，将火灾判定结果发送至位置分析单元；
位置分析单元：在判定取目标区域的中心点为起火点，对同一时刻双目红外摄像机采集到的两幅红外图像进行火焰特征提取和特征匹配，得到两幅图像像素点之间的视差，结合摄像机标定参数计算出起火点的三维坐标。


3.根据权利要求2所述一种人工智能物联网安防系统，其特征在于，所述喷水调节模块具体包括：
方位调整单元：在判定发生火灾后，获取室内各个喷水口的位置坐标，选取与起火点距离最小的喷水口，根据喷水口与起火点的之间的相对位置，调整喷水口方位，将喷水口对准起火点；
喷水量调节单元：根据相邻时间间隔Δt内目标温度变化率αi+1和面积变化率βi+1控制喷水口的喷水量Q，
当αi+1>0或βi+1>0，喷水量取喷水口设计的最大喷水流量Qmax，即Q＝Qmax；
当αi+1<0且βi+1<0，喷水量取Q＝(1+w1α+w2β)Qmax，其中w1、w2为权重系...

【专利技术属性】
技术研发人员：海克洪，王迎曙，
申请(专利权)人：湖北美和易思教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42