CN101502707A - 基于NiosⅡ视频图像识别的自动灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，包括摄像机、图像采集器、基于Nios II视频图像处理器、基于嵌入式ARM控制器、电控消防水炮，其特点为所述的摄像机与图像采集器连接，图像采集器连接在基于Nios II视频图像处理器的外部相应的功能引脚上，基于Nios II视频图像处理器的相应的功能引脚与基于嵌入式ARM控制器的相应的功能引脚相连接，在基于嵌入式ARM控制器的外部相应的功能引脚上连接有电控消防水炮。基于嵌入式ARM控制器接收火情部位信号和水柱的落点位置信号，计算出火情部位和水柱的落点位置差，控制驱动电控消防水炮的动作，以达到水柱落点与火情部位重合，达到快速准确灭火的目的。

Description

基于NiosⅡ视频图像识别的自动灭火系统

技术领域：

本发明属于消防联动自动控制领域，尤其涉及一种基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统。

背景技术：

现有的自动消防水炮大概有两种类型：

1)采用红外线或紫外线敏感器件作为传感器探测火源，主要是应用窄缝水平和垂直方向的扫描在一定范围内搜寻火源；

2)采用视频图像加上红外图像同时采集方式，视频图像用于人工监控，红外图像用于寻找火源；以上这两种方式的自动消防水炮都存在一个弱点：由于它们是开环控制，只能控制消防水炮朝大致方向喷水灭火，并不能完全对准火源，而且对火灾现场发生的风向，风力，水压等条件发生变化时不能及时修正水柱喷洒方向，在灭火的关键时刻有可能起不到应有的作用；现代的视频识别技术的发展为本发明的实现创造了条件。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能通过图像识别自动寻找火警火源并能自动准确地灭火的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统。

本发明的目的是这样实现的，所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，包括摄像机、图像采集器、供电电源、基于Nios II视频图像处理器、基于嵌入式ARM控制器、图像存储器、电控消防水炮和图像显示器LCD，其结构特点为所述的摄像机与图像采集器连接，图像采集器连接在基于Nios II视频图像处理器的外部相应的功能引脚上，基于NiosII视频图像处理器的相应的功能引脚与基于嵌入式ARM控制器的相应的功能引脚相连接，在基于嵌入式ARM控制器的外部相应的功能引脚上连接有图像存储器、电控消防水炮和图像显示器LCD；所述的摄像机、图像采集器提供适时图像数据给基于Nios II视频图像处理器；所述的基于Nios II视频图像处理器对图像进行分析处理而准确地识别出火情和火情部位并发出报警信号给基于嵌入式ARM控制器，以及识别出由基于嵌入式ARM控制器控制的电控消防水炮所喷出的水柱及水柱的落点位置；所述的基于嵌入式ARM控制器依火情报警信号而控制电控消防水炮喷出水柱，以及计算出火情部位和水柱的落点位置两者的位置差，通过基于嵌入式ARM控制器控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构动作，来不断地修正电控消防水炮喷出的水柱落点位置与火情部位之两者的位置差，直至水柱落点位置与火情部位重合。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现的，所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特点为所述的基于Nios II视频图像处理器采用具有对图像进行分析处理而准确地识别出火情部位的基于Nios II视频图像处理器。所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特点为所述摄像机是装配在高空俯视所的监视区域，摄像机通过传输线与图像采集器连接。所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特征在于所述的基于嵌入式ARM控制器采用具有自动控制电控消防水炮工作、控制图像显示器LCD显示以及能将火情的图像存入图像存储器的基于嵌入式ARM控制器。

本发明所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统的灭火方法，包括如下步骤：1)通过摄像机、图像采集器提供图像数据给基于Nios II视频图像处理器，经基于Nios II视频图像处理器判别火情以及识别出火情部位；2)基于Nios II视频图像处理器把火情及火情部位的报警信息传输给基于嵌入式ARM控制器，然后由基于嵌入式ARM控制器控制的电控消防水炮喷出水柱到火情部位，通过摄像机、图像采集器提供水柱图像数据给基于Nios II视频图像处理器，经基于Nios II视频图像处理器识别出所喷出的水柱的落点位置；3)基于嵌入式ARM控制器接收火情部位数字图像信号和水柱的落点位置数字图像信号，计算出火情部位和水柱的落点位置两者的位置差，通过基于嵌入式ARM控制器控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构动作，来不断地修正电控消防水炮喷出的水柱落点位置与火情部位之间距，直至水柱落点位置与火情部位重合，达到快速准确灭火。

本发明的优点是：本发明主要应用在大空间场合的喷水灭火。大空间场合主要有：机场、码头、仓库、厂房、大中型卖场，煤场、体育场馆、露天场所等。它解决了目前其它类自动消防水炮易受环境因素影响(如水压，风向，风力等)，导致自动灭火工作准确度不高的问题，具有结构简单，安装和使用方便，能有效提高灭火准确率等优点。通过基于Nios II视频图像处理器能识别火灾参数，识别出火情部位，它还能通过识别电控消防水炮喷出的水柱的特征参数识别出水柱的落点位置；基于Nios II视频图像处理器通过识别出火情部位和水柱的落点位置通过基于嵌入式ARM控制器计算出两者的位置差，并将这个位置差传送到消防水炮控制器即驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构，消防水炮控制器则根据这个位置差来修正电控消防水炮，使消防水炮喷出的水柱落点位置和火情部位两者不断靠紧直至重合，达到快速准确灭火的目的。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的基于Nios II视频图像处理器的程序流程图。

图3为本发明的基于嵌入式ARM控制器程序流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1、图2和图3所示，本发明所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，它包括摄像机1、图像采集器2、供电电源3、基于Nios II视频图像处理器4、基于嵌入式ARM控制器5、图像存储器6、电控消防水炮7和图像显示器LCD8，图像采集器2可用解码芯片SAA7110、SAA7114、SAA7113等；基于Nios II视频图像处理器4可用EP1C12、EP1C6、EP2C5、EP2C8等组成；基于嵌入式ARM控制器5可用三星S3C2410或S3C2440等组成，其结构特点为所述的摄像机1与图像采集器2连接，图像采集器2连接在基于Nios II视频图像处理器4的外部相应的功能引脚上，基于Nios II视频图像处理器4的相应的功能引脚连接到基于嵌入式ARM控制器5的相应的功能引脚上，在基于嵌入式ARM控制器5的外部相应的功能引脚上连接有图像存储器6、电控消防水炮7和图像显示器LCD8。如图2所示，系统上电后，先对图像采集器进行设置，比如说能够采集火情图像、水柱图像等，图像采集器完成模拟图像转换为数字图像，基于Nios II视频图像处理器将采集到的数据进行格式变换并通过算法或者可对比数据库内已有的火情特征模式来识别是否有火情存在，若有火情标注出火情的位置及范围大小，然后存储图像，最后将处理过的图像数据(包括所有的图像信号如：火情图像、水柱图像、报警信号等)均传输给基于嵌入式ARM控制器进行显示和控制。如图3所示，系统开机时，首先系统进行内部自检，自检通过后接收基于NiosII视频图像处理器4传输来的图像数据并将图像显示在LCD上，并实时检测是否有基于Nios II视频图像处理器4传来的火情报警，若有火情报警，识别火情位置，然后调整电控消防水炮喷出水柱进行灭火。电控消防水炮喷出水柱时，摄像机1也适时获取所喷出的水柱图像位置信号，通过图像采集器2转换为数字图像，将数字图像信号传输入基于NiosII视频图像处理器4中进行图像识别处理，识别电控消防水炮喷出的水柱的特征参数，识别出水柱的落点位置，输送到基于嵌入式ARM控制器5进行显示及存储，基于Nios II视频图像处理器所识别出的火情中心位置和水柱的落点中心区域的图像信号传输入基于嵌入式ARM控制器5，基于嵌入式ARM控制器5根据计算出火情的中心位置与水柱落点的中心区域两者相对坐标位置差；根据这个坐标位置差，向电控消防水炮7发出控制命令，通过控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构在进行水平和垂直方向的运动，以控制电控消防水炮7喷出的水柱朝向火情部位靠近，直至消灭火情。

具体工作为：由摄像机1获取图像通过图像采集器2将模拟图像转换为数字图像，将数字图像信号经传输线进入到基于Nios II视频图像处理器4中进行图像处理，根据对比数据库内已有的火情特征模式或其它已有的程序算法识别出是否有火情，计算出火情部位如：中心位置，并将处理后的数字图像信号传输给基于嵌入式ARM控制器5进行显示及存储，显示及存储可以是适时的或不间断的；基于嵌入式ARM控制器根据火情的中心位置，启动通过传输线所连接的电控消防水炮7工作以对火情处喷出水柱。此时摄像机1也适时获取所喷出的水柱图像信号(如：水柱的大小及落点)，通过图像采集器2将模拟图像信号转换为数字图像，将数字图像信号经传输线进入到基于Nios II视频图像处理器4中进行图像识别处理，根据水柱的特征模式计算出水柱落点的落点位置如：中心区域，输送到基于嵌入式ARM控制器5进行显示及存储，基于嵌入式ARM控制器5计算火情的中心位置与水柱落点的中心区域两者相对坐标位置差；根据这个坐标位置差，向电控消防水炮7发出控制命令，通过控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构在进行水平和垂直方向的运动，以控制电控消防水炮7喷出的水柱朝向火情部位9靠近，直至重合及准确灭火；达到能够上下左右前后运动保证全方位灭火，使火灾能被自动扑灭。整个灭火过程是一个闭环反馈的不断修正误差的过程，即不断修正火情的中心位置与水柱落点的中心区域两者相对坐标位置差直至达到最小，趋近于零，能确保排除各种现场干扰，使消防水炮喷出的水柱落点位置和火情部位9两者不断靠紧直至重合，达到快速准确灭火的目的。所述的控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构是现有技术，一般可与电控消防水炮制作在一起。

Claims (5)

1、一种基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，包括摄像机(1)、图像采集器(2)、供电电源(3)、基于Nios II视频图像处理器(4)、基于嵌入式ARM控制器(5)、图像存储器(6)、电控消防水炮(7)和图像显示器LCD(8)，其特征在于所述的摄像机(1)与图像采集器(2)连接，图像采集器(2)连接在基于Nios II视频图像处理器(4)的外部相应的功能引脚上，基于Nios II视频图像处理器(4)的相应的功能引脚与基于嵌入式ARM控制器(5)的相应的功能引脚相连接，在基于嵌入式ARM控制器(5)的外部相应的功能引脚上连接有图像存储器(6)、电控消防水炮(7)和图像显示器LCD(8)；所述的摄像机(1)、图像采集器(2)提供适时图像数据给基于Nios II视频图像处理器(4)；所述的基于Nios II视频图像处理器(4)对图像进行分析处理而准确地识别出火情和火情部位并发出报警信号给基于嵌入式ARM控制器(5)，以及识别出由基于嵌入式ARM控制器(5)控制的电控消防水炮(7)所喷出的水柱及水柱的落点位置；所述的基于嵌入式ARM控制器(5)依火情报警信号而控制电控消防水炮(7)喷出水柱，以及计算出火情部位和水柱的落点位置两者的位置差，通过基于嵌入式ARM控制器(5)控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构动作，来不断地修正电控消防水炮(7)喷出的水柱落点位置与火情部位之间距，直至水柱落点位置与火情部位重合。

2、根据权利要求1所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特征在于所述的基于Nios II视频图像处理器(4)采用具有对图像进行分析处理而准确地识别出火情部位的基于Nios II视频图像处理器。

3、根据权利要求1或2所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特征在于所述摄像机(1)是装配在高空俯视所的监视区域，摄像机(1)通过传输线与图像采集器(2)连接。

4、根据权利要求1或2所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统，其特征在于所述的基于嵌入式ARM控制器(5)采用具有自动控制电控消防水炮(7)工作、控制图像显示器LCD(8)显示以及能将火情的图像存入图像存储器(6)的基于嵌入式ARM控制器。

5、权利要求1所述的基于Nios II视频图像识别的自动灭火系统的灭火方法，包括如下步骤：1)通过摄像机(1)、图像采集器(2)提供图像数据给基于Nios II视频图像处理器(4)，经基于Nios II视频图像处理器(4)判别火情以及识别出火情部位；2)基于Nios II视频图像处理器(4)把火情及火情部位的报警信息传输给基于嵌入式ARM控制器(5)，然后由基于嵌入式ARM控制器(5)控制的电控消防水炮(7)喷出水柱到火情部位，通过摄像机(1)、图像采集器(2)提供水柱图像数据给基于Nios II视频图像处理器(4)，经基于Nios II视频图像处理器(4)识别出所喷出的水柱的落点位置；3)基于嵌入式ARM控制器(5)接收火情部位数字图像信号和水柱的落点位置数字图像信号，计算出火情部位和水柱的落点位置两者的位置差，通过基于嵌入式ARM控制器(5)控制驱动电控消防水炮的水平回转和俯仰动作的驱动机构动作，来不断地修正电控消防水炮(7)喷出的水柱落点位置与火情部位之两者的位置差，直至水柱落点位置与火情部位重合。

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