CN105107117B - 自动追踪定位消防水炮及自动追踪定位射流灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动追踪定位消防水炮及自动追踪定位射流灭火方法，自动追踪定位消防水炮包括底座、支架、壳体、水炮、红外热成像传感器、处理器、水泵电控阀以及水平步进电机和纵向步进电机；处理器针对红外热成像传感器实时发出的热成像图像实时绘制坐标，并根据预设的温度阈值实时判断着火点坐标，水炮快速定位至着火点坐标，并实时追踪着火点坐标直至处理器控制水泵电控阀打开，水炮喷水。该自动追踪定位消防水炮具有设计科学、定位快速准确、实现动火追踪的优点。其使用方法包括①归零；②扫描；③判断；④灭火；⑤停水检测；⑥灭火结束等步骤。该方法具有简单高效、实现动火追踪、扫描覆盖全面、防止漏检的优点。

Description

自动追踪定位消防水炮及自动追踪定位射流灭火方法

技术领域

本发明涉及一种消防设备，具体的说，涉及了一种自动追踪定位消防水炮，还涉及一种自动追踪定位射流灭火方法。

背景技术

市面上常用的自动追踪定位型消防水炮的作用原理大多是通过红外传感器配合竖向窄缝和横向窄缝对着火点进行十字定位，扫描时，先周向扫描，确定着火点的周向位置，然后再纵向扫描，确定着火点的纵向位置，从而达到精确定位，但是实际窄缝针对几十米远时所覆盖范围也达到了数米宽，所以采用传统窄缝技术的消防水炮定位误差达数米，距离越远误差越大；另外火灾中的火焰蔓延较快，火焰位置随时会发生变化，产生动火漂移现象，定位开始至放水的这一段时间，火焰有极大的可能已经移位到其他位置，导致实际着火位置与定位喷水位置出现偏差，灭火失败，消防水炮形同虚设。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、定位快速准确、实现动火追踪的自动追踪定位消防水炮，还提供了一种简单高效、实现动火追踪、扫描覆盖全面、防止漏检的自动追踪定位射流灭火方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种自动追踪定位消防水炮，包括底座、壳体、转动连接在该底座上的支架、铰设于所述支架上的水炮、安装在该水炮上的红外热成像传感器、连接该红外热成像传感器的处理器、连接该处理器的水泵电控阀以及由该处理器控制并分别传动所述支架水平转动的水平步进电机和传动所述水炮在竖直平面内转动的纵向步进电机；

所述处理器针对所述红外热成像传感器实时发出的热成像图像实时绘制坐标，并根据预设的温度阈值实时判断着火点坐标，所述处理器控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机带动所述水炮快速定位至所述着火点坐标，并实时追踪所述着火点坐标直至所述处理器控制所述水泵电控阀打开，水炮喷水。

基上所述，所述处理器连接远程控制中心和存储单元，所述远程控制中心连接显示器。

基上所述，它还包括安装在所述水炮上的摄像头和激光准直器，该摄像头图像实时传输至远程控制中心，所述控制中心可通过实景图像和闪光标定点对着火点坐标微调。

基上所述，所述壳体外部安装有紫外预警传感器，处理器接到该传感器的报警信号后，激活消防水炮进行扫描，当找到着火点后处理器发送控制信号给报警器进行声光报警。

基上所述，所述水炮的进水端设于所述水炮尾端的侧部，所述底座上设有进水接口，所述进水接口和所述水炮的进水端之间安装异形水管，所述异形水管的一端与所述进水接口水平转动连接，所述异形水管的另一端与所述水炮的进水端竖向转动连接。

基上所述，所述底座上针对所述支架设置有弹性限位件，所述弹性限位件包括铰接在所述底座上的限位挡杆和连接在所述限位挡杆与所述底座之间的压簧。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明利用红外热成像技术来实现对火灾的实时追踪和灭火工作，在水炮上安装红外热成像传感器，扫描过程中，处理器根据输入的热成像图像绘制坐标，即可知道每个像素点的坐标位置，然后通过预设的温度阈值对热成像图像进行筛选，可以得到温度过高的位置，判断为着火点，处理器通过两个步进电机将水炮移动至目标坐标所对应的空间角度，在此过程中，由于红外热成像传感器覆盖的是一个区域的面阵，而非一个点或者一条线，因此，一旦在覆盖范围内发生动火漂移现象，热成像图像会产生变化，处理器也会实时的更新着火点坐标，实现动火追踪，直至水炮移动至目标位置，处理器控制水泵电控阀开启，喷水灭火，不仅定位快速准确，还能追随火焰调整位置。

进一步的，安装摄像头和激光准直器，属于选配元件，通过实景图像对水炮进行辅助调整或者人工调整，同时，摄像头还可以实现远程人工操作以及现场火灾记录，工作人员可以通过存储在存储单元中的录像对火灾进行分析调查。

进一步的，紫外预警传感器设置在壳体外部，更接近火灾现场，通过紫外预警传感器预警更加快速。

进一步的，异型管分别与底座上的进水接口水平转动连接，不妨碍水平步进电机的运作，与水炮的进水端竖向转动连接，不妨碍纵向步进电机的运作，且其本身结构牢固，这种结构的好处是结构强度有保证的前提下，还可以保证扫描过程不受角度限制，无死角。

进一步的，设置弹性限位件，铰接结构和压簧的设置保证了该限位挡杆可以在底板的平面上摆动一定角度，进而使得支架可以在底座上实现超过360度的转动角度，扫描以及灭火无死角。

其具有设计科学、定位快速准确、实现动火追踪的优点。

一种自动追踪定位射流灭火方法，包括以下步骤：

①归零，接到预警信号后，处理器控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机带动所述水炮移动至正下方，准备扫描；

②扫描，处理器控制纵向步进电机带动所述水炮上抬1度~90度，停止，再控制所述水平步进电机带动所述支架旋转扫描1周；

③判断，在扫描过程中，所述红外热成像传感器将热成像图像实时发送给处理器，处理器绘制坐标并根据预设的温度阈值对所述热成像图像进行筛选，若处理器筛选到温度过高的像素区域，计算其目标坐标，并立刻控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机同时工作，将所述水炮立即拉动至所述目标坐标所对应的空间角度，在此过程中，所述目标坐标随所述处理器的筛选结果的变化而变化；

若处理器未筛选到温度过高的像素区域，重复步骤③，直至扫描完整个区域；

④灭火，所述水炮移动至目标坐标所对应的空间角度后，处理器控制水泵电控阀打开，喷水灭火；

⑤停水检测，喷水1-3分钟后，处理器控制水泵电控阀关闭，重复步骤③~步骤④；

⑥灭火结束，进入待机状态。

基上所述，步骤①中的所述温度阈值包括对应所述热成像图像设置的对照颜色。

基上所述，步骤②中，预警信号由紫外预警传感器发出，处理器接到该传感器的报警信号后，激活消防水炮进行扫描，当找到着火点后处理器发送控制信号给报警器进行声光报警。

基上所述，步骤⑥中，在待机状态下，所述水炮指向高危区域，各部件正常运行。

本发明通过以上步骤，将自动追踪定位消防水炮的性能利用最大化，在待机状态下，针对高危区域定点监控，以便发生火灾时可以第一时间检测到，若未发生在该区域，则在接到预警信息后，归零，然后将纵向方向分为多个角度依次进行周向扫描，扫描空间更加全面，在扫描过程中，红外热成像传感器将实时的热成像图像发送给处理器，处理器对其进行绘制坐标和像素筛选，一旦发现超过阈值的像素区域，处理器计算其坐标，扫描中断，并控制两个步进电机同时工作将水炮移动至目标坐标，在此过程中，处理器会根据输入的热成像图像实时计算目标坐标，实时作出修正，以便所述水炮能够调整至准确的着火点位置，然后喷水灭火，由于在喷水过程中，水流对红外热成像传感器有影响，因此在喷射1-3分钟后，停止喷射，对目标区域进行二次扫描判断，灭火成功后，扫描步骤再次进行，直至扫描完整个空间区域，将灾情彻底消灭。

进一步的，温度阈值在热成像图像中呈现为对应的颜色，一般为红色逐渐加深的颜色代表温度越高。

进一步的，预警通过紫外预警传感器发出，反应灵敏，另外，设置声光报警，以便通知工作人员快速赶到现场。

其具有简单高效、实现动火追踪、扫描覆盖全面、防止漏检的优点。

附图说明

图1是本发明中自动追踪定位消防水炮的结构示意图。

图2是本发明中自动追踪定位消防水炮内部的结构示意图之一。

图3是本发明中自动追踪定位消防水炮内部的结构示意图之二。

图中：1.底座；2.壳体；3.支架；4.红外热成像传感器；5.水炮；6.摄像头；7.紫外预警传感器；8.水平步进电机；9.纵向步进电机；10.水炮的进水端；11.底座进水口；12.异形水管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-图3所示，一种自动追踪定位消防水炮5，包括底座1、壳体2、转动连接在该底座1上的支架3、铰设于所述支架3上的水炮5、安装在该水炮5上的红外热成像传感器4和摄像头6、连接该红外热成像传感器4和摄像头6的处理器以及连接该处理器的水泵电控阀、远程控制中心、显示器和存储单元，处理器分别控制水平步进电机8传动所述支架3水平转动、控制纵向步进电机9传动所述水炮5在竖直平面内转动，所述处理器连接远程控制中心和存储单元，所述远程控制中心连接显示器，便于工作人员远程控制，所述外壳底部安装有紫外预警传感器7，该紫外预警传感器7连接所述处理器，用于火灾预警，所述处理器连接报警器，所述水炮的进水端10设于所述水炮5尾端的侧部，所述底座上1设有进水接口11，所述进水接口11和所述水炮的进水端10之间安装异形水管12，所述异形水管12的一端与所述进水接口11水平转动连接，所述异形水管12的另一端与所述水炮的进水端10竖向转动连接，两个转动关系避免了支架2和水炮5在转动过程中受阻，使得转动角度范围大，无死角。

所述底座1上针对所述支架3设置有弹性限位件，所述弹性限位件包括铰接在所述底座1上的限位挡杆和连接在所述限位挡杆与所述底座1之间的压簧。其原理是，支架3位于初始位置时，处于该限位挡杆的初始位置，支架3转动一周后，抵接该限位挡杆，将限位挡杆推动摆动至最终位置，支架3转动的角度超过180°，超过部分的角度大致与所述限位挡杆的摆动角度相同。

工作原理，紫外预警传感器7发出预警信号，处理器接收信号开始扫描，扫描过程中，红外热成像传感器4将拍摄到的图像实时发送给处理器，所述处理器针对所述红外热成像传感器4实时发出的热成像图像实时绘制坐标，并根据预设的温度阈值实时判断着火点坐标，所述处理器控制所述水平步进电机8和所述纵向步进电机9带动所述水炮5快速定位至所述着火点坐标，并实时追踪所述着火点坐标直至所述处理器控制所述水泵电控阀打开，水炮5喷水，采用建立坐标系的方式寻的，准确度高，红外热成像传感器4所拍摄的图像覆盖范围广，并非点或者线型，因此可以实现范围内的动火追踪，随时检测着火点坐标并调整目标坐标，简单有效。

在其他实施例中，所述远程控制中心通过摄像头所拍摄的实景图像配合激光准直器对着火点坐标微调，激光准直器发出的光标点作为参考点，方便调整坐标。

使用该自动追踪定位消防水炮5的自动追踪定位射流灭火方法，包括以下步骤：

①归零，若未在高危区域发生火灾，紫外预警传感器7发出预警，处理器接到预警信号后，处理器控制所述水平步进电机8和所述纵向步进电机9带动所述水炮5移动至正下方，准备扫描，同时发送信号给报警器，发出声光报警；

②扫描，处理器控制纵向步进电机9带动所述水炮5上抬15度，停止，再控制所述水平步进电机8带动所述支架3旋转扫描1周，直到发现着火点； 在其他实施例中，上调角度视实际情况进行调整，可以是1~90度，扫描圈数也按照实际情况进行调整，可以是1~4圈。

③判断，在扫描过程中，所述红外热成像传感器4将热成像图像实时发送给处理器，处理器绘制坐标并根据预设的温度阈值对所述热成像图像进行筛选，若处理器筛选到温度过高的像素区域，计算其目标坐标，并立刻控制所述水平步进电机8和所述纵向步进电机9同时工作，将所述水炮5立即拉动至所述目标坐标所对应的空间角度，在此过程中，所述目标坐标随所述处理器的筛选结果的变化而变化，即实现动火追踪；

若处理器未筛选到温度过高的像素区域，重复步骤②，直至扫描完整个区域，过程中，一旦发现着火点，就停止扫描，拉至着火点进行灭火；

④灭火，所述水炮5移动至目标坐标所对应的空间角度后，处理器控制水泵电控阀打开，喷水灭火；

⑤停水检测，喷水2分钟后，处理器控制水泵电控阀关闭，重复步骤③~步骤④，直到检测不到着火点；

⑥灭火结束，进入待机状态，此时设备正常运作，所述水炮5对准高危区域，未发现灾情时，既保持该步骤，实时更新高危区域的热分布情形，一旦在该区域发现，可直接进行追踪，喷射，最快速的灭火。

其中，步骤①中的所述温度阈值包括对应所述热成像图像设置的对照颜色。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种自动追踪定位消防水炮，其特征在于：包括底座、壳体、转动连接在该底座上的支架、铰设于所述支架上的水炮、安装在该水炮上的红外热成像传感器、连接该红外热成像传感器的处理器、连接该处理器的水泵电控阀以及由该处理器控制并分别传动所述支架水平转动的水平步进电机和传动所述水炮在竖直平面内转动的纵向步进电机；

所述处理器针对所述红外热成像传感器实时发出的热成像图像实时绘制坐标，并根据预设的温度阈值实时判断着火点坐标，所述处理器控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机带动所述水炮快速定位至所述着火点坐标，并实时追踪所述着火点坐标直至所述处理器控制所述水泵电控阀打开，水炮喷水；

使用所述的自动追踪定位消防水炮进行自动追踪定位射流灭火的方法，包括以下步骤：

①归零，接到预警信号后，处理器控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机带动所述水炮移动至正下方，准备扫描；

②扫描，处理器控制纵向步进电机带动所述水炮上抬1度~90度，停止，再控制所述水平步进电机带动所述支架旋转扫描1周；

③判断，在扫描过程中，所述红外热成像传感器将热成像图像实时发送给处理器，处理器绘制坐标并根据预设的温度阈值对所述热成像图像进行筛选，若处理器筛选到温度过高的像素区域，计算其目标坐标，并立刻控制所述水平步进电机和所述纵向步进电机同时工作，将所述水炮立即拉动至所述目标坐标所对应的空间角度，在此过程中，所述目标坐标随所述处理器的筛选结果的变化而变化；

若处理器未筛选到温度过高的像素区域，重复步骤②，直至扫描完整个区域；

④灭火，所述水炮移动至目标坐标所对应的空间角度后，处理器控制水泵电控阀打开，喷水灭火；

⑤停水检测，喷水1-3分钟后，处理器控制水泵电控阀关闭，重复步骤③~步骤④；

⑥灭火结束，进入待机状态。

2.根据权利要求1所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：所述处理器连接远程控制中心和存储单元，所述远程控制中心连接显示器。

3.根据权利要求2所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：它还包括安装在所述水炮上并连接所述远程控制中心的摄像头和激光准直器，该摄像头将实景图像实时传输至远程控制中心，所述控制中心可通过实景图像配合激光准直器对着火点坐标微调。

4.根据权利要求1-3任一项所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：所述壳体上安装有紫外预警传感器，该紫外预警传感器连接所述处理器，所述处理器连接报警器。

5.根据权利要求4所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：所述水炮的进水端设于所述水炮尾端的侧部，所述底座上设有进水接口，所述进水接口和所述水炮的进水端之间安装异形水管，所述异形水管的一端与所述进水接口水平转动连接，所述异形水管的另一端与所述水炮的进水端竖向转动连接。

6.根据权利要求5所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：所述底座上针对所述支架设置有弹性限位件，所述弹性限位件包括铰接在所述底座上的限位挡杆和连接在所述限位挡杆与所述底座之间的压簧。

7.根据权利要求1所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：步骤①中的所述温度阈值包括对应所述热成像图像设置的对照颜色。

8.根据权利要求7所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：步骤②中，预警信号由紫外预警传感器发出，接到报警信号后，激活消防水炮进行扫描，发现着火点后处理器发送控制信号给报警器进行声光报警。

9.根据权利要求7所述的自动追踪定位消防水炮，其特征在于：步骤⑥中，在待机状态下，所述水炮指向高危区域，各部件正常运行。