CN105243627A - 基于无人机的消防监控系统 - Google Patents

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李永辉
黄辉
林方湖
王国栋
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Abstract

本发明涉及一种无人机的消防监控系统,包括无人机和地面控制中心,无人机上安装有图像采集装置和定位导航装置,地面控制中心设有控制器,图像采集装置和定位导航装置通过无线通信的方式与控制器连接;图像采集装置用于采集监控区域的第一图像数据及相关路线的第二图像数据,并将第一图像数据和第二图像数据发送至控制器;定位导航装置用于对无人机定位以实时获取无人机的位置数据、生成所述相关路线的导航数据,并将位置数据和导航数据发送至控制器,控制器用于分析监控区域内是否有火灾发生以及火灾的严重度、分析相关路线的路况以及分析监控区域周边的场所属性。本发明功能较完善。

Description

基于无人机的消防监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及监控设备控制领域,特别是涉及一种基于无人机的消防监控系统。
背景技术
[0002] 无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着无人机技术的日趋成熟和航空摄影技术的进一步拓展,我国民用无人机应用领域日益广泛,包括:摄影测量、应急救灾、公共安全、资源勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、林火病虫害防护与监测等。目前,我国消防部队面临着日益复杂的灭火救援和社会救助形势,对各类地震救援、抗洪抢险、及大跨度或高层火灾等情况,传统现场侦查手段的局限性已日益凸显。我国无人机应用技术日渐成熟,利用无人机在空中对复杂地形和复杂结构建筑进行火灾隐患巡查、现场救援指挥、火情侦测及防控成为消防部队新的选择。
[0003] 然而,现有的基于无人机的监控系统在功能上还不够完善,只能对无人机拍摄的图像做一些简单的处理,对于火势、救援路线等情况缺乏进一步的分析。
发明内容
[0004] 基于此,有必要提供一种功能较完善的基于无人机的消防监控系统。
[0005] 一种基于无人机的消防监控系统,包括无人机和地面控制中心,所述无人机上安装有图像采集装置和定位导航装置,所述地面控制中心设有控制器,所述图像采集装置和定位导航装置通过无线通信的方式与所述控制器连接;
[0006] 所述图像采集装置用于采集监控区域的第一图像数据及相关路线的第二图像数据,并将所述第一图像数据和第二图像数据发送至所述控制器;其中,所述相关路线为距离所述监控区域最近的消防中心到达所述监控区域的所有路线;
[0007] 所述定位导航装置用于对所述无人机定位以实时获取无人机的位置数据、生成所述相关路线的导航数据,并将所述位置数据和导航数据发送至所述控制器;
[0008] 所述控制器包括火灾分析模块、路况分析模块及环境分析模块,所述火灾分析模块用于根据所述第一图像数据分析监控区域内是否有火灾发生以及火灾的严重度;所述路况分析模块用于根据所述第二图像数据分析相关路线的路况;所述环境分析模块用于根据所述位置数据和导航数据分析所述监控区域周边的场所属性。
[0009] 在其中一个实施例中,所述火灾分析模块包括第一图像分割单元、第一计算单元以及第一分析单元;
[0010] 所述第一图像分割单元用于将所述第一图像数据中属于预设的第一上限阈值和第一下限阈值之间的像素点分割出来作为第一目标像素点、将所述第一图像数据中属于预设的第二上限阈值和第二下限阈值之间的像素点分割出来作为第二目标像素点;
[0011] 所述第一计算单元用于计算所述第一目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第一比值、计算所述第二目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第二比值;
[0012] 所述第一分析单元用于根据第一目标像素点和第二目标像素点识别火焰和烟雾以判断是否有火灾发生、根据所述第一比值和第二比值分析火灾的严重度。
[0013] 在其中一个实施例中,所述路况分析模块包括第二图像分割单元、第二计算单元以及第二分析单元;
[0014] 所述第二图像分割单元用于将所述第二图像数据中属于预设的第三上限阈值和第三下限阈值之间的像素点分割出来作为第三目标像素点;
[0015] 所述第二计算单元用于计算所述第三目标像素点占所述第二图像数据的总像素点的第三比值;
[0016] 所述第二分析单元用于根据第三目标像素点识别车辆,根据所述第三比值分析路况。
[0017] 在其中一个实施例中,所述图像采集装置包括图像编码模块,用于将所述第一图像数据和第二图像数据进行压缩编码后发送至所述控制器以减少传输数据量。
[0018] 在其中一个实施例中,所述无人机上还设有与所述控制器进行无线通信的红外温度传感器,用于根据所述监控区域辐射的红外线检测所述监控区域的气温。
[0019] 在其中一个实施例中,所述无人机上还设有照明装置,用于为所述图像采集装置提供辅助照明光线。
[0020] 在其中一个实施例中,所述地面控制中心还设有报警装置,用于在所述控制器分析有火灾发生时发出报警信号。
[0021] 在其中一个实施例中,所述图像采集装置的拍摄镜头为定焦镜头。
[0022] 上述基于无人机的消防监控系统,通过在无人机上安装图像采集装置和定位导航装置,然后将所述图像采集装置和定位导航装置获取的数据通过无线通信的方式发送给地面控制中心的控制器,所述控制器根据接收的数据分析监控区域内是否有火灾发生、火灾的严重度、相关路线的路况以及所述监控区域周边的场所属性,控制器分析的结果不但能给消防中心提供更为全面的火灾信息以提高消防员的工作效率,还能根据监控区域周边的场所属性进行提前通知以将伤亡率降到最低,使整个系统的功能更加完善。
附图说明
[0023]图1为一实施例中基于无人机的消防监控系统框架图;
[0024]图2为图1所示实施例中火灾分析模块的框架图;
[0025]图3为图1所示实施例中路况分析模块的框架图。
具体实施方式
[0026] 请结合图1,为一实施例中基于无人机的消防监控系统结构图。
[0027] 该基于无人机的消防监控系统包括无人机100和地面控制中心200,无人机100上安装有图像采集装置110和定位导航装置120,地面控制中心200设有控制器210。其中,图像采集装置110和定位导航装置120通过无线通信的方式与控制器210连接。
[0028]图像采集装置110用于采集监控区域的第一图像数据及相关路线的第二图像数据,并将所述第一图像数据和第二图像数据发送至控制器210。其中,所述相关路线为距离所述监控区域最近的消防中心到达所述监控区域的所有路线。
[0029] 在本实施例中,图像采集装置110包括图像编码模块,用于将所述第一图像数据和第二图像数据进行压缩编码后发送至控制器210以减少传输数据量。图像采集装置110的拍摄镜头为定焦镜头。定焦镜头的设计简单、对焦速度快,成像质量稳定。
[0030] 定位导航装置120用于对无人机100定位以实时获取无人机100的位置数据、生成所述相关路线的导航数据,并将所述位置数据和导航数据发送至控制器210。
[0031] 控制器210包括火灾分析模块220、路况分析模块230及环境分析模块240。火灾分析模块220用于根据所述第一图像数据分析监控区域内是否有火灾发生以及火灾的严重度;路况分析模块230用于根据所述第二图像数据分析相关路线的路况;环境分析模块240用于根据所述位置数据和导航数据分析所述监控区域周边的场所属性。
[0032] 具体地,火灾分析模块220包括第一图像分割单元222、第一计算单元224以及第一分析单元226。
[0033] 第一图像分割单元222用于将所述第一图像数据中属于预设的第一上限阈值和第一下限阈值之间的像素点分割出来作为第一目标像素点、将所述第一图像数据中属于预设的第二上限阈值和第二下限阈值之间的像素点分割出来作为第二目标像素点。
[0034] 第一计算单元224用于计算所述第一目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第一比值、计算所述第二目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第二比值。
[0035] 第一分析单元226用于根据第一目标像素点和第二目标像素点识别火焰和烟雾以判断是否有火灾发生、根据所述第一比值和第二比值分析火灾的严重度。如果识别出有火焰和烟雾说明有火灾发生。另外,服务器210中还存储有火灾分析表,所述第一比值和第二比值在所述火灾分析表中都具有一一对应的火灾严重指数,所述火灾严重指数越高说明火灾越严重。
[0036] 路况分析模块230包括第二图像分割单元232、第二计算单元234以及第二分析单元 236。
[0037] 第二图像分割单元232用于将所述第二图像数据中属于预设的第三上限阈值和第三下限阈值之间的像素点分割出来作为第三目标像素点。
[0038] 第二计算单元234用于计算所述第三目标像素点占所述第二图像数据的总像素点的第三比值。
[0039] 第二分析单元236用于根据第三目标像素点识别车辆,根据所述第三比值分析路况。
[0040] 在本实施例中,所述第一上限阈值、第一下限阈值、第二上限阈值、第二下限阈值、第三上限阈值和第三下限阈值都可以自定义设置。在没有自定义设置之前,所述第一上限阈值、第一下限阈值、第二上限阈值、第二下限阈值、第三上限阈值和第三下限阈值均会自动选用出厂默认值。
[0041] 另外,环境分析模块240会根据所述位置数据和导航数据分析所述监控区域周边的场所属性。比如,当监控区域发生火灾时,环境分析模块240分析其周边的场所为学校、大型商场、医院等人群聚集的地方,则地面控制中心会通过一些特殊渠道(如网络、电话等)及时进行通知以进行人群疏散。当监控区域发生火灾时,环境分析模块240分析其周边的场所为木制材料、鞭炮等易燃易爆产品的生产基地或存储基地时,则地面控制中心会提前通过相关工作人员做好相应的防护工作。
[0042] 进一步地,在一个实施例中,无人机100上还设有照明装置及与控制器210进行无线通信的红外温度传感器。其中,所述照明装置用于为图像采集装置110提供辅助照明光线。所述红外温度传感器用于根据所述监控区域辐射的红外线检测所述监控区域的气温。
[0043] 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75〜100 μ m的红外线,所述红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。
[0044] 在一个实施例中,地面控制中心200还设有报警装置,用于在控制器210分析有火灾发生时发出报警信号。
[0045] 上述基于无人机的消防监控系统,通过在无人机上安装图像采集装置和定位导航装置,然后将所述图像采集装置和定位导航装置获取的数据通过无线通信的方式发送给地面控制中心的控制器,所述控制器根据接收的数据分析监控区域内是否有火灾发生、火灾的严重度、相关路线的路况以及所述监控区域周边的场所属性,控制器分析的结果不但能给消防中心提供更为全面的火灾信息以提高消防员的工作效率,还能根据监控区域周边的场所属性进行提前通知以将伤亡率降到最低,使整个系统的功能更加完善。
[0046] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0047] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于无人机的消防监控系统,包括无人机和地面控制中心,其特征在于,所述无人机上安装有图像采集装置和定位导航装置,所述地面控制中心设有控制器,所述图像采集装置和定位导航装置通过无线通信的方式与所述控制器连接; 所述图像采集装置用于采集监控区域的第一图像数据及相关路线的第二图像数据,并将所述第一图像数据和第二图像数据发送至所述控制器;其中,所述相关路线为距离所述监控区域最近的消防中心到达所述监控区域的所有路线; 所述定位导航装置用于对所述无人机定位以实时获取无人机的位置数据、生成所述相关路线的导航数据,并将所述位置数据和导航数据发送至所述控制器; 所述控制器包括火灾分析模块、路况分析模块及环境分析模块,所述火灾分析模块用于根据所述第一图像数据分析监控区域内是否有火灾发生以及火灾的严重度;所述路况分析模块用于根据所述第二图像数据分析相关路线的路况;所述环境分析模块用于根据所述位置数据和导航数据分析所述监控区域周边的场所属性。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述火灾分析模块包括第一图像分割单元、第一计算单元以及第一分析单元; 所述第一图像分割单元用于将所述第一图像数据中属于预设的第一上限阈值和第一下限阈值之间的像素点分割出来作为第一目标像素点、将所述第一图像数据中属于预设的第二上限阈值和第二下限阈值之间的像素点分割出来作为第二目标像素点; 所述第一计算单元用于计算所述第一目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第一比值、计算所述第二目标像素点占所述第一图像数据的总像素点的第二比值; 所述第一分析单元用于根据第一目标像素点和第二目标像素点识别火焰和烟雾以判断是否有火灾发生、根据所述第一比值和第二比值分析火灾的严重度。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述路况分析模块包括第二图像分割单元、第二计算单元以及第二分析单元; 所述第二图像分割单元用于将所述第二图像数据中属于预设的第三上限阈值和第三下限阈值之间的像素点分割出来作为第三目标像素点; 所述第二计算单元用于计算所述第三目标像素点占所述第二图像数据的总像素点的第三比值; 所述第二分析单元用于根据第三目标像素点识别车辆,根据所述第三比值分析路况。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述图像采集装置包括图像编码模块,用于将所述第一图像数据和第二图像数据进行压缩编码后发送至所述控制器以减少传输数据量。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述无人机上还设有与所述控制器进行无线通信的红外温度传感器,用于根据所述监控区域辐射的红外线检测所述监控区域的气温。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述无人机上还设有照明装置,用于为所述图像采集装置提供辅助照明光线。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述地面控制中心还设有报警装置,用于在所述控制器分析有火灾发生时发出报警信号。
8.根据权利要求1所述的基于无人机的消防监控系统,其特征在于,所述图像采集装置的拍摄镜头为定焦镜头。
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