CN108279287B - 基于通信技术的烟雾快速散发系统 - Google Patents

基于通信技术的烟雾快速散发系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于通信技术的烟雾快速散发系统，包括：多个控制子系统，每一个控制子系统包括单链条开窗器、手动开关电路和电机驱动电路；烟雾浓度分析设备，用于对环境的烟雾浓度进行检测和分析，以获得并输出相应的实时烟雾浓度；即时拍照设备，用于对环境进行转向式拍照，以持续输出不同角度的即时拍照图像，所述即时拍照设备包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和即时成像单元。通过本发明，在实现准确检测的基础上能够在烟雾过浓情况下进行自动散烟控制。

Description

基于通信技术的烟雾快速散发系统
技术领域
本发明涉及安全防护领域，尤其涉及一种基于通信技术的烟雾快速散发系统。
背景技术
火灾作为重大的安全事故，容易造成较大的人身和财产损失，对于重大的、容易引发火灾的场所，如工厂、商场、社区、写字楼、酒店、宾馆等场所，都需要安装消防灭火装置，并需要通过相关部门的验收合格。目前的消防报警装置，采用单一的烟雾检测器，检测效果不强，多数将扬声器固定安装在壳体的外部，使整个装置看起来美观性差，并且灯光穿透力较差，灯光警示能力不强，当前使用的报警装置存在着报警方式单一，报警效果不明显，监测内容不够用多样化，报警装置繁杂多样不能实现统一布置等缺陷。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于通信技术的烟雾快速散发系统，在对车间内进行各个方面的图像采集以及高精度的像素级检测中，准确获取各个窗户的位置，并基于车间实时烟雾浓度控制对应窗户的开启幅度，从而实现检测、处理的联动，实现车间内的烟雾的自动、快速散出，避免对车间内人员造成身体伤害，对车间内的财务造成损失。
根据本发明的一方面，提供了一种车间烟雾快速散发系统，所述系统包括：
多个窗户控制子系统，分别设置在车间内的多个窗户附近，每一个窗户控制子系统包括单链条开窗器、手动开关电路和电机驱动电路，所述单链条开窗器设置在窗户的外框上，所述单链条开窗器用于在电机驱动电路的控制下，改变窗户的开启幅度，所述手动开关电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接，所述手动开关电路用于在用户的手动操作下，控制窗户的开启或关闭，所述电机驱动电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接，所述电机驱动电路用于基于接收到的电机驱动信号实现对所述单链条开窗器的控制操作；
烟雾浓度分析设备，设置在车间内，用于对车间环境的烟雾浓度进行检测和分析，以获得并输出相应的实时烟雾浓度；
即时拍照设备，设置在车间墙顶上，用于对车间环境进行转向式拍照，以持续输出不同角度的即时拍照图像，所述即时拍照设备包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和即时成像单元，所述供电单元、所述自动散热单元、所述温度检测单元和所述即时成像单元都被设置在所述防护罩内，所述温度检测单元用于检测所述防护罩内的实时温度，所述自动散热单元与所述温度检测单元连接，包括金属散热片、展开结构和散热风扇，用于在所述实时温度高于第一温度阈值且低于等于第二温度阈值时，控制展开结构以展开所述金属散热片，用于在所述实时温度高于第二温度阈值时，启动所述散热风扇，以及还用于在所述实时温度低于等于第一温度阈值时，控制展开结构以收缩所述金属散热片；所述即时成像单元用于对车间环境进行当前角度的即时成像，以获得并输出即时拍照图像；其中，所述自动散热单元中，当所述实时温度低于等于第二温度阈值时，关闭所述散热风扇；
色饱和度调节设备，与所述即时拍照设备连接，用于接收所述即时拍照图像，并对所述即时拍照图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
背景剥离设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，针对所述色饱和度调节图像中的每一个像素点，当其像素值小于等于所述预设窗体亮度阈值时，将其确定为窗体像素，当其像素值大于所述预设窗体亮度阈值时，将其确定为非窗体像素，将所有非窗体像素组成的图像部分作为背景，从所述色饱和度调节图像中将所述背景剥离以获得前景图案；
行分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每行像素点进行变化幅度检测，将每行中变化幅度最大的像素点作为其所在行的跳变点，将所述前景图案中各个行的跳变点进行变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第一变化幅度输出；
列分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每列像素点进列变化幅度检测，将每列中变化幅度最大的像素点作为其所在列的跳变点，将所述前景图案中各个列的跳变点进列变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第二变化幅度输出。
本发明至少具有以下四个重要发明点：
(1)通过定制的像素值变化幅度检测方案获取待检测图像的行变化幅度参考值和列变化幅度参考值，并基于行变化幅度参考值和列变化幅度参考值获取待检测图像的像素点的像素值分布情况，从而准确鉴别出窗体的存在；
(2)基于像素点所在行或列的前后预定数量像素点的像素值，采用差值计算后的平均值计算模式，以较少的运算量有效代表了各个像素点像素值的变化情况；
(3)在车间内以不同方向持续拍摄，以在精确获取窗户的同时，获取窗户的位置，并基于车间实时烟雾浓度控制对应窗户的开启幅度，从而自动、快速散出车间内的烟雾，避免对车间内人员造成身体伤害；
(4)采用由展开结构控制金属散热片的展开和收缩，以及自动控制散热风扇的打开和关闭，建立了拍照设备内部的基于温度的分等级的不同控制模式，在功率损耗和散热效果之间达到平衡。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的车间烟雾快速散发系统所在车间的剖面图。
图2为根据本发明实施方案示出的车间烟雾快速散发系统的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的车间烟雾快速散发系统的实施方案进行详细说明。
最初是因为生产现场里面全是些车床、铣床等大型工业设备，人们在里面工作生产，所以叫车间。现代所谓的车间，是企业生产的基本实施组织。工业企业的车间一般有适度的规模，承担一个独立的产品或一个独立部件的生产加工任务。车间由车间主任负责，设若干副主任协助主任工作。在车间主任之下，还设有相关的办事人员，如统计员、质检员等。
由于车间内放置了大量的生产物资以及聚集了众多的生产人员，一旦出现火灾或烟雾等极端情况，如果处理不够及时，很容易造成严重的生产事故以及巨大的经济损失，因此，火灾和烟雾的快速检测以及快速散发非常重要。现有技术中的烟雾的快速检测以及快速散发都采用物理检测的方式，一方面，检测速度相对较慢，另一方面，只能对局部区域进行检测。
本发明搭建了一种车间烟雾快速散发系统，能够在高精度图像分析的基础上，实现车间烟雾的快速检测、快速散发的联动。
图1为根据本发明实施方案示出的车间烟雾快速散发系统所在车间的剖面图。
图2为根据本发明实施方案示出的车间烟雾快速散发系统的结构方框图，所述系统包括：
多个窗户控制子系统，分别设置在车间内的多个窗户附近；
其中，每一个窗户控制子系统包括单链条开窗器、手动开关电路和电机驱动电路。
接着，继续对本发明的车间烟雾快速散发系统的具体结构进行进一步的说明。
在所述车间烟雾快速散发系统中，还包括：
所述单链条开窗器设置在窗户的外框上；
其中，所述单链条开窗器用于在电机驱动电路的控制下，改变窗户的开启幅度。
在所述车间烟雾快速散发系统中：
所述手动开关电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接；
其中，所述手动开关电路用于在用户的手动操作下，控制窗户的开启或关闭。
在所述车间烟雾快速散发系统中：
所述电机驱动电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接；
其中，所述电机驱动电路用于基于接收到的电机驱动信号实现对所述单链条开窗器的控制操作。
在所述车间烟雾快速散发系统中，还包括：
烟雾浓度分析设备，设置在车间内，用于对车间环境的烟雾浓度进行检测和分析，以获得并输出相应的实时烟雾浓度；
即时拍照设备，设置在车间墙顶上，用于对车间环境进行转向式拍照，以持续输出不同角度的即时拍照图像，所述即时拍照设备包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和即时成像单元，所述供电单元、所述自动散热单元、所述温度检测单元和所述即时成像单元都被设置在所述防护罩内，所述温度检测单元用于检测所述防护罩内的实时温度，所述自动散热单元与所述温度检测单元连接，包括金属散热片、展开结构和散热风扇，用于在所述实时温度高于第一温度阈值且低于等于第二温度阈值时，控制展开结构以展开所述金属散热片，用于在所述实时温度高于第二温度阈值时，启动所述散热风扇，以及还用于在所述实时温度低于等于第一温度阈值时，控制展开结构以收缩所述金属散热片；所述即时成像单元用于对车间环境进行当前角度的即时成像，以获得并输出即时拍照图像；其中，所述自动散热单元中，当所述实时温度低于等于第二温度阈值时，关闭所述散热风扇；
色饱和度调节设备，与所述即时拍照设备连接，用于接收所述即时拍照图像，并对所述即时拍照图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
背景剥离设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，针对所述色饱和度调节图像中的每一个像素点，当其像素值小于等于所述预设窗体亮度阈值时，将其确定为窗体像素，当其像素值大于所述预设窗体亮度阈值时，将其确定为非窗体像素，将所有非窗体像素组成的图像部分作为背景，从所述色饱和度调节图像中将所述背景剥离以获得前景图案；
行分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每行像素点进行变化幅度检测，将每行中变化幅度最大的像素点作为其所在行的跳变点，将所述前景图案中各个行的跳变点进行变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第一变化幅度输出；其中，对所述前景图案每行像素点进行变化幅度检测包括：对于每行像素点，将其所在行的前五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为前变化幅度值，将其所在行的后五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为后变化幅度值，取其前变化幅度值和其后变化幅度值的平均值以作为其变化幅度；
列分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每列像素点进列变化幅度检测，将每列中变化幅度最大的像素点作为其所在列的跳变点，将所述前景图案中各个列的跳变点进列变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第二变化幅度输出；其中，对所述前景图案每列像素点进列变化幅度检测包括：对于每列像素点，将其所在列的前五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为前变化幅度值，将其所在列的后五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为后变化幅度值，取其前变化幅度值和其后变化幅度值的平均值以作为其变化幅度；
变化幅度均衡设备，分别与所述行分析设备和所述列分析设备连接，用于接收所述第一变化幅度和所述第二变化幅度，将所述第一变化幅度与预设窗体行变化幅度比较，将所述第二变化幅度与预设窗体列变化幅度比较，当上述二项比较结果相符时，输出存在窗体信号，否则，输出无窗体信号；
窗户定位设备，分别与所述即时拍照设备、所述烟雾浓度分析设备和所述变化幅度均衡设备连接，用于在接收到所述存在窗体信号时，获取所述即时拍照设备的拍照方向，并基于所述拍照方向获取车间内的对应窗户位置；
蓝牙通信设备，与所述窗户定位设备连接，用于基于获取的窗户位置向对应窗户的窗户控制子系统发送包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号；
其中，每一个窗户控制子系统还包括蓝牙通信接口，与所述蓝牙通信设备连接，还与该窗户控制子系统的电机驱动电路连接，以将来自所述蓝牙通信设备的包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号转发到该窗户控制子系统的电机驱动电路处。
在所述车间烟雾快速散发系统中：
替换地，采用ZIGBEE通信设备替换所述蓝牙通信设备，与所述窗户定位设备连接，用于基于获取的窗户位置向对应窗户的窗户控制子系统发送包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号。
在所述车间烟雾快速散发系统中：
替换地，采用ZIGBEE通信接口替换蓝牙通信接口，使得每一个窗户控制子系统还包括ZIGBEE通信接口，与所述ZIGBEE通信设备连接，还与该窗户控制子系统的电机驱动电路连接，以将来自所述ZIGBEE通信设备的包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号转发到该窗户控制子系统的电机驱动电路处。
另外，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
采用本发明的车间烟雾快速散发系统，针对现有技术中无法实现车间烟雾快速检测、散发的联动的技术问题，通过采用高精度的图像采集机制和高精度的图像分析机制，准确获取车间内各个方面的窗体位置，并实现每一个窗体位置处的烟雾检测和烟雾散发联动，从而提高了车间烟雾处理的效率，避免了严重事故发生。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种车间烟雾快速散发系统，其特征在于，所述系统包括：
多个窗户控制子系统，分别设置在车间内的多个窗户附近；
其中，每一个窗户控制子系统包括单链条开窗器、手动开关电路和电机驱动电路；
所述单链条开窗器设置在窗户的外框上；
其中，所述单链条开窗器用于在电机驱动电路的控制下，改变窗户的开启幅度；
所述手动开关电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接；
其中，所述手动开关电路用于在用户的手动操作下，控制窗户的开启或关闭；
所述电机驱动电路设置在窗户附近，与所述单链条开窗器连接；
其中，所述电机驱动电路用于基于接收到的电机驱动信号实现对所述单链条开窗器的控制操作；
烟雾浓度分析设备，设置在车间内，用于对车间环境的烟雾浓度进行检测和分析，以获得并输出相应的实时烟雾浓度；
即时拍照设备，设置在车间墙顶上，用于对车间环境进行转向式拍照，以持续输出不同角度的即时拍照图像，所述即时拍照设备包括防护罩、供电单元、自动散热单元、温度检测单元和即时成像单元，所述供电单元、所述自动散热单元、所述温度检测单元和所述即时成像单元都被设置在所述防护罩内，所述温度检测单元用于检测所述防护罩内的实时温度，所述自动散热单元与所述温度检测单元连接，包括金属散热片、展开结构和散热风扇，用于在所述实时温度高于第一温度阈值且低于等于第二温度阈值时，控制展开结构以展开所述金属散热片，用于在所述实时温度高于第二温度阈值时，启动所述散热风扇，以及还用于在所述实时温度低于等于第一温度阈值时，控制展开结构以收缩所述金属散热片；所述即时成像单元用于对车间环境进行当前角度的即时成像，以获得并输出即时拍照图像；其中，所述自动散热单元中，当所述实时温度低于等于第二温度阈值时，关闭所述散热风扇；
色饱和度调节设备，与所述即时拍照设备连接，用于接收所述即时拍照图像，并对所述即时拍照图像执行色饱和度调节，以获得并输出色饱和度调节图像；
背景剥离设备，与所述色饱和度调节设备连接，用于接收所述色饱和度调节图像，针对所述色饱和度调节图像中的每一个像素点，当其像素值小于等于预设窗体亮度阈值时，将其确定为窗体像素，当其像素值大于所述预设窗体亮度阈值时，将其确定为非窗体像素，将所有非窗体像素组成的图像部分作为背景，从所述色饱和度调节图像中将所述背景剥离以获得前景图案；
行分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每行像素点进行变化幅度检测，将每行中变化幅度最大的像素点作为其所在行的跳变点，将所述前景图案中各个行的跳变点进行变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第一变化幅度输出；其中，对所述前景图案每行像素点进行变化幅度检测包括：对于每行像素点，将其所在行的前五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为前变化幅度值，将其所在行的后五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为后变化幅度值，取其前变化幅度值和其后变化幅度值的平均值以作为其变化幅度；
列分析设备，与所述背景剥离设备连接，用于对所述前景图案每列像素点进列变化幅度检测，将每列中变化幅度最大的像素点作为其所在列的跳变点，将所述前景图案中各个列的跳变点进列变化幅度比较，以获得最大的变化幅度并作为第二变化幅度输出；其中，对所述前景图案每列像素点进列变化幅度检测包括：对于每列像素点，将其所在列的前五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为前变化幅度值，将其所在列的后五个像素点中每一个像素点的像素值与其像素值的差值的绝对值中的最大值作为后变化幅度值，取其前变化幅度值和其后变化幅度值的平均值以作为其变化幅度；
变化幅度均衡设备，分别与所述行分析设备和所述列分析设备连接，用于接收所述第一变化幅度和所述第二变化幅度，将所述第一变化幅度与预设窗体行变化幅度比较，将所述第二变化幅度与预设窗体列变化幅度比较，当上述二项比较结果相符时，输出存在窗体信号，否则，输出无窗体信号；
窗户定位设备，分别与所述即时拍照设备、所述烟雾浓度分析设备和所述变化幅度均衡设备连接，用于在接收到所述存在窗体信号时，获取所述即时拍照设备的拍照方向，并基于所述拍照方向获取车间内的对应窗户位置；
蓝牙通信设备，与所述窗户定位设备连接，用于基于获取的窗户位置向对应窗户的窗户控制子系统发送包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号；
其中，每一个窗户控制子系统还包括蓝牙通信接口，与所述蓝牙通信设备连接，还与该窗户控制子系统的电机驱动电路连接，以将来自所述蓝牙通信设备的包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号转发到该窗户控制子系统的电机驱动电路处。
2.如权利要求1所述的车间烟雾快速散发系统，其特征在于：
替换地，采用ZIGBEE通信设备替换所述蓝牙通信设备，与所述窗户定位设备连接，用于基于获取的窗户位置向对应窗户的窗户控制子系统发送包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号。
3.如权利要求2所述的车间烟雾快速散发系统，其特征在于：
替换地，采用ZIGBEE通信接口替换蓝牙通信接口，使得每一个窗户控制子系统还包括ZIGBEE通信接口，与所述ZIGBEE通信设备连接，还与该窗户控制子系统的电机驱动电路连接，以将来自所述ZIGBEE通信设备的包括与所述实时烟雾浓度对应的开启幅度的电机驱动信号转发到该窗户控制子系统的电机驱动电路处。
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