CN109564716A - 用于检测紧急情况的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的通常涉及在公共设施、建筑物、载具和运输网络中检测紧急情况的装置(100)、系统和方法，其使用热图像捕捉装置(104)并组合烟雾和/或气体检测器(102，103)，无论它们安装在何处，用于检测和控制公共设施、建筑物、载具和运输网络中的人员安全。

Description

用于检测紧急情况的装置、系统和方法

技术领域

本发明的目的通常涉及在公共设施、建筑物、载具和运输网络中检测紧急情况的装置、系统和方法，其包括使用热成像捕获装置，更具体地，例如，无论它们安装在何处，使用热成像技术监控和控制在所涉及的公共设施、建筑物、载具和运输网络中的人员安全。

背景技术

目前增加各种类型建筑物的安全性成为趋势，需要在住宅房屋、办公室以及通常人存在的任何设施中安装有多个火灾传感器、烟雾传感器和一氧化碳(CO)传感器。

因此，建筑安全标准的实施意味着在家庭和建筑物中提供几种类型的装置、传感器和探测器。传统上，房间可以具有运动检测器以检测房间中人员的存在以自动控制照明，用于控制系统(HVAC)的恒温器，其他空调、通风和用于控制功耗的加热功率传感器、火警、烟雾传感器和CO传感器。这种类型的传统检测器和传感器不能获得具有允许高级分析或检测多种类型事件所需的细节的数据。例如，传统被动红外运动(PIR)传感器通过一个到四个之间的热电单元构件，但这些传感器仅适用于检测特定区域内的热量变化而不能知道在真正紧急情况下存在一个或多个人员。

因此，这种传统装置、传感器和检测器不具有成本效益，因为不同装置、传感器和检测器必须提供整合的监控和控制。再者，即使当不同装置、传感器和检测安装后，他们也不能提供用于建筑物检测和智能控制的精细数据。当使用更多传统传感器和检测器，成本呈指数增长，并且其提供的表现次于那些要求或不足。

然而，专利文件US2013/321637，通过描述用于检测和控制小型红外成像模块的使用能够增加建筑物和结构内居住者的安全和能源效率的多种系统和方法的方式部分解决了这些问题。在一个示例中，红外成像模块捕捉的热成像能分析人员的存在，识别和划分能源消耗物体并控制环境状况。基于其处理的热成像，控制多种能源消耗物体(如HVAC系统、灯光、水加热器、电器和其他)来增加能源效率。在其他示例中，分析红外成像模块捕捉的热成像开检测多种危险情况，如可燃气体泄漏、CO气体泄漏、漏水、火灾、烟雾和电气热点。如果检测到危险情况，能够产生警报和/或控制多个物体以修复此情况。

另一方面，专利文件US2013/201025涉及在设施中监控空气泄露事故的方法和系统，例如工业厂房，更具体地涉及整合和记录多个视频图像的方法以保证针对事故的合理应对以促进后续应答的后续审查来改善应急人员的训练。

在现有技术中还已知，救援服务使用热手持式相机以用于进入烟雾阻止定位引起紧急事件的事故的受害者的情况。然而，这些热手持式相机需要立即使用，并伴随救援人员后续的危险，另外无法事先得知在发生紧急情况的建筑物内可能已经无意识、半无意识或迷失方向的人员的情况。

发明内容

本发明涉及在公共设施、建筑物、载具和运输网络中检测紧急情况的检测装置，其包括：一个或多个烟雾检测传感器和/或一氧化碳(CO)检测传感器；一个或多个红外成像传感器，配置用于捕捉区域内的热成像；处理器，配置用于：(i)处理热图像，(ii)检测和识别在至少一个或多个热成像传感器的至少一个目标区域内的一个或多个人的存在，(iii)至少部分地基于如下方式产生控制紧急情况的控制信号：(a)激活至少一个烟雾传感器和/或一氧化碳传感器，和(b)利用涉及的热成像检测一个或多个人的存在；和通信模块，配置用于传送控制所述的紧急情况的控制信号。

本发明的系统目标的主要优点是在于，在紧急情况的事件下，尤其是在由于烟雾或一氧化碳存在而导致的紧急情况下，所述系统允许检测和识别存在于特定位置的人，并通过激活传感器划定的紧急区域。

相对于现有技术，本申请能够提供一系列的优势。所有涉及的专利文件(如US2013/321637和US2013/201025)包含固定电视(CCTV)或热像仪，但他们一直不断地监控建筑物的状况。在这一方面，它们不再是警报系统，而是具有如下缺陷的整体监视系统：(a)它们需要非常大的功率消耗，这意味着他们必须通过有线安装来供电；(b)它们侵犯个人隐私，从技术上讲，这意味着这需要实施有效的个人数据处理结构并遵循所有可能的法律限制，例如，关于个人数据包括的指令95/46/EC中描述的这些，在欧盟各国必须遵守该指令。

相对于所涉及的系统，相反地，本发明在单个设备CO传感器和/或烟雾传感器中实施，和在具体的实施方式中，在温度传感器中实施，因此仅当在这些传感器(烟雾/一氧化碳/温度传感器)一个中产生警报时，热成像传感器会转为活动模式，捕获特定影响区域的图像或记录特定影响区域的视频，该特定影响区域与活动的烟雾、气体或热传感器检测到的异常情况相关。

随后，利用由热成像仪捕获的图像或视频，在本发明的设备对象的处理器中，算法创建所研究区域的温度图，识别人的存在或不存在以及可能导致烟雾、气体或热传感器的焦点。此温度图以远程方式传输至服务器，其作为物理控制中心并且配置用于将本发明装置传输的温度图与地理定位系统关联，因此紧急情况放置在能够发送到紧急服务的定位地图或计划，以使得从用户端如手机或平板电脑，例如，救援人员可以在救援之前，建立此救援的优先级和到达紧急区域的最佳路线，以及热像仪接收的先前情况和当前紧急情况的实时图像。

本发明的目的是使用的多功能性和使用的全范围性。通常地，本发明的目标装置用于公共设施(医院、健康中心、关键设施、工业设施)、建筑物(住宅、办公室)、载具(船舶、飞机、卡车、公共汽车)和运输网络(地铁、隧道、铁路运输、道路上的事故黑点)中。为了给予本发明广泛的使用范围，本装置初始电源为可充电电池。根据设施类型，这可充电电池会连接电网或太阳能电池板或其安装在载具的实际电源。

电池的使用并不明显。正如所示，热成像相机消耗大量电量，因此当在监控任务的操作连续允许时，特别需要高效的相机电连接。然而，在紧急情况下，首先要做的是电力供应，因此需要独立的电源，其可以任何紧急情况下继续运行，并且其结合坚固的外壳，可以在事件中作为“黑匣子”。

本发明的范围由权利要求书限定，并通过引用包含在此说明书的部分中。

说明书和权利要求书的全文中，因此词语“包含”和其变形不会排除其他技术特征、附件、组件或步骤。对于本领域技术人员，本发明其他目的、优点和特征可以部分从说明书中以及本发明实施过程中推导出来。如下的示例和附图用于说明并且不会限定不能发明。再者，本发明包含所有可能的具体实施方式和优选实施方式的组合。

附图说明

本发明一系列附图用于更好理解本发明，并且与本发明作为非限定示例的实施方式相关。

图1显示本发明目标设备的框图。

图2显示组成目标系统的不同组件之间的通讯，包括至少如图1所示的设备。

具体实施方式

图1显示本发明优选实施方式的紧急情况检测装置100。

紧急情况检测装置100包括壳101，其安装有组成此优选实施方式装置的组件，除空气检测传感器102，103和适当的温度传感器108。此壳101具有不同配置，这取决于其制成的用途，但在具体实施方式中，所述壳101包括保护套101a，配置用于承受冲击力，其中在保护套101a下面，具有热隔绝层101b。如本发明如上所限定，本发明的一个目的是提供检测装置100的内部安全特性，以使得其能用作紧急事务记录盒，如作为紧急情况的“黑匣子”。

为执行此安全功能，所述壳101必须能够克服如下测试的材料制成：冲击测试，其中使用气枪将检测装置100射到铝靶上，产生3500千克的最大力；穿透抗性测试，其中最大223千克的回火钢尖从三米高处跌落到检测装置100上；静态破碎试验，其中致动器施加2300千克的压缩；在相当深度的浸入试验(这将取决于它是否用于建筑物或运输工具中)，其中探测器100必须在充满压力盐水的腔室中承受24小时；最后进行一项测试以检查其防火特征，其中探测装置100在1100℃下受到火焰的影响。

通常地，所述壳101由欧洲标准EN62262所提供的防火和抗冲击的IK级材料制成。

所述壳101本身不允许用作所述检测装置100的“黑匣子”，因此需要施加可充电电池109，此充电电池能够在紧急情况持续并不管主电源是否切断的情况下保持检测装置100运行。

所述检测装置100包括一个或多个气体检测传感器102，103，其包括：烟雾检测器102，或一氧化碳检测器103，或烟雾检测器102和一氧化碳检测器103的组合。所述烟雾检测器和一氧化碳检测器的组合理解为具有两个功能的单个模块，和包括两个检测器102和103的模块。

烟雾检测器102在现有技术中已知，并且在一些案例中，他们也包括一氧化碳(CO)检测器。通常地，烟雾检测器102为两种类型：光学检测器和电离检测器。

根据他们是否因为遮挡或由于给定空间内的空气散射来检测烟雾，光学烟雾检测器102可以为两种。因此，红外线检测器由发射装置和另一个接受装置组成。当空间因烟雾而变得模糊时，只有一部分发射光到达接收器，导致它产生电信号变弱，因此激活警报。另外，点型光学检测器中的发射器和接收器放置在相同腔室内，但由于他们的轴形成超过90°角并且被屏幕分隔开以至于发射光线不会到达接收器，所以他们不会看到对方。当烟雾进入腔室，发射光线在烟雾颗粒中折射并能够到达接收器，而激活警报。最终，激光型检测器利用激光技术探测粒子聚类室的遮蔽。

另外，所述检测装置100运行程序，其包含用于检测何时有烟雾以及何时有灰尘或污垢的指令。因此，通过数学计算的方法，它可以通过多个变量验证是否为烟雾或灰尘，在激活和发送信号用于激活温度传感器104之前，进行自我验证。

电离烟雾检测器102比光学检测器便宜，并且能够检测太小而不会对光产生影响的粒子。这些警报的腔室含有可忽略不计的量(小于1微克)镅-241(americium-241)(241Am)，其发射α辐射。几个世纪以来，这种放射性同位素发射出α粒子(高能氦原子核)。由于α粒子的高空气电离能力，大约7cm空气，或一张纸，足够吸收这些粒子。辐射穿过通向空气的腔室，其中有两个电极，允许小而恒定的电流。如果烟雾进入腔室，空气电离减少并且电流降低或甚至中断，由此警报激活。当烟雾进入电离腔室，α粒子被燃烧产物固定，大大地降低了电流。这些检测器的工作是基于降低空气的电导率。检测器中的一个腔室允许镅与环境之间的接触。由于241Am核裂变而产生的α粒子的存在使所述空气电离，因此能够再次导电，从而闭合电路。其他非离子化颗粒的存在降低了腔室内的导电性，中断了电路并使警报响起。应该指出的是，这些检测器中存在的镅量不会危害人们的健康。这些警报是从市场上撤走，因为它们需要在废物管理方面进行特殊处理，这比其他警报更昂贵。

通常地，在欧盟，烟雾检测器102必须符合标准EN54。

一氧化碳检测器103为两种类型：红外检测器或化学检测器。NDIR(非-色散红外传感器，其为简单色谱装置，通常用于火灾和气体检测器)为色谱传感器用于因吸收特性来检测在空气环境中的CO。主要部件是红外光源、光管、干涉(波长)滤光器和红外探测器。气体被泵送或扩散到光管中，并且电子器件测量作为光的特征的波长的吸收。NDIR传感器是用于测量一氧化碳的最广泛使用的传感器。

化学CO气体传感器，具有敏感的聚合物基层，具有消耗很少功率的主要优点，他们可以是更小体积为了适用于基于微电子的系统，因此所述检测器100优选地但不完全地，整合化学技术型一氧化碳检测器103，尽管它必须经常校准。

在特定实施例中，烟雾检测器102和一氧化碳检测器103可以与温度检测器108补充，因此所涉及的紧急情况类型能够更加准确地评价，例如，无热烟雾但有二氧化碳、无烟热但有二氧化碳、无热无烟二氧化碳和所有可能的结合，因为它们中每个作为紧急类型或特性的指示，并且这些信息对于救援服务非常有用。

检测器100基本上包括一个或多个热成像传感器104，其中所述热成像传感器104配置用于捕捉监视区域200的热图像，其中监视区域被热成像传感器104的视觉区域限定，并与气体传感器102和103的检测范围一致。换句话说，传感器102、103和108建立的空间或区域必须与热成像相机或热成像传感器104的视觉区域一致。

可以看到，所述检测装置100包括至少一个红外热成像模块104(例如，红外相机或红外成像装置)。表述“红外相机”、“红外成像装置”、“热成像相机”或“热视觉装置”用于可互换地限定文本中红外热图像模块104。在任何情况下，无论措辞中使用的同义词，引用号104总是指相同的对象。

正如所示，热成像相机与电路105，106和107容纳在壳101中，由于其保护套和防火特性，允许相机104在任何检测传感器102，103和104激活的情况下允许。应该观察到，当检测器102，103和108激活时，热成像相机104的激活是自动的，但是必须手动或服务器300远程控制停止。这取决于系统本身具有的内部安全性。正如如上所示，检测传感器102，103，108都没有被壳101覆盖，因为它们优选地分布并与作为中心节点的检测装置100连接。这种配置有有利的，因为壳101必须包含最大封闭性和保护套特性。如果传感器固定在内部，它们将不会行使它们的功能。再者，这会使得这种组合具有多功能性，因为可以使用相同检测器100来覆盖更大区域。然而，在传感器102，103和108激活的事件中，热成像相机104必须捕捉尽可能多的图像，并且仅当中心服务验证紧急情况被控制时，停止记录，或手动停止。换句话说，警报引起的传感器102，103和108的停用不会自动停止记录，因为先验地，可能是因为传感器102，103，108本身已经被物理损坏或者已经切断了与检测器100的通信。

壳101容纳有热成像相机104和电子控制电路，所述电子控制电路包括：存储器105，一个或多个处理器106，无线通讯模块107和一个或多个保存在存储器105内并配置由处理器106运行的程序，其中程序包括运行一系列用于检测如下具体描述紧急情况的关键功能。

处理器106可以采用其他任何合适的处理装置，例如，逻辑器件、微控制器、处理器、应用型专用集成电路(ASIC)或其他相似或等同装置。

实现的第一个功能是：当至少一个火灾和气体检测传感器102和103激活时，激活至少一个热成像相机104。换句话说，所述热成像相机104仅在需要时激活，在紧急情况下，防止电源问题(因为它们是消耗大量电力的元件)，尤其是与热成像相机104或监视区域200的视野中的那些人201的隐私有关的问题。

一旦热成像相机104激活，捕捉至少一个热图像，这热图像与激活热成像传感器104的火灾和气体传感器102和103的监视区域200相关。显然地，热成像相机104必须聚焦在气体检测传感器102和103的检测区域以为了准确识别发生事情和原因。

然后处理监视区域200内捕捉到的热图像。处理这些图像的目的是通过分析捕捉到的热图像准确检测和识别在监视区域200内的一个或多个人员201。通过根据身体的热足迹分析连续图像捕获中的身体运动，可以区分人员意识情况、半无意识和无意识情况。该信息在紧急情况下对做出救援决定是至关重要的，并且实时与服务器300通讯。

图像实时发送。为此目的，检测装置100发送警报信息，此警报信息能够通过无线通讯模块107被外部服务器300理解，其中所述信息包括至少：发起信号的检测装置100的一个唯一标识符代码；一个识别激活的火灾和气体检测器102，103的代码；监视区域200的至少一个处理过的热图像，其中已经发生了至少一个火灾和气体检测器102，103的激活。

另外，如果通过热图像检测到的一个或多个人员的存在被标识在处理过的热图像中，则包括优先码，这取决于是否检测到的人员是否为无意识情况、半意识情况或迷失方向情况。

如图2所述，所述紧急情况检测系统用于检测公共设施、建筑物、载具和运输网络的紧急情况，其包括至少一个如图1描述和所示的检测装置100。再者，所述系统包含服务器300，其配置为计算机，包括中央处理单元(CPU)、系统存储器(包含随机存取存储器RAM和只读存储器ROM)和将存储器耦连到CPU的系统总线。包含帮助计算机中的元件之间传送信息的基本例程(例如启动阶段)的基本输入/输出系统存储在ROM中。所述计算机也包括用于存储操作系统、应用程序和其他程序模块的大容量存储设备，这将在下面进一步详细描述。

大容量存储设备通过连接到总线的大容量存储控制器(未示出)连接到CPU。大容量存储设备及其相关的计算机可读介质为计算机提供非易失性存储。虽然这里涉及的计算机可读介质的描述是指大容量存储设备，例如硬盘驱动器或CD-ROM单元，但是本领域技术人员能理解计算机可读介质可以是计算机访问的任何介质。

通过非限制性示例，计算机可读介质包括计算机存储介质和通讯装置。计算机存储介质包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性介质，提取性和非提取性介质，例如计算机可读指令，数据结构，程序模块或其他数据。计算机存储介质包括但不限于RAM，ROM，EPROM，EEPROM存储器，闪存或其他固态存储器技术，CD-ROM，数字通用光盘(DVD)或其他光学存储设备，磁带盒，磁带，磁盘存储设备或其他磁存储设备或可用于存储所需信息并且可由计算机访问的任何其他介质。

根据本发明的多个实施方式，计算机能够通过网络302(例如因特网)使用与远程计算机的逻辑连接在网络环境中工作。计算机可以通过连接到总线的网络接口单元连接到网络302。可以理解，网络接口单元也可以用于与其他类型的远程计算机系统和网络连接。计算机还可以包括输入/输出控制器，用于接收和处理来自多个其他设备的输入，包括键盘，电子笔。类似地，输入/输出控制器可以向显示屏，打印机或其他类型的输出设备提供输出。

正如如上简要说明，多个数据文件和程序模块可以存储在大容量存储设备和计算机的RAM中，包括适用于控制网络个人计算机操作的操作系统，例如公司的操作系统。大容量存储设备和RAM也可以存储一个或多个程序模块。特别是，大容量存储设备和RAM可以存储网络浏览器应用程序。如本领域技术人员所知，网络浏览器应用程序可操作用于请求，接收，再现和提供与电子文档的交互性，例如，使用HTML格式化的网页。Web浏览器应用程序还可以用于运行包含在网页中的命令，例如，使用SUN微系统公司的JAVASCRIPT语言的命令。根据本发明的一个实施例，Web浏览器应用程序包括微软公司的互联网浏览器(EXPLORER)Web浏览器应用程序。然而，应当理解，来自其他制造商的其他web浏览器应用程序可以用于本发明的各个方面，例如MOZILLA公司的火狐(FIREFOX)web浏览器应用程序。

特别地，网页可以包括HTML和命令，当通过网络浏览器应用程序表示时，这些命令提供存储在充当服务器300的计算机中的程序的可视表示。同样，包括在网页使计算机用户可以与网络浏览器应用程序提供的表示进行交互并修改应用程序。

服务器300的主要功能是建立一个或多个有源检测器100与其地理定位之间的对应关系，以便将所述坐标与由有源检测器100发射的信息一起发送到至少一个救援终端301。因此，所述服务器配置用于：建立紧急情况的优先级(如消除假阳性或排除系统运行中的错误)，和如果认定紧急情况是真实的，将紧急情况的地理定位地图提供给救援终端301；计算并将到达紧急情况的最佳到达路线提供给所述救援终端301；显示检测到的紧急情况类型(气体、烟雾、人员201的存在或不存在)并且实时提供检测器100接受到的处理过的热成像图像。

所述救援终端301可以安装在小型便携式设备，例如移动电话、计算机平板设备、便携式计算设备、个人数字助理或任何其他合适的移动设备。

2G/3G/4G或类似通讯系统安装到所有描述的实施方式中以确保在主要通讯切断情况下的通讯。

在适当的情况下，本申请中提供的若干实施方式可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。在适当的情况下，在不脱离权利要求中限定的本发明的目的的情况下，可以将包括软件、硬件和/或两者的组合结合在本文件中建立的各种硬件组件和/或软件组件中。在适当的情况下，在不脱离权利要求中限定的本发明的目的的情况下，可以将在此建立的各种硬件组件和/或软件组件分成包括软件、硬件或两者的子组件。此外，在适当的情况下，预期软件组件可以实现为硬件组件，反之亦然。

根据本说明书的软件，例如非暂时性指令、数据和/或程序代码，可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质中。还预期本文件中标识的软件可以使用一个或多个通用或专用网络计算机和/或计算系统和/或其他类型来实现。在适当的情况下，可以将这里描述的各种步骤的顺序改变和/或分成子步骤，以提供这里描述的特征。

上述实施例说明但不限制本发明。还必须理解的是根据本发明的目的，许多修改和变化是可能的。因此，本发明的范围仅由权利要求限定。

Claims (7)

1.紧急情况检测装置(100)，包括

a)一个或多个气体检测传感器，其由如下组成：

a.1)烟雾检测器(102)；或

a.2)一氧化碳检测器(103)；或

a.3)烟雾检测器(102)和一氧化碳检测器(103)的组合；和

b)壳(101)，容纳至少如下元件：

c)一个或多个热成像传感器(104)

c.1)其中所述热成像传感器(104)配置用于捕捉监视区域(200)内的热图像；

c.2)其中所述监视区域(200)被热成像传感器(104)的视觉区域限定并与所述气体检测传感器(102、103)的检测范围一致；

d)存储器(105)；

e)一个或多个处理器(106)；

f)无线通讯模块(107)；

和一个或多个存储在所述存储器(105)内的程序，其配置用于通过处理器(106)运行；其特征在于，所述程序包括指令用于：

1)当至少一个火灾和气体检测传感器(102，103)激活时，激活至少一个热成像传感器(104)；

2)捕捉与激活的热成像传感器(104)的火灾和气体传感器(102，103)的监视区域(200)相关的热图像；

3)处理所述监视区域捕捉到的热图像；

4)通过分析捕捉到的热图像检测和识别在所述监视区域(200)内一个或多个人(201)的存在；

5)发送警报信息；所述警报信息能够通过无线通讯模块(107)被外部服务器(300)理解；其中所述信息包括至少：

5.1)发起信号的检测装置(100)的一个唯一标识符代码；

5.2)一个识别激活的火灾和气体检测器(102，103)的代码；

5.3)监视区域(200)的至处理过的热图像，其中激活至少一个火灾和气体检测器(102，103)。

2.如权利要求1所述的检测装置(100)，包括温度检测传感器(108)。

3.如权利要求1-2任一项所述的装置(100)，其中所述壳(101)包括保护套(101a)，配置用于承受冲击力；并且在保护套(101a)下面，具有热隔绝层(101b)。

4.如权利要求1-3任一项所述的装置(100)，其包括充电电池。

5.用于检测公共设施、建筑物、载具和运输网络内紧急情况的紧急情况检测系统，其包括至少一个如权利要求1-4任一项所述的紧急情况检测装置(100)；其特征在于，至少一个紧急情况检测装置(100)与服务器(300)连接，所述服务器配置用于：

a)建立紧急情况的优先级；和

b)如果认定紧急情况是真实的，根据前一点建立的优先级，向救援终端(301)提供至少：

b.1)所述紧急情况的地理位置定位地图；

b.2)根据在前一点建立的紧急情况的地理位置，到达紧急情况的最佳到达路线；

b.3)检测到的紧急情况的类型和实时提供检测器(100)接收到的处理过的热图像。

6.运行权利要求5所述的系统在公共设施、建筑物、载具和运输网络内检测紧急情况的方法，包括如下步骤：

a)通过激活至少一个烟雾检测器(102)或一氧化碳检测器(103)，检测至少一个紧急情况检测器(100)的监视区域(200)内的紧急情况；

b)捕捉具有检测到紧急情况的监视区域的热图像；

c)识别出现紧急情况的监视区域(200)内的一个或多个人(201)的存在；

d)向至少一个救援终端(301)发送：所述紧急情况的地理位置定位地图；根据在前一点建立的紧急情况的地理位置，到达紧急情况的最佳到达路线；检测到的紧急情况的类型；实时提供检测器(100)接收到的处理过的热图像。

7.具有配置用于由一个或多个处理器运行的指令的计算机软件，其使得权利要求5所述的系统当一个或多个处理器运行时能够实施权利要求6所述的方法。