CN109993949B - 一种基于多传感器融合的消防安全检测方法 - Google Patents

一种基于多传感器融合的消防安全检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,控制器连接的可移动摄像头,任一独立空间设置若干传感器,预设摄像头和若干传感器的参数;可移动摄像头巡检,若传感器的数据值超过阈值,可移动摄像头到达并检测图像是否出现疑似火情,若是则控制器获得传感器和摄像头数据,检测结果值大于等于阈值H 1 则报警,检测结果值小于阈值H 1 且大于等于阈值H 2 则列入疑似火情,检测结果值小于H 2 或人为介入无火情则继续巡检。本发明适合不同场合运用,可以火灾后报警和远程报警确认;根据结果判断是否触发报警,通过远程摄像头视频确认报警真实性,结合摄像头和传感器达成联动,实现报警通知、报警确认、远程观测的功能。

Description

一种基于多传感器融合的消防安全检测方法
技术领域
本发明涉及数据识别;数据表示;记录载体;记录载体的处理的技术领域,特别涉及一种能动态考虑传感器传感数值、降低误报率的基于多传感器融合的消防安全检测方法。
背景技术
消防安全检测系统是针对火灾发送后的报警通知,其一般包括了多种传感器,传感器之间互相联动,通过控制器读取多种传感器的读数进行报警,可以及时避免火情的蔓延,对应的消防安全检测方法是一种可以挽救生命和财产安全的方法。
然而,现有技术中的消防安全检测系统却存在较多安全死角,主要包括了:
1.现有技术中人们为了一些考虑,仅在容易发生火灾的点进行消防安全检测系统的布设,或安装了系统但未曾将每个传感器都进行联动使用,导致消防安全检测存在盲区,存在无法抓取到所有的警情并进行报警的可能性;
2.现有技术中,由于房屋的格局与传感器安装不匹配的问题,在传感器反馈的达到报警阈值前可能经历较长时间,进而错过最佳救火时间,甚至会让房屋空间内的人错过自救时间。
发明内容
本发明解决了现有技术中,仅在容易发生火灾的点进行消防安全检测系统的布设,或安装了系统但未曾将每个传感器都进行联动使用,导致消防安全检测存在盲区,存在无法抓取到所有的警情并进行报警的可能性的问题,同时由于房屋的格局与传感器安装不匹配,还存在传感器反馈的达到报警阈值前可能经历较长时间,进而错过最佳救火时间,甚至会让房屋空间内的人错过自救时间的问题,提供了一种优化的基于多传感器融合的消防安全检测方法。
本发明所采用的技术方案是,一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1:在室内安置与控制器连接的可移动摄像头,任一独立空间配合设置若干传感器,通过控制器预设摄像头和若干传感器的参数;
步骤2:启动摄像头,可移动摄像头处于巡检模式;控制器输出值初始化为0;
步骤3:控制器实时读取所有传感器的数据;
步骤4:若任一独立空间的传感器的数据值超过阈值,控制器控制可移动摄像头到达所述独立空间,由摄像头检测当前独立空间的图像是否出现疑似火情,若是则进行下一步,否则,重复步骤3;
步骤5:控制器获得所有传感器和摄像头的数据,计算检测结果值;
步骤6:若检测结果值大于等于阈值H1,则报警,由人工对警情进行确认,若检测结果值小于阈值H1且大于等于阈值H2,列入疑似火情,重复步骤5,若检测结果值小于H2或当前独立空间人为介入无火情,则重复步骤3;H2<H1
优选地,所述可移动摄像头包括摄像头本体,所述摄像头本体设于可移动装置上,所述摄像头与控制器连接,所述可移动装置通过驱动电机与控制器连接。
优选地,所述若干传感器包括设于任一独立空间内的温度传感器和烟雾传感器。
优选地,所述步骤4中,摄像头检测包括以下步骤:
步骤4.1:控制器检测得到任一独立空间的传感器的数据变化超过阈值,则控制可移动摄像头移动至对应的独立空间或可移动摄像头当前时刻正巡检至对应的独立空间;
步骤4.2:摄像头实时拍摄视频图像,获得连续的若干帧图像;
步骤4.3:控制器获取若干帧图像P,P={P1,P2…Pi,Pn},调取数据库中当前独立空间的初始图像P0,0<i<n;
步骤4.4:将初始图像P0及若干帧图像转换为二值化图像,以P1与P0作差,以Pi+1与Pi做差,得到n个差值;
步骤4.5:若P1与P0差值为0,则重复步骤3,若P1与P0差值不为0且其余差值中存在非0值,则当前独立空间的图像出现疑似火情,进行步骤5,否则,重复步骤3。
优选地,所述摄像头每隔W时间更新一次数据库中所有独立空间的初始图像。
优选地,所述检测结果值
Figure BDA0002026849710000031
其中,m和k分别为所有独立空间中温度传感器和烟雾传感器的总数,Ti和Si分别为当前时刻任一温度传感器和任一烟雾传感器的实测值,αi、βi和γ为任一温度传感器、任一烟雾传感器和摄像头的实测值对应的比重,i为任一温度传感器和任一烟雾传感器的索引,
Figure BDA0002026849710000032
优选地,
Figure BDA0002026849710000033
优选地,
Figure BDA0002026849710000034
其中,αp和αj为除被检测空间外的任意2个独立空间的温度传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Lp和Lj分别对应为所述任意2个独立空间与被检测空间之间的距离,Lp>0,Lj>0。
优选地,
Figure BDA0002026849710000035
其中,βp和βj为除被检测空间外的任意2个独立空间的烟雾传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Vp和Vj分别对应为所述任意2个独立空间的空间体积,Vp>0,Vj>0。
优选地,γ≥0.3。
本发明提供了一种优化的基于多传感器融合的消防安全检测方法,通过在室内安置与控制器连接的可移动摄像头,并在任一独立空间配合设置若干传感器,在控制器预设摄像头和若干传感器的参数后,摄像头启动,控制器开始读取所有传感器的数据;当控制器没有给出任何指示的过程中,摄像头处于巡检的模式,摄像头通过可移动设备在整体的空间环境内进行巡检,同时保证其可以在火情出现时第一时间赶赴现场进行后续工作,这保证了本发明的方法不会因为空间格局与传感器安装位置的不匹配而导致不必要的读数时间;当任一独立空间的传感器的数据值超过阈值H1,摄像头到达现场通过对当前独立空间的图像进行分析进而判断是否出现疑似火情,控制器基于传感器和摄像头的数据计算检测结果值,根据值的大小选择报警并由人工对警情进行确认,或列入疑似火情并持续观察,或直接排除报警需求。
本发明针对各种情况的比重占比而进行动态调整,适合不同场合的运用,可以做到火灾后的报警和远程报警确认;本发明面向家庭等室内使用的场景,根据结果判断是否触发报警,还可以通过远程摄像头视频确认报警真实性,有效结合摄像头跟其他传感器,达成联动,摄像头和多种传感器高度配合,实现报警通知、报警确认、远程观测的功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述,但本发明的保护范围并不限于此。
本发明涉及一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,基于摄像头、温度传感器和烟雾传感器的高度配合,实现报警通知、报警确认、远程观测的功能。
所述方法包括以下步骤。
步骤1:在室内安置与控制器连接的可移动摄像头,任一独立空间配合设置若干传感器,通过控制器预设摄像头和若干传感器的参数。
所述可移动摄像头包括摄像头本体,所述摄像头本体设于可移动装置上,所述摄像头与控制器连接,所述可移动装置通过驱动电机与控制器连接。
所述若干传感器包括设于任一独立空间内的温度传感器和烟雾传感器。
本发明中,充分利用了摄像头的特性,摄像头除了可以移动、拍摄视频、获得现场图像,还可以被监看,便于人工判定火情的情况,最大程度降低了误判的发生。
本发明中,摄像头设置在可移动装置上,控制器控制可移动装置进行运动,控制器控制摄像头进行摄像等取材;此为本领域技术人员容易理解的内容,本邻域技术人员可以依据需求自行设置。
本发明中,给出一种实施方式,以行动小车为可移动装置,在行动小车内置电机与控制模块,以控制器与控制模块匹配、无线连接,对行动小车的行动轨迹进行限定,并触发启动,通过行动小车内的控制模块控制内置电机使得行动小车进行运动;同时,在行动小车上放置摄像头,以摄像头内的蓝牙模块或无线通信模块与控制器对接,拍摄并传回;本邻域技术人员可以依据需求自行设置。
本发明中,在每一个独立空间内,原则上均需要安装温度传感器和烟雾传感器,基于火情中会产生热量,故温度传感器可以设置在软装密度较高的位置,而在火情中将产生大量烟气,故应当将烟雾传感器设置在对流位的天花板处,保证其能尽快通过对流获得烟气信息。
步骤2:启动摄像头,可移动摄像头处于巡检模式;控制器输出值初始化为0。
本发明中,当控制器没有给出任何指示的过程中,摄像头处于巡检的模式,摄像头通过可移动设备在整体的空间环境内进行巡检,同时保证其可以在火情出现时第一时间赶赴现场进行后续工作,这保证了本发明的方法不会因为空间格局与传感器安装位置的不匹配而导致不必要的读数时间。
步骤3:控制器实时读取所有传感器的数据。
本发明中,控制器实时读取传感器的数据,判断是否存在异常。
本发明中,当控制器没有给出任何指示时,摄像头即处于巡检的模式,巡检的路线可以人工规划设置;摄像头通过可移动设备在整体的空间环境内进行巡检,同时保证其可以在火情出现时第一时间赶赴现场进行后续工作,这保证了本发明的方法不会因为空间格局与传感器安装位置的不匹配而导致不必要的读数时间,节省火情判断的时间。
步骤4:若任一独立空间的传感器的数据值超过阈值,控制器控制可移动摄像头到达所述独立空间,由摄像头检测当前独立空间的图像是否出现疑似火情,若是则进行下一步,否则,重复步骤3。
所述步骤4中,摄像头检测包括以下步骤:
步骤4.1:控制器检测得到任一独立空间的传感器的数据变化超过阈值,则控制可移动摄像头移动至对应的独立空间或可移动摄像头当前时刻正巡检至对应的独立空间;
步骤4.2:摄像头实时拍摄视频图像,获得连续的若干帧图像;
步骤4.3:控制器获取若干帧图像P,P={P1,P2…Pi,Pn},调取数据库中当前独立空间的初始图像P0,0<i<n;
所述摄像头每隔W时间更新一次数据库中所有独立空间的初始图像。
步骤4.4:将初始图像P0及若干帧图像转换为二值化图像,以P1与P0作差,以Pi+1与Pi做差,得到n个差值;
步骤4.5:若P1与P0差值为0,则重复步骤3,若P1与P0差值不为0且其余差值中存在非0值,则当前独立空间的图像出现疑似火情,进行步骤5,否则,重复步骤3。
本发明中,任一独立空间的传感器的数据值超过对应的阈值,则控制器判定当前独立空间存在可能有的火情需要被排除,即可移动摄像头到达对应的独立空间。
本发明中,摄像头会实时拍摄多帧图像,同时调取数据库中的初始图像,初步处理图像后做差;若P1与P0差值为0,表示当前独立空间中并无动态变化,则传感器的变化可能是环境中正常的一次变动,并不会引发火情,故返回步骤3;若P1与P0差值不为0且其余差值中存在非0值,则无论如何当前独立空间的图像出现疑似火情,故进行步骤5进行进一步排查;其他的所有情况都应当返回步骤3进行持续观察。
本发明中,为了节省检测成本,数据库中所有独立空间的初始图像应当被及时更换,一般为一周一次,或两周一次。
步骤5:控制器获得所有传感器和摄像头的数据,计算检测结果值。
所述检测结果值
Figure BDA0002026849710000071
其中,m和k分别为所有独立空间中温度传感器和烟雾传感器的总数,Ti和Si分别为当前时刻任一温度传感器和任一烟雾传感器的实测值,αi、βi和γ为任一温度传感器、任一烟雾传感器和摄像头的实测值对应的比重,i为任一温度传感器和任一烟雾传感器的索引,
Figure BDA0002026849710000072
γ≥0.3。
Figure BDA0002026849710000073
Figure BDA0002026849710000074
其中,αp和αj为除被检测空间外的任意2个独立空间的温度传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Lp和Lj分别对应为所述任意2个独立空间与被检测空间之间的距离,Lp>0,Lj>0。
Figure BDA0002026849710000075
其中,βp和βj为除被检测空间外的任意2个独立空间的烟雾传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Vp和Vj分别对应为所述任意2个独立空间的空间体积,Vp>0,Vj>0。
本发明中,γ的取值一般在0.4,即40%。
本发明中,考虑到空间的大小以及所有传感器之前数据的对应性及可验证性,对于温度传感器的数据考虑的是与疑似火情空间的距离,距离越远,则比重越小,对于烟雾传感器的数据考虑的则实际的空间体积,由于空间越大则烟雾传感器的反馈数据理论上越小,故比重也相对小。
本发明中,空间体积一般为室内面积与室内高度的乘积。
步骤6:若检测结果值大于等于阈值H1,则报警,由人工对警情进行确认,若检测结果值小于阈值H1且大于等于阈值H2,列入疑似火情,重复步骤5,若检测结果值小于H2或当前独立空间人为介入无火情,则重复步骤3;H2<H1
本发明中,设置2个阈值,如检测结果值超过较大的阈值,则表明火情相对较为明朗,需要由人工进行确认并对应出警;当检测结果值落入2个阈值之间,表明现场情况确实存疑,但是为了不消耗过多的警力,则多收集一些数据后进一步进行检测结果值的计算,在这个收集数据的时间内,如确实存在火情,则检测结果值一定会升高,反之则会下降到安全的阈值下;当检测结果小于较小的阈值或是存在使用者看到摄像头后进行人为介入则无火情,重复步骤3继续进行巡检。
本发明中,显然,阈值H1和阈值H2均大于0。
本发明通过在室内安置与控制器连接的可移动摄像头,并在任一独立空间配合设置若干传感器,在控制器预设摄像头和若干传感器的参数后,摄像头启动,控制器开始读取所有传感器的数据;当控制器没有给出任何指示的过程中,摄像头处于巡检的模式,摄像头通过可移动设备在整体的空间环境内进行巡检,同时保证其可以在火情出现时第一时间赶赴现场进行后续工作,这保证了本发明的方法不会因为空间格局与传感器安装位置的不匹配而导致不必要的读数时间;当任一独立空间的传感器的数据值超过阈值H1,摄像头到达现场通过对当前独立空间的图像进行分析进而判断是否出现疑似火情,控制器基于传感器和摄像头的数据计算检测结果值,根据值的大小选择报警并由人工对警情进行确认,或列入疑似火情并持续观察,或直接排除报警需求。
本发明针对各种情况的比重占比而进行动态调整,适合不同场合的运用,可以做到火灾后的报警和远程报警确认;本发明面向家庭等室内使用的场景,根据结果判断是否触发报警,还可以通过远程摄像头视频确认报警真实性,有效结合摄像头跟其他传感器,达成联动,摄像头和多种传感器高度配合,实现报警通知、报警确认、远程观测的功能。

Claims (8)

1.一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤1:在室内安置与控制器连接的可移动摄像头,任一独立空间配合设置若干传感器,通过控制器预设摄像头和若干传感器的参数;
步骤2:启动摄像头,可移动摄像头处于巡检模式;控制器输出值初始化为0;
步骤3:控制器实时读取所有传感器的数据;
步骤4:若任一独立空间的传感器的数据值超过阈值,控制器控制可移动摄像头到达所述独立空间,由摄像头检测当前独立空间的图像是否出现疑似火情,若是则进行下一步,否则,重复步骤3;
步骤5:控制器获得所有传感器和摄像头的数据,计算检测结果值;
所述检测结果值
Figure FDA0002760057490000011
其中,m和k分别为所有独立空间中温度传感器和烟雾传感器的总数,Ti和Si分别为当前时刻任一温度传感器和任一烟雾传感器的实测值,αi、βi和γ为任一温度传感器、任一烟雾传感器和摄像头的实测值对应的比重,i为任一温度传感器和任一烟雾传感器的索引,
Figure FDA0002760057490000012
Figure FDA0002760057490000013
其中,αp和αj为除被检测空间外的任意2个独立空间的温度传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Lp和Lj分别对应为所述任意2个独立空间与被检测空间之间的距离,Lp>0,Lj>0;
步骤6:若检测结果值大于等于阈值H1,则报警,由人工对警情进行确认,若检测结果值小于阈值H1且大于等于阈值H2,列入疑似火情,重复步骤5,若检测结果值小于H2或当前独立空间人为介入无火情,则重复步骤3;H2<H1
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:所述可移动摄像头包括摄像头本体,所述摄像头本体设于可移动装置上,所述摄像头与控制器连接,所述可移动装置通过驱动电机与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:所述若干传感器包括设于任一独立空间内的温度传感器和烟雾传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:所述步骤4中,摄像头检测包括以下步骤:
步骤4.1:控制器检测得到任一独立空间的传感器的数据变化超过阈值,则控制可移动摄像头移动至对应的独立空间或可移动摄像头当前时刻正巡检至对应的独立空间;
步骤4.2:摄像头实时拍摄视频图像,获得连续的若干帧图像;
步骤4.3:控制器获取若干帧图像P,P={P1,P2…Pi,Pn},调取数据库中当前独立空间的初始图像P0,0<i<n;
步骤4.4:将初始图像P0及若干帧图像转换为二值化图像,以P1与P0作差,以Pi+1与Pi做差,得到n个差值;
步骤4.5:若P1与P0差值为0,则重复步骤3,若P1与P0差值不为0且其余差值中存在非0值,则当前独立空间的图像出现疑似火情,进行步骤5,否则,重复步骤3。
5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:所述摄像头每隔W时间更新一次数据库中所有独立空间的初始图像。
6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:
Figure FDA0002760057490000031
7.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:
Figure FDA0002760057490000032
其中,βp和βj为除被检测空间外的任意2个独立空间的烟雾传感器的实测值对应的比重,1≤p≤m,1≤j≤m,p≠j,Vp和Vj分别对应为所述任意2个独立空间的空间体积,Vp>0,Vj>0。
8.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的消防安全检测方法,其特征在于:γ≥0.3。
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