CN113643504B - 一种基于多探测单元联动的火灾探测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多探测单元联动的火灾探测系统及方法，所述系统包括后台监控服务器和位于火灾探测区域内不同位置的多个火灾探测单元；每一个所述的火灾探测单元均包括中央处理器、三维云台、无线通讯模块、组网通讯模块、定位模块，以及搭载于三维云台上的摄像头和火灾探头；所述中央处理器分别与摄像头、火灾探头、定位模块、组网通讯模块和无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与后台监控服务器连接，所述中央处理器还与三维云台的控制端连接。本发明通过多探测单元联动探测的方式，为后台监控服务器提供充足、准确的现场数据，便于工作人员准确地监控火灾现场情况。
Description
技术领域
本发明涉及火灾探测，特别是涉及一种基于多探测单元联动的火灾探测系统及方法。
背景技术
火灾发生时，如果不能及时发现，及时处理，将会带来巨大的财产损失或环境污染。因此，对火灾现象进行探测、遏制非常重要；但是，目前的火灾探测系统要么没有联网无法组成系统；要么联网后需要互联网进行数据传输和组网，仓库、隧道等区域，由于网络信号较差，可能无法实现数据的及时上传；
同时，先有的火灾探测系统一般是单点探测，探测结果往往会存在着一定的误差，不利于准确获知现场的火灾情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多探测单元联动的火灾探测系统及方法，通过多探测单元联动探测的方式，为后台监控服务器提供充足、准确的现场数据，便于工作人员准确地监控火灾现场情况。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，包括后台监控服务器和位于火灾探测区域内不同位置的多个火灾探测单元；
每一个所述的火灾探测单元均包括中央处理器、三维云台、无线通讯模块、组网通讯模块、定位模块，以及搭载于三维云台上的摄像头和火灾探头；所述中央处理器分别与摄像头、火灾探头、定位模块、组网通讯模块和无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与后台监控服务器连接，所述中央处理器还与三维云台的控制端连接；所述中央处理器，用于在火灾探头检测到火灾信息时，控制摄像头开始进行视频图像采集，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点，并将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
各个火灾探测单元之间通过组网通讯模块建立自组网通讯；
所述后台监控服务器，用于在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，并显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控，同时，向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，由火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息，进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务。
其中，所述火灾探测单元还包括与中央处理器连接的存储模块，所述存储模块用于对火灾信号采集结果进行保存。
优选地，所述组网通讯模块包括但不限于5G通讯模块、Zigbee通讯模块、WiFi通讯模块、蓝牙通讯模块、GSM通讯模块中的一种；所述火灾探头包括但不限于感温探头或感烟探头中的一种；所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。所述火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向一致。所述火灾探测单元还包括报警模块，所述报警模块与中央处理器连接，中央处理器在检测到火灾信息时，控制所述报警模块进行报警；所述报警模块包括但不限于声光报警器。
优选地，所述后台监控服务器包括：
后台通讯模块，用于与每一个火灾监控单元中的无线通讯模块建立连接；
GIS地图展示模块，用于生成火灾探测区域的GIS地图，在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上；
视频展示模块，用于显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
协同探测控制模块，用于向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；
消防任务生成模块，用于将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
所述火灾探测系统还包括安装于消防人员手机上的消防APP客户端，所述消防APP客户端调用手机自带的通讯模块，与后台通讯模块连接，接入后台监控服务器；所述APP客户端用于接收消防任务生成模块分发的消防任务，并展示给消防人员；
所述后台监控服务器还包括火灾原因分析模块，用于保存每一次火灾发生时的火灾信息采集结果，在事后进行回溯，并供工作人员进行火灾原因分析。
一种基于多探测单元联动的火灾探测方法，包括以下步骤：
S1.在任意一个火灾探测单元中，火灾探头实时对火灾信号进行探测，并将探测结果传输给中央处理器；
S2.火灾探头检测到火灾信息时，中央处理器控制摄像头启动，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点；
S3.中央处理器将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果保存到存储模块中；
S4.中央处理器将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
S5.后台监控服务器在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，同时显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
S6.后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；并将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
在火灾探测单元向后台监控服务器上传信息时，若出现该火灾探测单元的无线通讯模块与后台监控服务器连接中断的情况，则通过组网通信的方式，将信息传输到其他火灾探测单元，再由其他探测单元的无线通讯模块上传到后台监控服务器。
在后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令后，火灾发生点周围的其他火灾探测单元进行协同探测的过程包括：
对于火灾发生点周围的任一火灾探测单元，在接收到协同探测指令后，控制火灾探测单元中三维云台转动，使得该探测单元中的摄像头和火灾探头对准火灾发生点，该火灾探测单元将来自定位模块、摄像头和火灾探头的信息传输给后台监控服务器。
本发明的有益效果是：（1）本发明通过多探测单元联动探测的方式，为后台监控服务器提供充足、准确的现场数据，便于工作人员准确地监控火灾现场情况；（2）本发明中由于各个火灾探测单元之间通过组网通讯模块建立自组网通讯，故在火灾探测单元向后台监控服务器上传信息时，若出现该火灾探测单元的无线通讯模块与后台监控服务器连接中断的情况，则通过组网通信的方式，将信息传输到其他火灾探测单元，再由其他探测单元的无线通讯模块上传到后台监控服务器，这样就使得信号较差的区域，也能够实现检测信息的及时上传；（3）本发明通过GIS地图，能够直观地显示出火灾发生点，便于后台的工作人员进行监控；（4）本发明能够保存每一次火灾发生时的火灾信息采集结果，在事后进行回溯，并供工作人员进行火灾原因分析，以便于做好火灾预防工作；（5）本发明能够与消防人员的APP客户端对接，及时发布消防任务，有助于遏制火灾的蔓延。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为火灾探测单元的原理框图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1~2所示，一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，包括后台监控服务器和位于火灾探测区域内不同位置的多个火灾探测单元；
每一个所述的火灾探测单元均包括中央处理器、三维云台、无线通讯模块、组网通讯模块、定位模块，以及搭载于三维云台上的摄像头和火灾探头；所述中央处理器分别与摄像头、火灾探头、定位模块、组网通讯模块和无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与后台监控服务器连接，所述中央处理器还与三维云台的控制端连接；所述中央处理器，用于在火灾探头检测到火灾信息时，控制摄像头开始进行视频图像采集，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点，并将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
各个火灾探测单元之间通过组网通讯模块建立自组网通讯；
所述后台监控服务器，用于在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，并显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控，同时，向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，由火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息，进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务。
其中，所述火灾探测单元还包括与中央处理器连接的存储模块，所述存储模块用于对火灾信号采集结果进行保存。
在本申请的实施例中，所述组网通讯模块包括但不限于5G通讯模块、Zigbee通讯模块、WiFi通讯模块、蓝牙通讯模块、GSM通讯模块中的一种；所述火灾探头包括但不限于感温探头或感烟探头中的一种；所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。所述火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向一致。所述火灾探测单元还包括报警模块，所述报警模块与中央处理器连接，中央处理器在检测到火灾信息时，控制所述报警模块进行报警；所述报警模块包括但不限于声光报警器。
所述后台监控服务器包括：
后台通讯模块，用于与每一个火灾监控单元中的无线通讯模块建立连接；
GIS地图展示模块，用于生成火灾探测区域的GIS地图，在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上；
视频展示模块，用于显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
协同探测控制模块，用于向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；
消防任务生成模块，用于将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
所述火灾探测系统还包括安装于消防人员手机上的消防APP客户端，所述消防APP客户端调用手机自带的通讯模块，与后台通讯模块连接，接入后台监控服务器；所述APP客户端用于接收消防任务生成模块分发的消防任务，并展示给消防人员；
所述后台监控服务器还包括火灾原因分析模块，用于保存每一次火灾发生时的火灾信息采集结果，在事后进行回溯，并供工作人员进行火灾原因分析。
在本申请的一些实施例中，每一个探测区域均具有唯一的区域编号，各个探测区域构成整个探测空间；所述后台服务器中保存有整个探测空间完整的建筑三维图，并保存有探测空间内各个探测区域的编号所对应的位置信息；该实施例中，火灾探测单元在向后台服务器上传火灾信号采集结果时，可以将所在探测区域的编号一并上传，以便于后台服务器确定火灾探测单元的位置信息，在协同探测时，调用建筑三维图中，该火灾探测单元周围的其他探测单元进行联动探测；在本申请的另一些实施例中，后台服务器也可以直接根据火灾信号采集结果中的定位信息，确定火灾发生点周围的火灾探测单元，并据此进行协同探测指令的发送；在本申请的实施例中，所有的前端探测设备与台监控服务器通过网络授时统一时间标准；
在本申请的实施例中，后台监控服务器收到火灾信号采集结果时调动发出信号区域及其相邻区域的多个火灾探测单元进行联动探测和视频摄像，进一步确定是否发生火灾和火灾发生的情况；后台监控服务器调动火灾探测单元进行联动探测再次确认火灾已经发生后，还可以立即发出火灾确认信号；所述火灾发生的情况包括：火灾现场人员数量、火势已经蔓延面积、燃烧物质种类、火场所在建筑存在的易燃易爆物品种类及数量；后台监控服务器根据上述情况设置1级至5级五个火灾等级，对应绿、蓝、黄、橙、红五个颜色，5级为最危险火灾，具体设置标准可根据实际情况确定；后台监控服务平台根据采集到的数据判断出火灾级别，并在建筑三维图上显示出相应的火灾等级、颜色提示并向消防人员发送信息。
如图3所示，一种基于多探测单元联动的火灾探测方法，包括以下步骤：
S1.在任意一个火灾探测单元中，火灾探头实时对火灾信号进行探测，并将探测结果传输给中央处理器；
S2.火灾探头检测到火灾信息时，中央处理器控制摄像头启动，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点；
S3.中央处理器将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果保存到存储模块中；
S4.中央处理器将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
S5.后台监控服务器在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，同时显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
S6.后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；并将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
在火灾探测单元向后台监控服务器上传信息时，若出现该火灾探测单元的无线通讯模块与后台监控服务器连接中断的情况，则通过组网通信的方式，将信息传输到其他火灾探测单元，再由其他探测单元的无线通讯模块上传到后台监控服务器。
在后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令后，火灾发生点周围的其他火灾探测单元进行协同探测的过程包括：
对于火灾发生点周围的任一火灾探测单元，在接收到协同探测指令后，控制火灾探测单元中三维云台转动，使得该探测单元中的摄像头和火灾探头对准火灾发生点，该火灾探测单元将来自定位模块、摄像头和火灾探头的信息传输给后台监控服务器。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：包括后台监控服务器和位于火灾探测区域内不同位置的多个火灾探测单元；
每一个所述的火灾探测单元均包括中央处理器、三维云台、无线通讯模块、组网通讯模块、定位模块，以及搭载于三维云台上的摄像头和火灾探头；所述中央处理器分别与摄像头、火灾探头、定位模块、组网通讯模块和无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与后台监控服务器连接，所述中央处理器还与三维云台的控制端连接；所述中央处理器，用于在火灾探头检测到火灾信息时，控制摄像头开始进行视频图像采集，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点，并将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
各个火灾探测单元之间通过组网通讯模块建立自组网通讯；
所述后台监控服务器，用于在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，并显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控，同时，向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，由火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息，进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述火灾探测单元还包括与中央处理器连接的存储模块，所述存储模块用于对火灾信号采集结果进行保存。
3.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述组网通讯模块包括但不限于5G通讯模块、Zigbee通讯模块、WiFi通讯模块、蓝牙通讯模块、GSM通讯模块中的一种；所述火灾探头包括但不限于感温探头或感烟探头中的一种；所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向一致。
5.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述火灾探测单元还包括报警模块，所述报警模块与中央处理器连接，中央处理器在检测到火灾信息时，控制所述报警模块进行报警；所述报警模块包括但不限于声光报警器。
6.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述后台监控服务器包括：
后台通讯模块，用于与每一个火灾探测单元中的无线通讯模块建立连接；
GIS地图展示模块，用于生成火灾探测区域的GIS地图，在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上；
视频展示模块，用于显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
协同探测控制模块，用于向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；
消防任务生成模块，用于将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
7.根据权利要求1所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测系统，其特征在于：所述火灾探测系统还包括安装于消防人员手机上的消防APP客户端，所述消防APP客户端调用手机自带的通讯模块，与后台通讯模块连接，接入后台监控服务器；所述APP客户端用于接收消防任务生成模块分发的消防任务，并展示给消防人员；
所述后台监控服务器还包括火灾原因分析模块，用于保存每一次火灾发生时的火灾信息采集结果，在事后进行回溯，并供工作人员进行火灾原因分析。
8.一种基于多探测单元联动的火灾探测方法，基于权利要求1~7中任意一项所述的系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在任意一个火灾探测单元中，火灾探头实时对火灾信号进行探测，并将探测结果传输给中央处理器；
S2.火灾探头检测到火灾信息时，中央处理器控制摄像头启动，并控制三维云台旋转，使得火灾探头的探测方向和摄像头的拍摄方向正对火灾发生点；
S3.中央处理器将来自火灾探头的火灾检测信息、来自摄像头的视频图像信息与来自定位模块的定位信息作为火灾信号采集结果，并将火灾信号采集结果保存到存储模块中；
S4.中央处理器将火灾信号采集结果通过无线通讯模块上传到后台监控服务器；
S5.后台监控服务器在接收到来自火灾探测单元上传的火灾信号采集结果时，根据火灾信号采集结果中包含的定位信息，确定火灾发生点的位置，将火灾发生点显示在火灾探测区域的GIS地图上，同时显示火灾发生点的视频图像信息供工作人员进行监控；
S6.后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令，所述协同探测指令包含火灾发生点的位置和探测的控制命令；并将火灾发生点周围的其他火灾探测单元协同探测返回的信息展示给工作人员，供工作人员进行火灾蔓延程度判断，并根据判断结果生成消防任务，通过后台通讯模块分发给消防人员。
9.根据权利要求8所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测方法，其特征在于：在火灾探测单元向后台监控服务器上传信息时，若出现该火灾探测单元的无线通讯模块与后台监控服务器连接中断的情况，则通过组网通信的方式，将信息传输到其他火灾探测单元，再由其他探测单元的无线通讯模块上传到后台监控服务器。
10.根据权利要求8所述的一种基于多探测单元联动的火灾探测方法，其特征在于：在后台监控服务器向火灾发生点周围的其他火灾探测单元发送协同探测指令后，火灾发生点周围的其他火灾探测单元进行协同探测的过程包括：
对于火灾发生点周围的任一火灾探测单元，在接收到协同探测指令后，控制火灾探测单元中三维云台转动，使得该探测单元中的摄像头和火灾探头对准火灾发生点，该火灾探测单元将来自定位模块、摄像头和火灾探头的信息传输给后台监控服务器。
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