CN202223800U - 一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，包括防爆盒体、消防水炮、可见光CCD摄像机、超声波测距仪和音箱，防爆盒体内部集成了DSP、双端口RAM、FPGA、以太网控制器、水炮控制器、故障检测器、声卡、RJ45接口、音频输出接口、消防水炮控制信号接口。利用超声波测距仪和视频图像处理相结合的方式完成消防水炮自动灭火，采用音频网络传输技术实现远程语音疏导人员的功能，改变了利用双摄像机实现空间定位的方式且增加了远程语音疏导功能，其装配工艺简单，降低了装置的制作成本。

Description

一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置

技术领域

本实用新型属于消防安全领域，具体涉及一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，不仅能准确的探测火灾，而且能顺利疏导人员并及时扑灭火源。

背景技术

目前，火灾探测装置主要分为以下两类：第一，利用感温、感烟传感器作为探头，能够对一定空间范围内的情况进行检测，但是不能将检测空间范围的视频信息发送到中央控制平台，这样就不便于人工确认是否的确有火灾发生，另外，探头本身没有故障检测模块，长时间运行，如果探头自身出现故障，容易发生有火不报的情况，这将带来难以估计的损失；第二，图像型火灾探测器，该设备主要利用数字图像处理技术，对火灾的图像特征进行分析，最终将视频处理结果送给中央控制平台，然后由中央控制平台启动消防水炮控制信号，控制水炮的火源三维坐标信息是通过两个可见光CCD摄像机同时捕获两帧图像，再经过独立的数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)处理得到的，这样整个系统就需要两个可见光CCD摄像机、两个DSP，分别负责火灾算法处理和三维重建。当重大火灾发生时，虽然该设备可以将火灾现场的视频信息传输到中央控制平台，但是中央控制平台的工作人员不能对建筑物中的人群进行有效疏散，不能最大可能的保护人们的生命财产安全。

发明内容

为了降低现有火灾探测装置的生产成本和克服现有火灾探测装置缺少疏导人员功能的不足，本实用新型的目的在于，提供一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，该装置不仅能准确的探测火灾，而且能降低现有火灾探测装置成本和集成有效疏导人员的功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，包括防爆盒体、消防水炮、可见光CCD摄像机、2个步进电机、超声波测距仪和音箱，其特征在于：

在防爆盒体内安装有电机驱动单片机、数字信号处理器、双端口RAM、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、以太网控制器、水炮控制器、故障检测单片机、声卡和蜂鸣器，防爆盒体上设有故障指示灯，音频输出接口、消防水炮信号接口、网卡接口和电源开关；

电机驱动单片机与数字信号处理器互联，数字信号处理器通过双端口RAM与现场可编程门阵列相连，现场可编程门阵列与声卡连接，现场可编程门阵列还与以太网控制器互联，数字信号处理器和现场可编程门阵列与故障检测单片机连接，蜂鸣器连接在故障检测单片机上；

所述的消防水炮固定在墙壁上，可见光CCD摄像机位于防爆盒体的前端；可见光CCD摄像机、超声波测距仪与数字信号处理器相连，消防水炮通过消防水炮信号接口与水炮控制器相连，音箱通过音频输出接口与声卡相连，故障指示灯与故障检测单片机连接，以太网控制器通过网卡接口与网络交换机相连，实现终端与中央控制平台信息的交互。

本实用新型的其它一些特点是：

所述的超声波测距仪上连接有2个步进电机，2个步进电机和电机驱动单片机相连，由电机驱动单片机间接控制超声波测距仪指向火源的底部。

所述的故障检测单片机、故障指示灯与蜂鸣器组成故障检测器。

所述的防爆盒体由第一底座固定在墙壁上，使防爆盒体与墙壁保持80°夹角。

所述的音箱固定在防爆盒体的上表面后方。

所述的超声波测距仪、消防水炮以及可见光CCD摄像机平行放置。

所述的故障检测单片机通过I/O口与数字信号处理器以及现场可编程门阵列相连。

所述的电机驱动单片机、故障检测单片机、数字信号处理器、现场可编程门阵列、蜂鸣器、水炮控制器和以太网控制器都集成在一个8层的电路板上，该电路板固定在防爆盒体内。

所述的防爆盒体为钢制材料制成。

本实用新型的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，具有在准确探测火灾的同时，方便的实现空间坐标定位与疏导人员的功能。

附图说明

图1(A)和图1(B)是本实用新型的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置的防爆盒体外观示意图，其中，图1(A)是消防联动装置的防爆盒体正面图，图1(B)是防爆盒体的背面图；

图2是防爆盒体内部电路结构方框图。

图中的标号分别表示：1、防爆盒体，2、消防水炮，3、可见光CCD摄像机，4、故障指示灯，5、第一步进电机，6、第二步进电机，7、超声波测距仪，8、音箱，9、音频输出接口，10、消防水炮信号接口，11、网卡接口(RJ45接口)，12、电源开关，13、数字信号处理器(DSP)，14、双端口RAM，15、现场可编程门阵列(FPGA)，16、以太网控制器，17、故障检测单片机，18、电机驱动单片机，19、水炮控制器，20、声卡，21、大功率蜂鸣器。22、第一底座，23、第二底座。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例给出的一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，包括防爆盒体1、消防水炮2、可见光CCD摄像机3、第一步进电机5、第二步进电机6、超声波测距仪7和音箱8。

在防爆盒体1内安装有电机驱动单片机18、数字信号处理器13(以下简称DSP)、双端口RAM(14)、现场可编程门阵列15(以下简称FPGA)、以太网控制器16、水炮控制器19、故障检测单片机17、声卡20和蜂鸣器21，防爆盒体1上设有故障指示灯4，音频输出接口9、消防水炮信号接口10、网卡接口11和电源开关12；

电机驱动单片机18与DSP(13)互联，DSP(13)通过双端口RAM(14)与FPGA(15)相连，FPGA(15)与声卡20连接，FPGA(15)还和以太网控制器16互联，DSP(13)和FPGA(15)与故障检测单片机17连接，蜂鸣器21连接在故障检测单片机17上；

消防水炮2固定在墙壁上，可见光CCD摄像机3位于防爆盒体1的前端，可见光CCD摄像机3、超声波测距仪7与DSP(13)相连，消防水炮2通过消防水炮信号接口10与水炮控制器19相连，音箱8通过音频输出接口9与声卡20相连，故障指示灯4与故障检测单片机17连接，以太网控制器16通过网卡接口11与网络交换机相连，实现终端与中央控制平台信息的交互。

在本实施例中，防爆盒体1为钢制材料制成，电机驱动单片机18、故障检测单片机17、DSP(13)、FPGA(15)、大功率蜂鸣器21、水炮控制器19和以太网控制器16都集成在一个8层的电路板上，该电路板固定在防爆盒体1内。

请继续参阅图1(A)，安装时，防爆盒体1由第一底座22固定在墙壁上，使防爆盒体1与墙壁保持80°夹角，音箱8固定在防爆盒体1的上表面后方，超声波测距仪7由第二底座23支撑，第二底座23由两个步进电机(5、6)控制，两个步进电机(5、6)与电机驱动单片机18(见图2)的通信连线以及超声波测距仪7与DSP(13)(见图2)的通信连线都是通过防爆盒体1上表面的钻孔进入防爆盒体1内部，超声波测距仪7、消防水炮2以及可见光CCD摄像机3平行放置。另外在防爆盒体1前端也安装了故障指示灯4，当该可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置出现故障时，故障指示灯4就会一直闪烁，直到故障排除。

请继续参阅图1(B)，本实施例在防爆盒体1的后方设置电源开关12、网卡接口11(本实施例采用RJ45接口，下同)、消防水炮信号接口10、音频输出接口9。RJ45接口11与网络交换机相连，实现终端与中央控制平台信息的交互。消防水炮信号接口10与消防水炮2相连，用于控制消防水炮2的开启与转动。音频输出接口9与音箱8相连，用于在火灾发生时，播报疏导人群的语音信号。

本实施例的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置的工作过程如下：

参阅图2，可见光CCD摄像机3采集的视频信号送入DSP(13)，DSP(13)将火源坐标的下边界值送给电机驱动单片机18，然后电机驱动单片机18通过两个步进电机(5、6)控制超声波测距仪7指向火源的底部，最终，DSP(13)开启已经转向到位的超声波测距仪7，接着超声波测距仪7将获取的火源深度信息反馈给DSP(13)。DSP(13)将火灾发生与否的开关量信号、火源的平面坐标信息、火源深度信息、视频帧信息送入双端口RAM(14)，FPGA(15)及时取出双端口RAM(14)中的数据包，然后将火源的平面坐标信息与深度信息进行综合计算，得到火源空间坐标信息，最后，FPGA(15)将火灾发生与否的开关量信号、视频帧信息以及火源空间坐标信息通过以太网控制器16、RJ45接口11送至局域网中的中央控制平台。当有火灾发生时，由中央控制平台先向FPGA(15)发送控制信号，接着FPGA(15)向水炮控制器19发送命令，然后经过消防水炮信号接口10启动高压水泡2进行自动灭火。

同时，中央控制平台的工作人员通过观察屏幕墙上的火灾情况，获取火灾现场的视频信息，通过IP单播或IP组播技术，利用麦克风实现远程语音疏导功能，完成远程疏导人群的工作。首先将疏导人员的语音信号通过以太网发送至FPGA(15)，FPGA(15)再对语音信号进行解压缩，然后经过声卡20的D/A转换，最终，由音频输出接口9送入音箱8，实现远程语音疏导功能。该区域人员就会根据每个音箱的提示信息，找到最安全的逃生路径，达到能够有效疏导人员的目的。故障检测单片机17、故障指示灯4和大功率蜂鸣器21组成故障检测器。故障检测单片机17从FPGA(15)与DSP(13)中获取标志位信息，一旦有系统故障发生，故障指示灯4会处于闪烁状态，大功率蜂鸣器21会发出故障告警声。

本实施例的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，只需要一个DSP与一个可见光CCD摄像机，与现有技术相比，改变了利用双摄像机实现空间定位的方式且增加了远程语音疏导功能，其装配工艺简单，降低了装置的制作成本。

Claims (10)

1.一种可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，包括防爆盒体(1)、消防水炮(2)、可见光CCD摄像机(3)、2个步进电机(5、6)、超声波测距仪(7)和音箱(8)，其特征在于：

在防爆盒体(1)内安装有电机驱动单片机(18)、数字信号处理器(13)、双端口RAM(14)、现场可编程门阵列(15)、以太网控制器(16)、水炮控制器(19)、故障检测单片机(17)、声卡(20)和蜂鸣器(21)；

防爆盒体(1)上设有故障指示灯(4)，音频输出接口(9)、消防水炮信号接口(10)、网卡接口(11)和电源开关(12)；

电机驱动单片机(18)与数字信号处理器(13)互联，数字信号处理器(13)通过双端口RAM(14)与现场可编程门阵列(15)相连，现场可编程门阵列(15)与声卡(20)连接，现场可编程门阵列(15)还和以太网控制器(16)互联，数字信号处理器(13)和现场可编程门阵列(15)与故障检测单片机(17)连接，蜂鸣器(21)连接在故障检测单片机(17)上；

所述的消防水炮(2)固定在墙壁上，可见光CCD摄像机(3)位于防爆盒体(1)的前端，可见光CCD摄像机(3)、超声波测距仪(7)与数字信号处理器(13)相连，消防水炮(2)通过消防水炮信号接口(10)与水炮控制器(19)相连，音箱(8)通过音频输出接口(9)与声卡(20)相连，故障指示灯(4)与故障检测单片机(17)连接，以太网控制器(16)通过网卡接口(11)与网络交换机相连，实现终端与中央控制平台信息的交互。

2.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的超声波测距仪(7)上连接有2个步进电机(5、6)，2个步进电机(5、6)和电机驱动单片机(18)相连，由电机驱动单片机(18)通过两个步进电机(5，6)控制超声波测距仪(7)指向火源的底部。

3.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的故障检测单片机(17)、故障指示灯(4)与蜂鸣器(4)组成故障检测器。

4.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的防爆盒体(1)由第一底座(22)固定在墙壁上，防爆盒体(1)与墙壁保持80°夹角。

5.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的音箱(8)固定在防爆盒体(1)的上表面后方。

6.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的超声波测距仪(7)、消防水炮(2)以及可见光CCD摄像机(3)平行放置。

7.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的电源开关(12)设置在防爆盒体(1)的后方。

8.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的故障检测单片机(17)通过I/O口与数字信号处理器(13)以及现场可编程门阵列(15)相连。

9.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的电机驱动单片机(18)、故障检测单片机(17)、数字信号处理器(13)、现场可编程门阵列(15)、蜂鸣器(21)、水炮控制器(19)和以太网控制器(16)都集成在一个8层的电路板上，该电路板固定在防爆盒体(1)内。

10.如权利要求1所述的可视火灾探测与人员疏导的消防联动装置，其特征在于，所述的防爆盒体(1)为钢制材料制成。

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