一种自动调控方向灭火喷头

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体是一种自动调控方向灭火喷头。

背景技术

在人类社会发展中，火灾是最经常发生的严重灾害之一，给人类的生命和财产带来了严重的威胁和损失，因此随着社会的不断发展和经济的高速增长，就越来越突出消防工作的重要性，在很多情况下，由于人们不能无时无刻的监视着现场状态，对于火势的控制起不到有效的预处与控制导致一个小火苗逐渐变大造成严重的火灾，现有的火灾探测技术包括感烟的、感温传感器进行火源探测很容易出现误判现象导致电路频繁启动，而且大部分喷头无法对火源采取定向灭火，导致灭火效率低，消耗的资源变多。

发明内容

本发明实施例提供一种自动调控方向灭火喷头，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例的第一方面，提供一种自动调控方向灭火喷头，该自动调控方向灭火喷头包括：CCD摄影机，火焰识别模块，中央控制模块，通讯模块，存储模块，喷头电机驱动模块，保护模块；所述自动调控方向灭火喷头还包括水灭火喷头和泡沫灭火喷头。

所述CCD摄影机的第一端连接火焰识别模块的第一端，火焰识别能模块的第二端连接中央控制模块的第一端，所述中央控制模块的第二端连接通讯模块的第一端，所述中央控制模块的第三端连接存储模块，所述中央控制模块的第四端连接喷头电机驱动模块；

所述喷头电机驱动模块的第二端连接水灭火喷头，所述喷头电机驱动模块的第三端连接泡沫灭火喷头，所述喷头电机驱动模块的第四端通过所述保护模块连接所述中央控制模块的第五端；

所述火焰识别模块：用于对所述CCD摄影机采集的图片信息进行采集处理；用于识别分析图片信息；用于对所述中央控制模块传输识别结果；

所述通讯模块，用于通过控制器局域网络与用户共享每个所述自动调控方向灭火喷头的所有数据和资源；

所述中央控制模块：用于接收所述火焰识别模块的识别结构；用于控制所述喷头电机驱动模块进行自动调控寻找火源；用于保护所述喷头电机驱动模块；用于控制所述水灭火喷头和所述泡沫灭火喷头功能的选择；用于通过存储模块存储图像数据；用于通过所述通讯模块与用户端进行信息交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明自动调控方向灭火喷头通过计算机智能识别CCD摄影机采集的火源图像，避免了对火源出现误判而导致资源浪费，可以自动调控喷头对火源进行智能灭火，通过控制器局域网络与用户进行高效信息交互。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实例提供的自动调控方向灭火喷头的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的火焰识别模块的原理方框示意图。

图3为本发明实例提供的图像采集单元的原理方框示意图。

图4为本发明实例提供的通讯模块电路图。

图5为本发明实例提供的喷头电机驱动模块和保护模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种自动调控方向灭火喷头，该自动调控方向灭火喷头包括：CCD摄影机1，火焰识别模块2，中央控制模块3，通讯模块4，存储模块5，喷头电机驱动模块6，保护模块7；所述自动调控方向灭火喷头还包括水灭火喷头8和泡沫灭火喷头9。

具体地，CCD摄影机1的第一端连接火焰识别模块2的第一端，火焰识别模块2的第二端连接中央控制模块3的第一端，所述中央控制模块3的第二端连接通讯模块4的第一端，所述中央控制模块3的第三端连接存储模块5，所述中央控制模块3的第四端连接喷头电机驱动模块6；

喷头电机驱动模块6的第二端连接水灭火喷头8，所述喷头电机驱动模块6的第三端连接泡沫灭火喷头9，所述喷头电机驱动模块6的第四端通过所述保护模块7连接所述中央控制模块3的第五端；

火焰识别模块2：用于对所述CCD摄影机1采集的图片信息进行采集处理；用于识别分析图片信息；用于对所述中央控制模块3传输识别结果；

通讯模块4，用于通过控制器局域网络与用户共享每个所述自动调控方向灭火喷头的所有数据和资源；

中央控制模块3：用于接收所述火焰识别模块2的识别结构；用于控制所述喷头电机驱动模块6进行自动调控寻找火源；用于保护所述喷头电机驱动模块6；用于控制所述水灭火喷头8和所述泡沫灭火喷头9功能的选择；用于通过存储模块5存储图像数据；用于通过所述通讯模块4与用户端进行信息交互；

在具体实施例中，通过CCD摄影机1采集图像数据，利用火焰识别模块2进行智能火源识别，控制中央控制模块3控制喷头电机驱动模块6，再通过识别图像数据的体积选择水灭火喷头8和泡沫灭火喷头9，保护模块7保护喷头电机驱动模块6防止电机出现过流和自发电现象，存储模块5存储图像数据，通讯模块4与用户进行无线数据交互。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，该火焰识别模块2包括：图像采集处理单元21、火焰图像特征信息提取单元22和人工智能神经网络识别单元23；

具体地，图像采集处理单元21的第一端连接所述CCD摄影机1的第一端，所述图像采集处理单元21的第二端连接所述火焰图像特征信息提取单元22的第一端进行图像特征提取；

所述火焰图像特征信息提取单元22的第二端连接人工智能神经网络识别单元23的第一端，所述人工智能神经网络识别单元23的第二端连接所述中央控制模块3的第一端。

在具体实施例中，图像采集处理单元21通过CCD摄影机1对周围图像进行采集，由于图像包含的信息数据量很大，为了快速的识别出火源，需要采集图像进行有针对性的特征提取，并且通过人工智能神经网络识别单元23对火焰图像特征信息提取单元提取的图像特征进行人工智能识别，其中人工智能神经网络识别单元23可采用BP(Back Propagation)神经网络进行火焰的识别。

实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图3，该图像采集处理单元21包括：图像增强处理211、图像灰度化处理212、火源图像分割处理213和火源图像边缘提取214；

具体地，图像增强处理211的第一端通过所述图像灰度化处理212连接所述火源图像分割处理213的第一端，所述火源图像分割处理213的第二端连接火源图像边缘提取214的第一端，所述火源图像边缘提取214的第二端连接所述火焰图像特征信息提取单元22进行图像数据特征提取。

在具体实施例中，为了使图像数据识别更加的准确，需要对图像采集处理单元21采集的图像数据信息进行预处理，其中图像增强处理211最为重要，通过图像增强处理211进行直方图均衡化处理和平滑滤波处理，削弱或者消除噪音带来的影响；

CCD摄影机采集的图像为真彩图像，为了加快处理速度，在图像处理中，将采集的彩色图像通过图像灰度化处理212转换为灰色图像后再进行其他图像处理；

再将图像进行火源图像分割处理213，通过一定的分割方法或者特征信息条件，将图像分割成具有特定意义的若干子区域，从而实现对火源特定的提取和分离；方法可采用OTSU图像阈值选取的分割方法；

最终利用火源图像边缘提取214对图像各个像素点求微分确定所采集火源图像的边缘点，对进行图像的识别具有很大的帮助。

实施例4：在实施例1的基础上，请参阅图4，中央控制模块3包括第一单片机U1；所述通讯模块4包括：第一电平转换芯片U2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一上拉电阻R1、第一电源电压+5V、第一电阻R2和CAN总线接口；

具体地，第一电平转换芯片U2的引脚1连接所述第一单片机U1的第一I/O端口，所述第一电平转换芯片U2的引脚3连接第一滤波电容C1的第一端、第二滤波电容C2的第一端、第一上拉电阻R1的第一端和第一电源电压+5V，所述第一电平转换芯片U2的引脚4连接所述第一单片机U1的第二I/O端口，所述第一电平转换芯片U2的引脚6连接第一电阻R2的第一端和所述CAN总线接口的第一端，所述第一电平转换芯片U2的引脚7连接第一电阻R2的第二端和所述CAN总线接口的第二端，所述第一电平转换芯片U2的引脚8连接第一上拉电阻R1的第二端、地端、第一滤波电容C1的第二端和第二滤波电容C2的第二端。

在具体实施例中，如图4所述，所述第一电平转换芯片U2具有以下端子：端子1为TXD：传输数据输入，端子2为GND：接地，端子3为VCC：供电电压，端子4为RXD：传输数据输出，端子5为VREF：参考电压，端子6为CANL：低水平CAN总线，端子7为CANH：高级CAN总线，端子8为S：选择高速模式的输入；通过第一电平转换芯片U2与CAN总线进行连接。

实施例5：在实施例1的基础上，请参阅图5，该喷头电机驱动模块6包括第一驱动芯片U3、第三滤波电容、第四滤波电容、第一电源电压、第二电源电压、第五滤波电容C5和第六滤波电容C6；保护模块7包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二级二极管D7和第八二极管D8；该水灭火喷头8包括第一电机M1；所述泡沫灭火喷头9包括第二电机M2；

具体地，第一驱动芯片U3的引脚5连接所述第一单片机U1的第三I/O端口，所述第一驱动芯片U3的引脚10连接所述第一单片机U1的第四I/O端口，所述第一驱动芯片U3的引脚6和引脚11分别连接所述第一单片机U1的PWM1和PWM2(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)端，所述第一驱动芯片U3的引脚7连接地端、引脚12、引脚8、引脚1、引脚15、第五滤波电容C5的第一端和第六滤波电容C6的第一端，所述第一驱动芯片U3的引脚2和引脚3连接所述第一电机M1，所述第一驱动芯片U3的引脚13和引脚14连接第二电机M2，所述第一驱动芯片U3的引脚4连接第二电源电压+12V、第五滤波电容C5的第二端和第六滤波电容C6的第二端。

进一步地，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极和第四二极管D4的阴极连接所述第一驱动芯片U3的第七端，所述第五二极管D5的阳极、第六二极管D6的阳极、第七二极管D7的阳极和第八二极管D8的阳极连接地端，所述第一电机M1的第一端连接第一二极管D1的阳极和第五二极管D5的阴极，所述第一电机M1的第二端连接第二二极管D2的阳极和第六二极管D6阴极，所述第二电机M2的第一端连接第三二极管D3的阳极和第七二极管D7的阴极，所述第二电机M2的第二端连接第四二极管D4的阳极和第八二极管D8的阴极。

进一步地，该保护模块7还包括第一滤波电阻R4、第七滤波电容C7、第二电阻R3、第二滤波电阻R6、第八滤波电容C8和第三电阻R5；

具体地，第一滤波电容C1的第一端连接所述第一电机M1的第一端和第二电阻R3的第一端，所述第一滤波电阻R4的第二端连接地端和第七滤波电容C7的第一端，所述第二电阻R3的第二端连接第七滤波电容C7的第二端和所述第一单片机U1的第一ADC端，所述第二滤波电阻R6的第一端连接所述第二电机M2的第一端和第三电阻R5的第一端，所述第二滤波电阻R6的第二端连接地端和第八滤波电容C8的第一端，所述第三电阻R5的第二端连接第八滤波电容C8的第二端和所述第一单片机U1的第二ADC端。

在具体实施例中，通过第一单片机U1的PWM输出端控制第一驱动芯片U3驱动不同电机的工作，其中第二电阻R3和第二电阻R5分别对第一电机M1和第二电机M2的电流进行采样，防止第一电机M1和第二电机M2出现过流现象，第一二极管D1-第八二极管D8作为续流保护二极管，预防第一电机M1和第二电机M2出现自发电损坏电路。

在本发明实施例中，通过CCD摄影机1采集图像数据，利用火焰识别模块2进行图像对采集图像进行了平滑滤波处理和灰度化处理，通过分析、比较三种灰度化处理的特点，选择了基于红色分量的灰度化转换，再进行图像的分割与边缘提取，进行火焰特征的提取和识别，再通过控制中央控制模块3内部的软件系统控制喷头电机驱动模块6驱动电机对火源进行定向灭火，其中，当识别火焰图像数据的火焰体积较大时选择水灭火喷头8进行定向大范围喷水，当识别火焰图像数据的火焰体积较小时选择泡沫灭火喷头进行定向喷泡沫，保护模块7保护喷头电机驱动模块6防止电机出现过流和自发电现象，存储模块5存储图像数据，通讯模块4通过CAN总线与用户进行无线数据交互。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。