一种火灾监测方法及组合式火灾监测仪与流程

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1.本发明属于火灾监测设备技术领域，具体涉及一种火灾监测方法及组合式火灾监测仪。

背景技术：

2.在一些危化品生产车间、输送隧道等场所，可能存在可燃气体，因此易出现火灾火情，如不及时处理则可能会引发爆炸事故，对周边环境产生恶劣影响，因此在这些场所需要实时进行火灾火情监测，提高安全性。
3.目前，市面上存在不少火灾监测仪器，但是其中大多数都是通过对烟雾传感器、co传感器等非视觉传感器的信号输出进行简单的判断，来确定是否存在火情，这样的火灾监测仪结构简单，但是容易受环境干扰发生误判。因此，为了提高火灾探测的可靠性，不少学者使用模糊逻辑、神经网络等新一代智能技术，以烟雾、co、火焰、温度等多种传感器的输出为基础，开发出了多种火灾探测算法，但是这种通过烟雾、co、火焰、温度等非视觉传感器监测火灾是存在局限性的，因为这些传感器的监测能力都是小范围的，只适用于厨房这样的室内的封闭空间。近年来，随着图像处理技术飞速发展，也有学者提出了基于摄像头这类视觉传感器来监测火灾火情的方案，配合检测算法取得了一定的成果，实现了远距离与大范围的火灾监测，但是这种方案在图像处理的过程中难以分辨出环境中的干扰因素，也会出现因为火情过小而难以识别的情况，容易发生误判，因此基于视觉传感器的火灾监测的稳定性与成功率难以得到保证。
4.因此，如何实现远距离、大范围的火灾监测，解决环境干扰影响，提高精确度，提升火灾监测的稳定性与成功率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提供一种高精度、大范围的火灾监测方法，用于解决现有技术中存在的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种火灾监测方法，包括如下步骤：
8.s1：获取待监测区域内的监测数据，包括：
9.(1)获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，
10.(2)获取待监测区域的光学图片，
11.(3)获取待监测区域的红外热成像图片；
12.s2：根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域，根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域，根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域；
13.s3：判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域，若存在交集区域，则交集区域为火灾发生区域。
14.优选地，在s2中，当气体浓度监测数据大于第一设定阈值k1或小于第二设定阈值
k2，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域；第一设定阈值k1为一氧化碳浓度，第二设定阈值k2为氧气浓度，k1的值为23～25ppm，k2的值为19～20％。
15.进一步优选地，当气体浓度监测数据中一氧化碳浓度大于24ppm，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域。
16.进一步优选地，当气体浓度监测数据中氧气浓度小于19.5％，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域。
17.优选地，在s2中，设定烟火监测网络模型，并将光学图片输入至烟火监测网络模型，烟火监测网络模型计算并输出可能发生火灾的第二子区域。
18.进一步优选地，烟火监测网络模型通过如下步骤获得：
19.(1)获取烟火图片和非烟火图片，进行随机缩放、裁剪操作后构建图片集，并按设定比例将图片集分为训练子集和测试子集；
20.(2)将训练子集输入yolox网络结构进行训练，训练完成后输入测试子集进行测试，测试完成后得到烟火监测网络模型。
21.优选地，在s2中，对红外热成像图片进行温度补偿，再筛选温度补偿后的红外温度图像中温度异常的区域，则该区域为可能发生火灾的第三子区域。
22.进一步优选地，若温度补偿后的红外温度图像中存在温度大于设定阈值t的区域，则该区域为温度异常的区域；设定阈值t为100～400℃。
23.更进一步优选地，对红外热成像图片进行温度补偿时：将红外热成像图片中的全部像素点划分为多组，根据平均像素点rgb参数确定每组像素点的测量温度，根据光学图像确定每组像素点测量距离，根据测量距离对测量温度进行温度补偿，进而得到补偿后的红外温度图像。
24.更进一步优选地，每组像素点包括100个以上像素点。
25.更进一步优选地，根据测量距离对测量温度进行温度补偿时，采用预先确定的温度补偿函数，温度补偿函数根据红外线热成像模块的测温效果、物体的发射率、红外线热成像模块的感光元件性能和像素分辨率，通过最小二乘法拟合获得。
26.本发明的另一个目的是提供一种组合式火灾监测仪，用于实现前述技术方案中的火灾监测方法。
27.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
28.一种组合式火灾监测仪，包括火灾监测仪主体、视觉传感模块、红外线热成像模块以及气体传感模块，所述的视觉传感模块、红外线热成像模块均设置在所述的火灾监测仪主体的顶部，所述的视觉传感模块、红外线热成像模块分别与所述的火灾监测仪主体电连接或通信连接，所述的气体传感模块与所述的火灾监测仪主体相互分离，所述的气体传感模块设置在待监测区域内并与所述的火灾监测仪主体通信连接，
29.所述的视觉传感模块用于获取待监测区域的光学图片，并将光学图片传送给所述的火灾监测仪主体，所述的红外热成像模块用于获取待监测区域的红外热成像图片，并将红外热成像图片传送给所述的火灾监测仪主体，所述的气体传感模块用于获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，并将气体浓度监测数据传送给所述的火灾监测仪主体，所述的火灾监测仪主体用于根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域、根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域、根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三
子区域，并用于判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域。
30.优选地，所述的气体传感模块采用无线co气体传感器，所述的无线co气体传感器设置有多个，多个所述的无线co气体传感器分布在待监测区域内的不同位置。
31.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
32.本发明通过分别根据气体浓度监测数据、光学图片以及红外热成像图片获取火灾区域，并进行信息融合，解决了环境干扰影响，实现了火灾区域的实时监测和精确判断，大大提升了火灾监测的稳定性与成功率，提高了火灾监测的距离和范围，且监测方法过程简单，易于实现。
附图说明
33.附图1为本实施例的火灾监测方法的整体流程图；
34.附图2为本实施例的组合式火灾监测仪的俯视示意图。
35.以上附图中：1、火灾监测仪主体；2、视觉传感模块；3、红外线热成像模块；4、气体传感模块。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.一种组合式火灾监测仪，如图2所示，包括火灾监测仪主体1、视觉传感模块2、红外线热成像模块3以及气体传感模块4，视觉传感模块2、红外线热成像模块3均设置在火灾监测仪主体1上，气体传感模块4与火灾监测仪主体1分体设置。具体而言：
39.视觉传感模块2设置在火灾监测仪主体1的顶部，视觉传感模块2与火灾监测仪主体1电连接或通信连接，视觉传感模块2用于获取待监测区域的光学图片，并将光学图片传送给火灾监测仪主体1，视觉传感模块2具体可采用例如摄像机等。
40.红外线热成像模块3也设置在火灾监测仪主体1的顶部，红外线热成像模块3与火灾监测仪主体1电连接或通信连接，红外线热成像模块3用于获取待监测区域的红外热成像图片，并将红外热成像图片传送给火灾监测仪主体1。红外线热成像模块3和视觉传感模块2的成像区域一致，即两者获取的图片的区域一致。
41.在使用过程中，可将火灾监测仪主体1托举到高处并倒置，提高视觉传感模块2和红外线热成像模块3的监测范围，保证可完全覆盖待监测区域的范围。
42.气体传感模块4与火灾监测仪主体1相互分离，气体传感模块4设置在待监测区域内并与火灾监测仪主体1通信连接，气体传感模块4用于获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，并将气体浓度监测数据传送给火灾监测仪主体1；气体传感模块4设置有多
个，多个气体传感模块4分布在待监测区域内的不同位置，每气体传感模块4均可获取其附近区域的气体浓度监测数据，使多个气体传感模块4可完全覆盖待监测区域的范围。在本实施例中：气体传感模块4采用无线co气体传感器，例如xl61气体传感器，无线co气体传感器设置有多个，多个无线co气体传感器分布在待监测区域内的不同位置，用于获取co气体的含量，并将结果通过2.4ghz、gprs等通信协议传送给火灾监测仪主体1。
43.火灾监测仪主体1可接收视觉传感模块2传送的光学图片、红外线热成像模块3传送的红外热成像图片以及气体传感模块4传送的气体浓度监测数据，并可根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域、根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域、根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域，再判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域，确定火灾发生区域。
44.以下具体阐述采用本实施例的组合式火灾监测仪进行火灾监测的过程：
45.如图1所示，具体包括如下步骤：
46.s1：通过视觉传感模块2、红外线热成像模块3以及气体传感模块4获取待监测区域内的监测数据，具体而言：
47.(1)通过气体传感模块4获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，并将气体浓度监测数据发送给火灾监测仪主体1；
48.(2)通过视觉传感模块2获取待监测区域的光学图片，并将光学图片发送给火灾监测仪主体1；
49.(3)通过红外线热成像模块3获取待监测区域的红外热成像图片，并将红外热成像图片发送给火灾监测仪主体1。
50.s2：火灾监测仪主体1计算可能发生火灾的第一子区域、第二子区域以及第三子区域，具体而言：
51.(1)火灾监测仪主体1根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域，即火灾监测仪主体1中具有第一设定阈值k1、第二设定阈值k2，将每个气体浓度监测数据与第一设定阈值k1和第二设定阈值k2进行比较，当某个气体浓度监测数据大于第一设定阈值k1或小于第二设定阈值k2时，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域，也就是获得该气体浓度监测数据的气体传感模块4的监测区域为第一子区域，第一设定阈值k1为一氧化碳浓度，第二设定阈值k2为氧气浓度，k1的值为23～25ppm，k2的值为19～20％，优选地，当气体浓度监测数据中一氧化碳浓度大于24ppm或者气体浓度监测数据中氧气浓度小于19.5％，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域；
52.(2)火灾监测仪主体1根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域，即火灾监测仪主体1中具有烟火监测网络模型，将光学图片输入至烟火监测网络模型，烟火监测网络模型计算并输出可能发生火灾的第二子区域，其中：
53.烟火监测网络模型通过如下步骤获得：
54.①
获取烟火图片和非烟火图片，进行随机缩放、裁剪操作后构建图片集，并按设定比例将图片集分为训练子集和测试子集，
55.②
将训练子集输入yolox网络结构进行训练，训练完成后输入测试子集进行测试，测试完成后得到烟火监测网络模型；
56.(3)火灾监测仪主体1根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域，即火
灾监测仪主体1先对红外热成像图片进行温度补偿，再筛选温度补偿后的红外温度图像中温度异常的区域，则该区域为可能发生火灾的第三子区域，具体而言：
57.对红外热成像图片进行温度补偿时，先将红外热成像图片中的全部像素点划分为多组，每组包括100个以上像素点，根据平均像素点rgb参数确定每组像素点的测量温度，根据光学图像确定每组像素点测量距离，根据测量距离对测量温度进行温度补偿，进而得到补偿后的红外温度图像；
58.根据测量距离对测量温度进行温度补偿时，采用预先确定的温度补偿函数，温度补偿函数根据红外线热成像模块的测温效果、物体的发射率、红外线热成像模块的感光元件性能和像素分辨率，通过最小二乘法拟合获得；
59.筛选温度补偿后的红外温度图像中温度异常的区域时，火灾监测仪主体1具有设定阈值t，设定阈值t可为100～400℃，若温度补偿后的红外温度图像中存在温度大于设定阈值t的区域，则该区域为温度异常的区域，也就是说该区域为第三子区域。
60.s3：判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域：若三者存在交集区域，则交集区域为火灾发生区域，并提示操作人员查看火灾发生区域；若三者不存在交集区域，则返回步骤s1，继续进行监测。
61.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种火灾监测方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：获取待监测区域内的监测数据，包括：(1)获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，(2)获取待监测区域的光学图片，(3)获取待监测区域的红外热成像图片；s2：根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域，根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域，根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域；s3：判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域，若存在交集区域，则交集区域为火灾发生区域。2.根据权利要求1所述的火灾监测方法，其特征在于：在s2中，当气体浓度监测数据大于第一设定阈值k1或小于第二设定阈值k2，则该气体浓度监测数据所在位置为可能发生火灾的第一子区域；第一设定阈值k1为一氧化碳浓度，第二设定阈值k2为氧气浓度，k1的值为23～25ppm，k2的值为19～20％。3.根据权利要求1所述的火灾监测方法，其特征在于：在s2中，设定烟火监测网络模型，并将光学图片输入至烟火监测网络模型，烟火监测网络模型计算并输出可能发生火灾的第二子区域。4.根据权利要求3所述的火灾监测方法，其特征在于：烟火监测网络模型通过如下步骤获得：(1)获取烟火图片和非烟火图片，进行随机缩放、裁剪操作后构建图片集，并按设定比例将图片集分为训练子集和测试子集；(2)将训练子集输入yolox网络结构进行训练，训练完成后输入测试子集进行测试，测试完成后得到烟火监测网络模型。5.根据权利要求1所述的火灾监测方法，其特征在于：在s2中，对红外热成像图片进行温度补偿，再筛选温度补偿后的红外温度图像中温度异常的区域，则该区域为可能发生火灾的第三子区域。6.根据权利要求5所述的火灾监测方法，其特征在于：若温度补偿后的红外温度图像中存在温度大于设定阈值t的区域，则该区域为温度异常的区域；设定阈值t为100～400℃。7.根据权利要求5所述的火灾监测方法，其特征在于：对红外热成像图片进行温度补偿时：将红外热成像图片中的全部像素点划分为多组，根据平均像素点rgb参数确定每组像素点的测量温度，根据光学图像确定每组像素点测量距离，根据测量距离对测量温度进行温度补偿，进而得到补偿后的红外温度图像。8.根据权利要求7所述的火灾监测方法，其特征在于：根据测量距离对测量温度进行温度补偿时，采用预先确定的温度补偿函数，温度补偿函数根据红外线热成像模块的测温效果、物体的发射率、红外线热成像模块的感光元件性能和像素分辨率，通过最小二乘法拟合获得。9.一种实现权利要求1至8中任意一项权利要求所述的火灾监测方法的组合式火灾监测仪，其特征在于：所述的组合式火灾监测仪包括火灾监测仪主体、视觉传感模块、红外线热成像模块以及气体传感模块，所述的视觉传感模块、红外线热成像模块均设置在所述的火灾监测仪主体的顶部，所述的视觉传感模块、红外线热成像模块分别与所述的火灾监测
仪主体电连接或通信连接，所述的气体传感模块与所述的火灾监测仪主体相互分离，所述的气体传感模块设置在待监测区域内并与所述的火灾监测仪主体通信连接，所述的视觉传感模块用于获取待监测区域的光学图片，并将光学图片传送给所述的火灾监测仪主体，所述的红外热成像模块用于获取待监测区域的红外热成像图片，并将红外热成像图片传送给所述的火灾监测仪主体，所述的气体传感模块用于获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，并将气体浓度监测数据传送给所述的火灾监测仪主体，所述的火灾监测仪主体用于根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域、根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域、根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域，并用于判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域。10.根据权利要求9所述的组合式火灾监测仪，其特征在于：所述的气体传感模块采用无线co气体传感器，所述的无线co气体传感器设置有多个，多个所述的无线co气体传感器分布在待监测区域内的不同位置。

技术总结

本发明涉及一种火灾监测方法，包括如下步骤：获取待监测区域内多个位置的气体浓度监测数据，获取待监测区域的光学图片，获取待监测区域的红外热成像图片；根据气体浓度监测数据计算可能发生火灾的第一子区域，根据光学图片计算可能发生火灾的第二子区域，根据红外热成像图片计算可能发生火灾的第三子区域；判断第一子区域、第二子区域以及第三子区域之间是否存在交集区域，若存在交集区域，则交集区域为火灾发生区域。本发明通过分别根据气体浓度监测数据、光学图片以及红外热成像图片获取火灾区域并进行信息融合，解决了环境干扰影响，实现了火灾区域的实时监测和精确判断，提升了火灾监测的稳定性与成功率，提高了火灾监测的距离和范围。离和范围。离和范围。