一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法

摘要

一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法，在监控场所通过一个以上的红外摄像装置对监控目标按设定的频率进行采样，采样的图像通过红外图像采集装置处理为图像数据，图像数据进入到数据处理中心，数据处理中心对红外图像最高温度、高温区域进行计算，并与上一幅图像中最高温度、高温区域面积求差，然后将差值除以采集间隔时间，得出最高温度变化速度以及面积扩展速度，将这些数据与标准的设定值进行比较，如果某个数据超过标准的设定值，启动报警装置，发出警报。本发明将温度的变化状态的过程作为监控对象，能监控监测对象的温度变化过程，通过与监测对象设定的正常参数进行实时比较，在发生异常的过程中就启动报警，从而大大提前异常报警的时间。

权利要求

1.一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法，其特征在于，在监控场所通过一个以上的红外摄像装置对监控目标按设定的频率进行采样，采样的图像通过红外图像采集装置处理为图像数据，所述图像数据进入到数据处理中心，数据处理中心对红外图像的最高温度、高温区域进行计算，并与上一幅图像中的最高温度、高温区域面积求差，然后将差值除以采集间隔时间，得出最高温度变化速度以及面积扩展速度，将这些数据与标准的设定值进行比较，如果某个数据超过标准的设定值，启动报警装置，发出警报；所述数据处理中心的处理包括如下步骤：

1)读取红外数据图像；

2)通过对图像的分析，得到图像中最高温度Ti与图像中小于最高温度Ti设定值T度之间的区域面积Si，所述的设定值T度为3度以上的温度；

3)判断图像中最高温度Ti是否小于设定的报警温度Tb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

4)判断图像中最高温度Ti是否大于设置的警报温度Tj，是则进入下一步骤，否则返回步骤1)；

5)判断步骤2)所述的区域面积Si是否小于设定的高温区报警面积Sb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

6)求出温度升高速度Vt，所述的求出温度升高速度Vt是采用如下公式得到：Vt＝(Ti－Ti-1)/Δt

其中，Ti-1为上一个采集周期图像最高温度，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔；

7)判断温度升高速度Vt是否小于温度变化速度设定阈值Vbt，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

8)求出高温区面积扩散速度Vm，所述的求出高温区面积扩散速度Vm是采用如下公式得到：Vm＝(Si－Si-1)/Δt

其中，Si-1为上一个采集周期图像中最高温度Ti-1与图像中小于最高温度Ti-1设定值T度之间的区域面积，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔；

9)判断高温区面积扩散速度Vm是否小于高温区面积变化速度设定阈值Vbm，是则返回步骤1)，否则进入步骤10)；

10)报警器报警后返回步骤1)。

说明书

一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种温度异常报警方法。特别是涉及一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法。

背景技术

[0002] 目前，在大型公共场所、高速列车、住所等有防火要求的场所，往往都采用烟雾报警器作为实时火灾监控装置【CN201410432571】。一旦烟雾达到一定的浓度，立即启动报警。也有的报警器采用CO2或者CO气体的浓度作为火灾的监控装置【203931082U】。也有利用红外检测设备进行报警的发明专利【CN201410414478】，利用红外摄像仪监控变压器，如果变压器温度超过正常范围，就可以报警。

[0003] 因为，传统的报警器烟雾的缺点是报警迟滞时间长，常常等到报警器响，火灾已经不可控；而红外，往往只是提供一个最高温度，温度达到或超过最高值报警，但是实际情况往往是在温度升高的过程中，温度变化速度已经预示着异常发生，而报警器需要异常积累到一定的程度才能启动报警器，导致报警延迟失去最佳的处置时机导致重大损失；而在有的场合，本身是存在高温的，高温面积或者高温面积扩散速度必须局限在一定范围内，虽然最高温度没有超出正常范围，但是高温区面积超过正常范围或高温面积扩散速度太快预示即将发生火灾，常规红外报警器没有监控此过程，报警器发出警报往往火势已经达到难以控制的程度，也会出现报警延迟从而失去最佳的处置机会导致人员伤亡和重大损失。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够监控温度和温度面积的变化进行报警的基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法。

[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法，在监控场所通过一个以上的红外摄像装置对监控目标按设定的频率进行采样，采样的图像通过红外图像采集装置处理为图像数据，所述图像数据进入到数据处理中心，数据处理中心对红外图像的最高温度、高温区域进行计算，并与上一幅图像中的最高温度、高温区域面积求差，然后将差值除以采集间隔时间，得出最高温度变化速度以及面积扩展速度，将这些数据与标准的设定值进行比较，如果某个数据超过标准的设定值，启动报警装置，发出警报。

[0006] 所述数据处理中心的处理包括如下步骤：

[0007] 1)读取红外数据图像；

[0008] 2)通过对图像的分析，得到图像中最高温度Ti与图像中小于最高温度Ti设定值T度之间的区域面积Si；

[0009] 3)判断图像中最高温度Ti是否小于设定的报警温度Tb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

[0010] 4)判断图像中最高温度Ti是否大于设置的警报温度Tj，是则进入下一步骤，否则返回步骤1)；

[0011] 5)判断步骤2)所述的区域面积Si是否小于设定的高温区报警面积Sb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

[0012] 6)求出温度升高速度Vt；

[0013] 7)判断温度升高速度Vt是否小于温度变化速度设定阈值Vbt，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

[0014] 8)求出高温区面积扩散速度Vm；

[0015] 9)判断高温区面积扩散速度Vm是否小于高温区面积变化速度设定阈值Vbm，是则返回步骤1)，否则进入步骤10)；

[0016] 10)报警器报警后返回步骤1)。

[0017] 步骤2)所述的设定值T度为3度以上的温度。

[0018] 其特征在于，步骤6)所述的求出温度升高速度Vt是采用如下公式得到：

[0019] Vt＝(Ti－Ti-1)/Δt

[0020] 其中，Ti-1为上一个采集周期图像最高温度，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔。

[0021] 其特征在于，步骤8)所述的求出高温区面积扩散速度Vm是采用如下公式得到：

[0022] Vm＝(Si－Si-1)/Δt

[0023] 其中，Si-1为上一个采集周期图像中最高温度Ti-1与图像中小于最高温度Ti-1设定值T度之间的区域面积，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔。

[0024] 本发明的一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法，将温度的变化状态的过程作为监控对象，能监控监测对象的温度变化过程，包括最高温度、温度升高速度、高温区面积及扩展速度，通过与监测对象设定的正常参数进行实时比较，从而在发生异常的过程中就启动报警，从而大大提前异常报警的时间，为采取有效的处置措施提供宝贵的时间，从而将异常及时消除，避免人员伤亡和重大财产损失。同时，此装置也可以用于一些关键设备的温度状态监控，通过监控过程温度变化状况而判断设备的工作状态，提前给出异常的报警提示。

附图说明

[0025] 图1是本发明所用的监控系统；

[0026] 图2是本发明一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法流程图；

[0027] 图中

[0028] 1：红外摄像装置                  2：红外图像采集装置

[0029] 3：数据处理中心                  4：人机交互装置

[0030] 5：报警装置

[0031] 图3是获得图像中最高温度区域和小于最高温度Ti设定值T度之间区域面积Si的流程。

具体实施方式

[0032] 下面结合实施例和附图对本发明的一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法做出详细说明。

[0033] 本发明的一种基于红外摄像的温度过程监控的火灾智能报警方法，是在设置有如图1所示的智能报警系统进行的，通过一个以上的红外摄像装置1对监控目标按设定的频率进行采样，采样的图像通过红外图像采集装置2处理为图像数据，所述图像数据进入到数据处理中心3，数据处理中心对红外图像的最高温度、高温区域进行计算，并与上一幅图像中的最高温度、高温区域面积求差，然后将差值除以两次图像采集的间隔时间，得出最高温度变化速度以及面积扩展速度，将这些数据与标准的设定值进行比较，如果某个数据超过标准的设定值，启动报警装置5，发出警报。所述的监控系统还包括有人机交互装置4。

[0034] 如图2所示，所述数据处理中心的处理包括如下步骤：

[0035] 1)红外摄像仪采集红外图像送入构成红外图像采集装置的采集卡，即由采集卡读取红外数据图像，转换成图像数据送入数据处理中心；

[0036] 2)数据处理中心根据图像颜色值，对图像的分析，得到图像中最高温度Ti和图像中小于最高温度Ti设定值T度之间的区域面积Si，所述的设定值T度定为3度以上的温度。

[0037] 具体采用如图3所示的现有技术，包括：

[0038] (1)根据红外摄像装置的参数计算每个像素点的温度；

[0039] (2)计算出温度最大值；

[0040] (3)计算出温度比最高温度低T度的像素点个数，转换成面积。

[0041] 3)判断图像中最高温度Ti是否小于设定的报警温度Tb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)；

[0042] 4)判断图像中最高温度Ti是否大于设置的警报温度Tj，是则进入下一步骤，否则不予关注，返回步骤1)重新采集，如果大于设置的警报温度Tj，此时报警的条件与高温区面积、温度变化速度和面积扩展速度有关；

[0043] 5)判断步骤2)所述的区域面积Si是否小于设定的高温区报警面积Sb，是则进入下一步骤，否则进入步骤10)计算温度的变化速度；

[0044] 6)求出温度升高速度Vt；

[0045] 所述的求出温度升高速度Vt是采用如下公式得到：

[0046] Vt＝(Ti－Ti-1)/Δt

[0047] 其中，Ti-1为上一个采集周期图像最高温度，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔。

[0048] 7)判断温度升高速度Vt是否小于温度变化速度设定阈值Vbt，是则进入下一步骤，计算面积变化的速度，否则进入步骤10)；

[0049] 8)求出高温区面积扩散速度Vm；

[0050] 所述的求出高温区面积扩散速度Vm是采用如下公式得到：

[0051] Vm＝(Si－Si-1)/Δt

[0052] 其中，Si-1为上一个采集周期图像中小于最高温度Ti-1设定值T度之间的区域面积，Δt为相邻两次图像采集之间的时间间隔。

[0053] 9)判断高温区面积扩散速度Vm是否小于高温区面积变化速度设定阈值Vbm，是则返回步骤1)，否则，意味着温度扩展面积增大超过允许值，进入步骤10)；

[0054] 10)报警器报警后返回步骤1)重新采集。

[0055] 举例说明：假设用此智能报警系统监控一厨房的燃气灶，厨房中，燃气灶是允许有一定的面积的高温，可以设定一个报警温度，设定警戒的区域面积。设定警戒的区域面积是因为如果火势发生蔓延，即使温度没有超过报警温度，也会发生报警。因为传统烟雾传感器，需要烟雾达到一定浓度，一旦报警，火势已经蔓延开了，这种可以在火势开始蔓延或者温度急剧升高的过程中，及时报警。先采集多张正常使用时最大的火力时的红外图像，分析出正常工作时，最高温度、高温区域面积、温度变化速度以及面积扩展速度，然后将正常过程中值作为相应的设定值，监控过程中，高温区面积扩大超出正常范围或者扩展速度过快，立即启动报警装置。

[0056] 或者针对某一设备，先采集正常温度和面积变化的图像，然后分析出正常的温度变化速度和高温面积变化速度，将这些数据作为设定值，如果设备在工作过程中，温度速度变化率或者高温面积变化率超过一设定值，就发生异常报警。