科创中国

一、项目背景

近年来我国对于高大空间建筑火灾监控研究取得了一定成果，其中，自动消防炮作为集探测、定位、扑救与一体的只能灭火系统具有广阔的发展前景。在一些无人看守的重点保护区域，对消防炮的技术要求也越来越高。近年来，随着各种火灾传感器技术的发展，目前市场上的自动跟踪定位射流灭火装置多为基于紫外火焰传感器和红外火焰传感器，此类传感器一般比较敏感，对声音、电磁波以及震动十分敏感，存在一定的误报率，使用环境受到一定的限制。当灭火装置在距离火灾较近或保护区域内出现多火源时，则存在红外热释电器件过饱和，不能准确探测和定位火源的缺陷，同时也无法判断火势的大小。视频图像技术引入到火灾监控中，可以有效解决高大空间火灾自动识别和火源定位的问题。

消防炮灭火是大空间建筑和野外环境最好的灭火方式，采用具有火灾自动探测功能的消防水炮系统是一个较好的方案。现有的消防水炮由于自身并没有自动搜索识别火焰、自动定位功能，一般只能在火灾发展到被人或其他火灾探测器发现后，人工启动按钮进行喷水灭火。一些线控或遥控的电动消防炮往往只具有简单的操纵功能，在操纵指令下实现水平和俯仰角度的认为调节，不能自动对准火焰，因此在无人值守的大空间和需要重点保护的场所，特别需要安装具有自动定位灭火功能的消防水炮。自动消防水泡系统的工作原理是通过前端探测系统采集县城可见光图像和红外图像，中央控制器采用图像处理的手段对发生在控制区内的火灾进行侦测和定位，打开相应的联动设备并控制水炮进入喷水灭火操作。前端探测系统现阶段普遍采用由普通彩色CCD摄像机和带红外滤镜的CCD摄像机组成的双波段图像型探测器。先由视频采集卡将拍摄到的监视现场的彩色和红外图像传入计算机，只有使用图像处理算法，从单幅图像和图像序列中识别是否有火灾发生。确认火灾真实发生后，消防系统将会自动计算火灾的空间位置，并自动启动报警和消防炮灭火系统。其中关键点是消防水炮如何自动定位。

二、技术方案

现阶段消防水炮自动定位方式主要有两种：一是获得火源坐标后，将水炮炮头对准火源进行直射；二是建立消防炮参数数据库，得到消防炮的俯仰角度。第一种方式比较适合近距离火源灭火，对远距离火源灭火时，会产生较大的误差，默认消防水炮的喷射水流为直线，而在实际使用中喷射水流受万有引力的影响为抛物线，水流落点距火源有很大的距离，经过修正后比较适用于近距离以及室内的灭火作业；第二种方式在建立消防炮参数数据库时，一般只有各自俯仰角度单独的一组方程，没有考虑到消防炮的水压、流量等参数的影响。这两种方式各有优缺点，在一定程度上都可以解决问题。但是在外界条件变化时，例如：火灾现场有大风，供水管道压力不足等因素都会影响水炮喷射水流的轨迹，对远距离火源灭火时，产生的误差会更加严重。当火灾现场有障碍物遮挡水流时，更是无法进行灭火。究其原因，是因为没有对水流是否喷射到火源上进行动态的评判。

三、技术优点

针对消防炮智能化的发展趋势，提出了一种基于视觉的消防炮射流轨迹识别模拟实验装置及方法，可对消防炮的智能化识别及控制进行模拟实验，从而对现存基于视觉的识别方式进行有效监测以及优化设计出一种快速有效的控制方式。针对消防炮的两个自由度使用大力矩两轴云台进行模拟实现，合理的模拟了消防炮实际工作方式，对可直接研究适用于消防炮的控制方案，同时可调水泵可改变水泵流量大小，通过改变流量大小可模拟控制方案在不同工况下的控制效果，对实际使用有着很好的借鉴作用。采用可移动相机支架也可以研究最佳的摄像头安装位置。