[发明专利]基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统及探测方法

权利要求书

1.一种基于图像采集的测温式电气火灾预警方法，采用基于图像采集的测温式电气火灾预警探测系统进行，所述系统包括控制器、若干探测器和若干感温贴片；控制器与若干探测器之间采用CAN总线通信，探测器与感温贴片之间无接触；所述感温贴片采用基于温致变色材料制成的二元颜色可逆感温贴片，应用时粘贴在探测器视野中需要监测的触点或触点近旁；

所述探测器包括探测镜头(301)、带有可更换镜头接口(302)的CMOS成像模组(303)、主控芯片(304)、LED照明模块(305)、光敏模块(306)和第一CAN总线接口(308)；探测镜头(301)安装于CMOS成像模组(303)的镜头接口(302)上，并且探测镜头(301)可更换；CMOS成像模组(303)、LED照明模块(305)和光敏模块(306)均与主控芯片(304)连接，主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)与控制器连接；CMOS成像模组(303)用于完成对探测镜头(301)视野中场景成像；主控芯片(304)用于以固定周期触发LED照明模块(305)和CMOS成像模组(303)，并将采集到的图像进行分析，判断感温贴片温度是否超温，如果超温则通过第一CAN总线接口(308)将报警信号和图像数据发送给控制器；所述主控芯片(304)为自带存储器的单片机，或包括单片机和与该单片机连接的外扩存储器；光敏模块(306)用于判别采集图像时是否有照明，当LED照明模块(305)被触发或者外界环境光充足时，光敏模块(306)无输出，否则光敏模块(306)向主控芯片(304)发送故障报警信息，再由主控芯片(304)通过第一CAN总线接口(308)将该故障报警信息上报给控制器；

所述控制器包括核心计算模块、IO扩展模块、SD存储模块和LCD显示模块；核心计算模块用于完成控制器的所有分析计算功能；核心计算模块通过IO扩展模块连接探测器和SD存储模块；LCD显示模块通过其自有的TTL通信接口连接核心计算模块，用于显示人机交互界面；

所述IO扩展模块包括第二CAN总线接口、SD卡接口、RJ45以太网接口和USB接口；核心计算模块通过第二CAN总线接口连接探测器的第一CAN总线接口(308)，与探测器进行通信；核心计算模块通过SD卡接口接入SD存储模块，通过RJ45以太网接口连接互联网，通过USB接口接入外置键盘和鼠标；

所述探测器还包括一个PCB基板(307)；CMOS成像模组(303)、主控芯片(304)、LED照明模块(305)、光敏模块(306)和第一CAN总线接口(308)均安装在所述PCB基板(307)上，其中LED照明模块(305)采用多个LED灯珠排布成环状、并将CMOS成像模组(303)围绕其中；光敏模块(306)位于COMS芯片模组的一侧；

该系统还包括2自由度视角调节架，用于安装固定探测器和调节探测器视角，包括固定底座(309)、第一角度调节机构(310)和第二角度调节机构(311)；探测器固定连接在第二角度调节机构(311)上，第二角度调节机构(311)转动连接在第一角度调节机构(310)上，第一角度调节机构(310)转动连接在固定底座(309)上；第一角度调节机构(310)和第二角度调节机构(311)的角度调节方向垂直；

所述固定底座(309)为U型板，第一角度调节机构(310)为一个T型板，第二角度调节机构(311)为一个直条板；T型板上相对的两端通过一个第一角度调节螺栓(312)转动连接于U型板的两个侧臂上，直条板的中部通过一个第二角度调节螺栓(313)转动连接于T型板的第三端，PCB基板(307)的两端通过两个基板固定螺栓(314)固定连接在直条板的两端；

其特征在于：该方法包括初始化过程和监测过程两部分，具体如下：

步骤1：系统上电开机；

步骤2：探测器进入初始化状态，并等待控制器指令；判断控制器发送的首条指令是指示探测器选择根据控制器信息完成初始化还是选择根据探测器自身存储的信息完成初始化；

步骤3：探测器接收控制器指令，若控制器的指令为指示探测器根据控制器信息完成初始化，则执行步骤3.1，若控制器的指令为指示探测器根据探测器自身存储的信息完成初始化，则执行步骤3.2；

步骤3.1：探测器根据控制器指令完成初始化，进行感温贴片位置登记与更新，完成初始化，转入监测状态，执行步骤4；

感温贴片位置登记与更新的具体方法如下：

感温贴片位置登记的方法为：控制器向探测器发送图像采集上传指令，探测器在接收到指令后捕获一帧图像，将图像数据发送至控制器，控制器将接收到的图像数据显示在LCD显示模块上；操作人员通过鼠标选择图像帧中的感温贴片登记位置区域，该区域形状为矩形，将感温贴片变色区包含在内；控制器将操作人员的感温贴片位置选择信息，即矩形区域的坐标和宽高数据，记录在SD卡存储模块中；

感温贴片位置更新的方法为：操作人员通过控制器将感温贴片位置登记信息发送给相应的探测器，探测器将其记录在主控芯片的SRAM存储器和非易失性FLASH存储器中，初始化完成；

步骤3.2：探测器根据探测器自身FLASH存储器中存储的信息完成初始化，具体方法为：

探测器检测自身的FLASH存储器中是否存储有感温贴片位置登记信息；若有，则探测器从自身FLASH存储器中读取感温贴片位置登记信息，并将其写入SRAM存储器中，供监测时使用，进入监测状态，执行步骤4；若探测器FLASH存储器中没有存储任何感温贴片位置登记信息，则探测器向控制器发送无登记应答，并停留在初始化状态，等待控制器的指令；

步骤4：探测器进入温度监测状态，具体方法为：

根据所采用的感温贴片超温变色前后的颜色，预设两个色调区间，分别是感温贴片超温变色前的色调区间和超温变色后的色调区间，并将两个区间各自的范围边界值烧写在探测器FLASH存储器中；探测器周期性地采集图像，并将图像像素的RGB数据转换为色调数据，然后统计每一个登记位置区域内所有像素的色调值，判断该登记位置区域内分别在两个色调区间的像素个数与所设像素个数阈值的关系；

若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色前色调区间内的像素个数大于等于所设像素个数阈值，并且处在感温贴片超温变色后的色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，则该登记位置区域内温度正常；

若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色前色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，并且处在感温贴片超温变色后的色调区间内的像素个数小于所设像素个数阈值，则说明该登记位置区域内无感温贴片，探测镜头发生偏移或脏染，或者感温贴片表面有脏污，探测器向控制器发出偏移脏污故障报警信号，并将登记位置区域图像数据发送给控制器；

若登记位置区域内色调值处在感温贴片超温变色后色调区间内的像素个数大于等于所设像素个数阈值时，说明感温贴片温度已经发生异常，探测器向控制器发出超温报警信号，并将登记位置区域图像数据发送给控制器。