具有定位功能的火灾监控装置和火灾监控系统

摘要

本发明提供一种具有定位功能的火灾监控装置和火灾监控系统，通过在监控摄像头拍摄方向上设置聚合物稳定胆甾相液晶光阀，通过切换液晶光阀的显示状态，在不影响火灾监控的前提下，实现拍摄状态的变更；另外，当火灾发生时，将液晶光阀切换至磨砂状态，移动监控摄像头以拍摄多个位置的视频图像，对视频图像中的亮点分布情况进行分析，计算各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

说明书

技术领域

本发明涉及液晶光阀技术领域，具体而言涉及一种具有定位功能的火灾监控装置和火灾监控系统。

背景技术

目前，日常生活中使用的监控摄像头是通过采用实时拍摄指定区域的视频图像，再通过人工分析视频图像以达到监控目的，人力成本较高。

为了减少人力成本，人们提出通过在服务器中设置专业的图像分析软件，对监控摄像头拍摄的视频图像进行分析从而达到自动预警的目的，但这一方式同样存在以下问题：

第一，为了实现准确预警，必须采用较为专业的图像分析软件，成本较高，且存在一定的误报、漏报。

第二，当火灾发生时，用户只能通过视频图像中的场景信息结合对应摄像头的位置来分析着火点的大致位置，当用户不了解场景、或者场景遭到破坏时，则很难定位着火点位置，同时，这需要用户长期观察视频图像，耗时耗力。

另外，有时用户为了隐私需求，不希望被拍摄到，通常会选择关闭监控摄像头，但关闭的监控摄像头在火灾发生时无法起到监控作用，更无法确定着火点位置。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有定位功能的火灾监控装置和火灾监控系统，通过在监控摄像头拍摄方向上设置聚合物稳定胆甾相液晶光阀，通过切换液晶光阀的显示状态，在不影响火灾监控的前提下，实现拍摄状态的变更；另外，当火灾发生时，将液晶光阀切换至磨砂状态，移动监控摄像头以拍摄多个位置的视频图像，对视频图像中的亮点分布情况进行分析，计算各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

为达成上述目的，本发明提及一种具有定位功能的火灾监控装置，所述火灾监控装置包括弧形导轨、支撑架、移动单元、监控摄像头、聚合物稳定胆甾相液晶光阀、处理器；

所述监控摄像头、聚合物稳定胆甾相液晶光阀固定安装在支撑架上，均与处理器电连接；

所述支撑架通过移动单元安装在弧形导轨上；

所述移动单元与处理器电连接，根据处理器的控制指令以推动支撑架沿着弧形导轨移动；

所述监控摄像头用以实时拍摄一指定区域的视频图像，并且将拍摄的视频图像发送至处理器；

所述聚合物稳定胆甾相液晶光阀位于监控摄像头拍摄方向上，被设置成根据处理器的控制指令切换显示状态，所述显示状态至少包括磨砂状态和透明状态两种；

所述处理器内安装有一图像处理软件以对监控摄像头拍摄的视频图像进行实时分析：

当聚合物稳定胆甾相液晶光阀切换成磨砂状态时，如果监控摄像头拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值，所述处理器生成位置信息采集指令，驱使移动单元推动支撑架沿着弧形导轨移动，以获取监控摄像头在弧形导轨不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况；

所述处理器根据监控摄像头在弧形导轨不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况以计算弧形导轨各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

将PSCT光阀安装在监控摄像头前方，当PSCT光阀处于通电状态时，PSCT光阀呈透明状态，监控摄像头能够实时拍摄监控区域的实际画面，并且此时也可以对火灾进行监控；在不希望被监控可视画面的情况下，将PSCT光阀切换成断电状态，PSCT光阀呈磨砂状态，可见光难以穿过PSCT光阀到达监控摄像头，相当于监控摄像头被遮挡住，起到隐私保护的作用，但此时如果有火灾发生，仍会有大量的近红外区域的光线穿过PSCT光阀到达监控摄像头处，在监控画面中会出现明显的亮点，从而发出警报。

由于红外光在空气中传播具有损耗，传播距离越远，损耗越大，因此，拍摄位置距离着火点越远，视频图像上的光强值越低，在通过视频图像上的光强值计算出对应拍摄位置和着火点的距离之后，拍摄位置的坐标是确定的，再通过三个或者三个以上拍摄位置和着火点的距离值，即可以计算出着火点的坐标。

将监控摄像头安装在弧形导轨上，响应于监控到有火灾发生，监控摄像头沿弧形导轨移动，连续拍摄多个位置的由火灾引起的红外图像，通过计算图像上的着火点亮度值，估算出着火点和对应拍摄位置的距离值，再根据距离值计算着火点坐标，便于用户快速定位着火点，进行相应处理。

基于前述火灾监控装置，本发明还提及一种具有定位功能的火灾监控系统，所述火灾监控系统包括N个具有定位功能的火灾监控装置、N个远距离无线感知单元、管理服务器。

所述具有定位功能的火灾监控装置和远距离无线感知单元一一对应连接，所述N个具有定位功能的火灾监控装置与管理服务器连接。所述N为大于等于2的正整数。

当所述火灾监控装置处于休眠状态时，该火灾监控装置被设置成定期驱动其所对应的远距离无线感知单元进行广播，以对设定范围内的处于工作状态的其他火灾监控装置进行侦听：

1)如果设定范围内存在至少一台处于工作状态的火灾监控装置、并且没有发现着火点，所述火灾监控装置继续休眠，否则，所述火灾监控装置启动、并且维持其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀为磨砂状态。

2)如果发现其中一个火灾监控装置拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值时，启动火灾监控装置，执行着火点定位流程。

通过布设多个火灾监控装置和远距离无线感知单元，实现大范围的有效、精确监控。多个火灾装置之间通过远距离无线感知单元进行通讯，确认对方工作状态以及是否发生火灾，根据通讯结果自动调整自身工作状态，无需再经由管理服务器，即可实现前端智能控制。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

1)通过在监控摄像头拍摄方向上设置聚合物稳定胆甾相液晶光阀，通过切换液晶光阀的显示状态，在不影响火灾监控的前提下，实现拍摄状态的变更。

2)当火灾发生时，切换液晶光阀的显示状态，对火灾进行有效监控。

3)当火灾发生时，移动监控摄像头以拍摄多个位置的视频图像，对视频图像中的亮点分布情况进行分析，计算各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

4)通过布设多个火灾监控装置和远距离无线感知单元，实现大范围的有效、精确监控。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的具有定位功能的火灾监控装置的结构示意图。

图2是本发明的PSCT光阀的光线透过率示意图。

图3是本发明的具有定位功能的火灾监控系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1，本发明提出一种具有定位功能的火灾监控装置100，所述火灾监控装置100包括弧形导轨60、支撑架40、移动单元50、监控摄像头20、聚合物稳定胆甾相液晶光阀10、处理器30。

所述监控摄像头20、聚合物稳定胆甾相液晶光阀10固定安装在支撑架40上，均与处理器30电连接。优选的，支撑架40具有一中空线管，连接线路可以安装在线管内，更加优选的，线管防火、防水、耐热，以保护线路不被轻易损坏。

所述支撑架40通过移动单元50安装在弧形导轨60上。

所述移动单元50与处理器30电连接，根据处理器30的控制指令以推动支撑架40沿着弧形导轨60移动。

所述监控摄像头20用以实时拍摄一指定区域的视频图像，并且将拍摄的视频图像发送至处理器30。所述指定区域为该监控摄像头20的监控区域。

所述聚合物稳定胆甾相液晶光阀10位于监控摄像头20拍摄方向上，被设置成根据处理器30的控制指令切换显示状态，所述显示状态至少包括磨砂状态和透明状态两种。

结合图2，PSCT光阀具有如下特性：

在通电状态下，对于400nm-760nm的可见光区域的光线其透过率很高，不影响正常的视频监控。

在断电状态下，对于400nm-760nm的可见光区域的光线透过率很低，可完全遮蔽摄像头的可视画面，但此时其对于760nm-1200nm的近红外区域的透过率仍然很高。

利用PSCT光阀的这一特性，本发明提出，将PSCT光阀安装在监控摄像头20前方，当PSCT光阀处于通电状态时，PSCT光阀呈透明状态，监控摄像头20能够实时拍摄监控区域的实际画面，并且此时也可以对火灾进行监控；在不希望被监控可视画面的情况下，将PSCT光阀切换成断电状态，PSCT光阀呈磨砂状态，可见光难以穿过PSCT光阀到达监控摄像头20，相当于监控摄像头20被遮挡住，起到隐私保护的作用，但此时如果有火灾发生，仍会有大量的近红外区域的光线穿过PSCT光阀到达监控摄像头20处，在监控画面中会出现明显的亮点，从而发出警报。

PSCT光阀在两种显示状态之间的切换速度极快，均在毫秒级别，用户可以根据实际需要快速切换监控状态。

所述处理器30内安装有一图像处理软件以对监控摄像头20拍摄的视频图像进行实时分析，当PSCT光阀处于通电状态时，对监控摄像头20拍摄的可视画面进行分析，当PSCT光阀处于断电状态时，对监控摄像头20拍摄的画面上的亮点分布情况进行分析。

优选的，当聚合物稳定胆甾相液晶光阀10切换成磨砂状态时，如果监控摄像头20拍摄的视频图像中出现出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值，所述处理器30生成警报信号。

具体的，所述火灾监控装置100设置有一警报器。

所述警报器与处理器30电连接，响应于处理器30生成警报信号，发出声光警报。

设置预警光强阈值的目的是为了减少误报率，预警光强阈值可以根据实际情况由用户自行设定，例如，当监控区域的环境光中包含有较高的近红外光线时，可以设置较高的预警光强阈值，当监控区域的环境光中包含较少的近红外光线时，设置较低的预警光强阈值等等。

基于前述原理，在一些例子中，所述聚合物稳定胆甾相液晶光阀10被设置成根据处理器30的控制指令切换显示状态是指：

1)当监控摄像头20处于工作状态时，如果其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀10处于透明状态，则按设定周期将其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀10切换成磨砂状态、以及在切换后的设定时间内维持磨砂状态。

2)当监控摄像头20处于工作状态时，如果其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀10处于磨砂状态，则维持磨砂状态，直至接收到显示状态切换指令。

当PSCT光阀处于透明状态时，要分析是否发生火灾，通常采用人工查看视频图像、或者通过图像分析软件分析视频图像中是否出现火情图案等方法来实现火灾监控，为此，本发明设置如下：

通过周期性的切换PSCT光阀的状态，通过分析磨砂状态下视频图像的亮点情况，以检测是否发生火灾，无需用户再对视频图像进行人工处理、或者火情图案比对，节约人力，降低成本。

在一些例子中，所述火灾监控装置100具有一光阀状态控制按键，所述光阀状态控制按键与处理器30电连接，用户通过控制光阀状态控制按键，以实现对光阀显示状态的自由切换。

在另一些例子中，所述火灾监控装置100具有一通讯单元，所述通讯单元与处理器30电连接，用户通过通讯单元对PSCT光阀的显示状态、监控摄像头20的开关状态等等进行切换。

优选的，所述通讯单元采用无线通讯模块，例如wifi通讯模块、蓝牙通讯模块、红外通讯模块、射频通讯模块等等。更加优选的，所述光阀状态控制按键可以和监控摄像头20的开关按键设置在一起，设计成遥控器形态，便于用户使用。

为了便于识别监控摄像头20的拍摄状态，所述火灾监控装置100具有一光阀状态指示单元，所述光阀状态指示单元与处理器30电连接，例如，采用一指示灯作为光阀状态指示单元，PSCT光阀处于通电状态时，指示灯亮，PSCT光阀处于断电状态时，指示灯熄灭。

本发明所提及的火灾监控装置100具有定位功能，具体实现过程如下：

当聚合物稳定胆甾相液晶光阀10切换成磨砂状态时，如果监控摄像头20拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值，所述处理器30生成位置信息采集指令，驱使移动单元50推动支撑架40沿着弧形导轨60移动，以获取监控摄像头20在弧形导轨60不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况。

优选的，所述亮点分布情况包括视频图像中的亮点数量、每个亮点面积的、每个亮点的光强值。

所述处理器30根据监控摄像头20在弧形导轨60不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况以计算弧形导轨60各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

由于红外光在空气中传播具有损耗，传播距离越远，损耗越大，因此，拍摄位置距离着火点越远，视频图像上的光强值越低，在通过视频图像上的光强值计算出对应拍摄位置和着火点的距离之后，拍摄位置的坐标是确定的，再通过三个或者三个以上拍摄位置和着火点的距离值，即可以计算出着火点的坐标。

采用弧形导轨60也是基于这一原理，比之直线导轨，采用弧形导轨60更容易加大距离值之间的差值，易于确定着火点坐标。

因此，本发明最关键的技术点在于通过拍摄的视频图像计算弧形导轨60各个位置和着火点的距离，下面通过其中的一个例子来对这一技术点做进一步阐述。

在一些例子中，所述处理器30根据监控摄像头20在弧形导轨60不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况以计算弧形导轨60各个位置与着火点的距离是指：

将监控摄像头20拍摄的视频划分成连续的若干个视频帧。

分析连续的视频帧，确定着火点数量、每个着火点在视频帧中的位置、是否存在障碍物、每个着火点的光强值。

针对每个着火点，根据设定的筛选规则，从连续拍摄的视频帧中选择一组视频帧作为待分析图像组。

从待分析图像组中选取至少三幅拍摄位置间隔大于设定距离阈值的视频图像作为分析图像，分析每幅分析图像上着火点的光强值，结合红外光衰减规则，将光强值换算成与视频图像对应的拍摄位置和着火点位置的距离。

如前所述，拍摄位置间隔越大，越容易加大几个拍摄位置与着火点的距离值之间的差值，越容易确定着火点位置。

选择待分析图像组的目的是为了更加精确的计算着火点，例如，某两个拍摄位置A和B，其中拍摄位置A的拍摄路径上出现了障碍物，拍摄位置B的拍摄路径上没有障碍物，那么在拍摄位置A所拍摄的视频图像上的光强值的衰减同时受障碍物和传播距离影响，在拍摄位置B所拍摄的视频图像上的光强值的衰减只受传播距离影响，此时，拍摄位置A和B无法同时作为参考位置来计算着火点距离。即：

选做定位参考位置的拍摄位置，所拍摄的视频图像上的光强值的衰减因素相同。

例如，分析每张视频帧中所述着火点的光强值，将其与前一幅视频帧做比对，当前后两幅视频帧的衰减因素相同时，光强值的变化是平缓的，而一旦光强值出现突变，例如光强值的变量的绝对值大于设定变量阈值，则判定衰减因素发生变动，比如出现或者移除了障碍物。

根据衰减因素，将连续拍摄的视频帧根据时间段划分成若干组，计算每组视频帧上着火点的光强值，同组视频帧的衰减因素相同。

应当理解，视频帧的组类划分只受衰减因素影响，拍摄时间可以不连续。例如，监控摄像头20从左端向右端移动，在当监控摄像头20位于左端时，监控摄像头20和着火点之间不存在障碍物，当监控摄像头20移动到中段时，障碍物出现并逐渐增大遮挡范围，当监控摄像头20从中段向右端移动时，障碍物逐渐减小遮挡范围直至消失，那么，在定位分析时，左端和右端的视频帧的衰减因素相同，可以作为同组视频帧作进一步分析。

在满足着火点的光强值大于最小光强值分析阈值的前提条件下，选择拍摄位置范围最大的一组视频帧作为待分析图像组，以便于计算着火点位置。

移动单元50具有多种实现方式，只需要实现推动支撑架40沿导轨自由移动即可。

例如，所述移动单元50包括电机、传动机构、移动组件。

所述支撑架40通过移动组件安装在弧形导轨60上。

所述电机包括驱动部和输出轴，电机的输出轴通过传动机构与支撑架40连接，电机的驱动部与处理器30电连接。

所述电机的驱动部根据处理器30的控制指令调整电机输出轴的转速，以使传动机构推动支撑架40沿弧形导轨60移动。

移动组件包括半包在导轨内的滑轮、滚轮等。

结合图3，基于前述火灾监控装置100，本发明还提及一种具有定位功能的火灾监控系统，所述火灾监控系统包括N个具有定位功能的火灾监控装置100、N个远距离无线感知单元200、管理服务器300。

所述火灾监控装置100的处理器30响应于获取到着火点坐标，将获取的着火点坐标发送至管理服务器300和/或指定的客户端，使用户可以迅速获知着火地点，对着火点进行处理。

本发明所提及的火灾监控系统适于对大范围的同一空间进行火灾监控。每个火灾监控装置100由于距离问题，在PSCT光阀处于透明状态时，监控视频中，近处的图像清晰，远处的图像模糊，对火情图像的比对不利；但在PSCT光阀处于磨砂状态时，可以通过检测红外光光强来判断是否出现了着火点，误判率较低，能够准确监控的范围比PSCT光阀处于透明状态时大。

对于一个火灾监控系统，其只需要有一个或者一个以上的火灾监控装置100在工作即可。因此本发明设定如下：

所述具有定位功能的火灾监控装置100和远距离无线感知单元200一一对应连接，所述N个具有定位功能的火灾监控装置100与管理服务器300连接。

远距离无线感知单元200可以采用基于433MHz的无线通讯等。

当所述火灾监控装置100处于休眠状态时，该火灾监控装置100被设置成定期驱动其所对应的远距离无线感知单元200进行广播，以对设定范围内的处于工作状态的其他火灾监控装置100进行侦听：

如果设定范围内存在至少一台处于工作状态的火灾监控装置100、并且没有发现着火点，所述火灾监控装置100继续休眠，否则，所述火灾监控装置100启动、并且维持其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀10为磨砂状态。

当其中一个所述火灾监控装置100拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值时，驱动其所对应的远距离无线感知单元200进行广播，通知设定范围内的其他火灾监控装置100启动，执行着火点定位流程。

所述管理服务器300接收所有火灾监控装置100发送的着火点坐标，根据设定的统计规则进行统计，将统计结果经显示装置显示、和/或发送至指定的客户端。

用户根据自身需要选择其中一个或者多个火灾监控装置100处于工作状态，在此期间，其他火灾监控装置100处于休眠状态。而当出现火灾时，发现火灾的火灾监控装置100将广播火灾信息，其他处于休眠状态的火灾监控装置100在下一次广播时，将会接收到该火灾信息，自动启动并对对着火点位置进行分析。通过多个火灾监控装置100的分析结果，管理服务器300可以根据统计结果对着火点位置进行更加精确的定位。

例如，统计所有火灾监控装置100发送的着火点位置，统计不同着火点位置出现的次数，选择出现次数最高的一组作为确定的着火点位置，采用该方法可以避免因为其中一些火灾监控装置100由于某些因素导致的着火点位置计算错误带来的影响。

由前述可知，在火灾未发生时，无需所有火灾监控装置100全部处于工作状态，节约能源，当火灾发生后，位于现场的火灾监控装置100将自行启动，直接将分析结果发送至管理服务器300，无需通过后台的管理服务器300对火灾监控装置100下达启动指令，加快了数据处理速度。

结合图3，本发明提及一种具有定位功能的火灾监控系统，所述火灾监控系统包括N个具有定位功能的火灾监控装置100、N个远距离无线感知单元200、管理服务器300。

所述具有定位功能的火灾监控装置100和远距离无线感知单元200一一对应连接，所述N个具有定位功能的火灾监控装置100与管理服务器300连接。

当所述火灾监控装置100处于休眠状态时，该火灾监控装置100被设置成定期驱动其所对应的远距离无线感知单元200进行广播，以对设定范围内的处于工作状态的其他火灾监控装置100进行侦听：

1)如果设定范围内存在至少一台处于工作状态的火灾监控装置100、并且没有发现着火点，所述火灾监控装置100继续休眠，否则，所述火灾监控装置100启动、并且维持其所对应的聚合物稳定胆甾相液晶光阀10为磨砂状态。

2)如果发现其中一个所述火灾监控装置100拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值时，启动火灾监控装置100，执行着火点定位流程。

结合图1，所述火灾监控装置100包括弧形导轨60、支撑架40、移动单元50、监控摄像头20、聚合物稳定胆甾相液晶光阀10、处理器30。

所述监控摄像头20、聚合物稳定胆甾相液晶光阀10固定安装在支撑架40上，均与处理器30电连接。

所述支撑架40通过移动单元50安装在弧形导轨60上。

所述移动单元50与处理器30电连接，根据处理器30的控制指令以推动支撑架40沿着弧形导轨60移动。

所述监控摄像头20用以实时拍摄一指定区域的视频图像，并且将拍摄的视频图像发送至处理器30。

所述聚合物稳定胆甾相液晶光阀10位于监控摄像头20拍摄方向上，被设置成根据处理器30的控制指令切换显示状态，所述显示状态至少包括磨砂状态和透明状态两种。

所述处理器30内安装有一图像处理软件以对监控摄像头20拍摄的视频图像进行实时分析。

当聚合物稳定胆甾相液晶光阀10切换成磨砂状态时，如果监控摄像头20拍摄的视频图像中出现亮点，并且亮点处的光强超出预警光强阈值，所述处理器30生成位置信息采集指令，驱使移动单元50推动支撑架40沿着弧形导轨60移动，以获取监控摄像头20在弧形导轨60不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况。

优选的，所述火灾监控装置100的处理器30响应于获取到着火点坐标，将获取的着火点坐标发送至管理服务器300和/或指定的客户端。更加优选的，所述管理服务器300接收所有火灾监控装置100发送的着火点坐标，根据设定的统计规则进行统计，将统计结果经显示装置显示、和/或发送至指定的客户端。

所述处理器30根据监控摄像头20在弧形导轨60不同位置上拍摄的视频图像的亮点分布情况以计算弧形导轨60各个位置与着火点的距离，获取着火点坐标。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。