一种基于近红外图像处理的火灾探测装置的制作方法

本实用新型涉及火灾探测的技术领域，具体涉及一种基于近红外图像处理的火灾探测装置。

背景技术：

随着城市大空间建筑及地下管廊等建筑的数量增加，致灾因素明显增多，给消防安全带来了很大隐患，同时也给消防工作提出了更高的要求。

传统的烟雾、温度和火焰传感器在此类建筑物空间高度和跨度都很大的情况下完全达不到消防报警的要求。由于火焰传感器对火焰粒子进行电离来达到探测火灾目的，探测距离短，响应缓慢，在面对比较空旷和大型的环境时，往往会错失最佳的救援时间。而红外火灾监测系统因其价格昂贵，无法得到大规模的推广和使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于近红外图像处理的火灾探测装置，用以解决现有火焰传感器探测距离短、响应缓慢而导致错失最佳的救援时间的问题或者红外火灾监测系统因价格昂贵而无法得到大规模的推广和使用的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于近红外图像处理的火灾探测装置，所述火灾探测装置包括：

摄像头组件和红外滤光片，所述摄像头组件包括镜头，所述红外滤光片设置在所述镜头的采光方向上并用于滤除可见光；

所述摄像头组件，用于采集经所述红外滤光片滤除后的图像并将采集到的近红外图像信息发送至处理器；

处理器，与所述摄像头组件通讯连接，接收并处理所述摄像头组件发送的近红外图像信息。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述摄像头组件还包括底座，所述镜头设置在所述底座上；所述红外滤光片贴设在所述镜头上。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括：支撑杆以及与所述支撑杆连接的支撑板；所述摄像头组件贴设在所述支撑板上。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括：

固定件，所述固定件包括底板和罩设在所述底板上的支撑罩，所述固定件通过所述底板固定在所述支撑杆上；

所述支撑罩与所述底板形成密闭腔体。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述摄像头组件的底座设置在所述底板上，所述支撑罩对应所述镜头的采光方向设有开口，所述红外滤光片设置在所述开口处。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述红外滤光片设置在所述支撑罩的顶端，所述红外滤光片设置在所述支撑罩的内表面或外表面。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括：

主板，所述处理器设置在所述主板上。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括分别与所述摄像头组件和主板连接的排线，所述处理器通过所述排线与所述摄像头组件实现通讯。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括分别设在所述支撑板两相对侧的第一夹板和第二夹板；

所述红外滤光片一边与所述第一夹板连接，另一边与所述第二夹板连接，且所述红外滤光片垂直设置在与镜头的采光方向上。

在本实用新型所述的基于近红外图像处理的火灾探测装置中，优选地，所述火灾探测装置还包括遮光件，所述遮光件包覆在所述第一夹板、第二夹板、红外滤光片以及底座的外围，所述遮光件、第一夹板、第二夹板、红外滤光片以及底座形成密闭的腔体；

所述遮光件对应所述镜头的采光方向设有开孔，所述开孔大小与所述镜头上的镜片大小相同。

本实用新型具有如下优点：本方案可实现快速检测远距离的小面积火焰，探测角度大，抗干扰能力强，检测精度高，另外，本方案结构简单、成本低，可实现大规模的推广和使用。

附图说明

图1本实用新型基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例一的示意图。

图2本实用新型基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例二的示意图。

图3本实用新型基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例三的示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

参阅图1，图1为本实用新型提供的一种基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例一示意图。

如图1所示，在本实施例中，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置包括：摄像头组件、红外滤光片2以及处理器3，其中，摄像头组件包括镜头12，红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上用于滤除可见光，处理器3与摄像头组件通讯连接并与摄像头组件进行数据通信。

在本实施例中，红外滤光片2主要用于滤除可见光，通过将红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上，可将镜头12可采集的光线中的可见光滤除掉，最终使传输至镜头12的光线只有近红外光。优选地，本实施例的红外滤光片2可采用720nm的红外滤光片，如型号为Crazer IR720nm的红外滤光片，采用波长为720nm的红外滤光片可有效滤除可见光，降低了自然光线的干扰。

可以理解地，本实施例的红外滤光片2并不限于上述型号的红外滤光片，还可采用相同系列的红外滤光片。

进一步地，本实施例的红外滤光片2可直接贴设镜头12上，例如，可通过胶水直接将红外滤光片2贴覆在镜头12的镜片的外表面，或者通过透明双面粘将红外滤光片2贴覆在镜片的外表面。

在本实施例中，摄像头组件主要用于采集经红外滤光片2滤除可见光后的图像并将采集到的近红外图像信息，发送至处理器3。

优选地，本实施例的摄像头组件还包括底座11，该底座11用于支撑及固定镜头12。

可以理解地，本实用新型通过在镜头12的镜片表面设置红外滤光片2，经过红外滤光片2的处理，可以有效地滤除可见光，有效地排除人为走动干扰以及室内外灯光的影响，使得镜头12所采集到的光线即变为近红外光，提高检测火焰的精度，大大降低设备的误判率。

本实施例中，所采用的摄像头为普通的摄像头，如可以为微雪Raspberry Pi Camera OV5647的摄像头，该摄像头成本低、结构简单、响应速度快，通过在镜头12上加设红外滤光片2，即可实现大范围内远距离小型火灾的快速探测。换言之，本实用新型通过该种结构，相较于红外设备，不仅价格便宜，而且可以达到快速探测火焰的目的，采用本装置可快速探测到小型火焰，进而根据探测结果及时做出响应，有效解决了错失最佳救援时间的问题。另外，由于其结构简单、价格低，因此，实用性强，可适于大范围推广及使用。

本实施例中，处理器3，与摄像头组件通讯连接，接收并处理摄像头组件发送的近红外图像信息。

处理器3，在接收到摄像头组件发送的近红外图像信息后，基于所接收的近红外图像信息进行分析处理，判断所接收到的近红外图像信息中是否有火焰，若有则可输出相应的火灾预警信号以进行火灾预警。

优选地，本实施例的处理器3还向摄像头组件发送定时驱动信号，以驱动摄像头组件定时采集图像。

可以理解地，本实施例的处理器3可以通过相应的连接器与摄像头组件连接，其中，连接器可以采用BTB(Board to Board，板对板)连接器，也可以采用FPC连接器或FFC连接器。处理器3可采用现有常规的嵌入式处理器3。

进一步地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括支撑杆5以及与支撑杆5连接的支撑板4，其中，本实施例的摄像头组件贴设在支撑板4上。具体地，摄像头组件通过将其底座11的底面粘贴在支撑板4表面，进而将整个摄像头组件固定在支撑板4上。

本实施例的支撑板4可通过螺栓固定在支撑杆5上，其中，支撑板4上设置有供螺栓穿入的螺孔。

优选地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括主板，处理器3设置在主板上。

本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括分别与摄像头组件和主板连接的排线，通过该排线可实现处理器3与摄像头组件的数据通讯。其中，排线可以为FFC排线。

与传统的火灾探测装置相比，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，通过加设红外滤光片2后，将摄像头组件所采集的光线经红外滤光片2处理，可以排除人为走动干扰以及室内外灯光的影响，提高检测火焰的精度，降低设备的误判率。相较于红外火灾探测设备，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，不仅价格便宜，而且达到快速探测火灾的功能。

另外本火灾探测装置可以在0.03s内检测到18m的打火机火焰，火焰越大，探测的范围越远。

下表为本装置与传统火焰传感器的测试对比结果：

如上表所示，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，探测距离远高于传统火焰传感器的探测距离，且抗自然变化的干扰能力更强，本实用新型的火灾探测装置不受自然光的影响，探测角度更大，其探测角度接近160度，远大于传统火灾传感器的探测角度。

实施例2

如图2所示，为本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例二的示意图。

在本实施例中，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置包括：摄像头组件、红外滤光片2以及处理器3，其中，摄像头组件包括镜头12，红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上用于滤除可见光，处理器3与摄像头组件通讯连接并与摄像头组件进行数据通信。

在本实施例中，红外滤光片2主要用于滤除可见光，通过将红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上，可将镜头12可采集的光线中的可见光滤除掉，最终使传输至镜头12的光线只有近红外光。优选地，本实施例的红外滤光片2可采用720nm的红外滤光片，如型号为Crazer IR720nm的红外滤光片，采用波长为720nm的红外滤光片可有效滤除可见光，降低了自然光线的干扰。

可以理解地，本实施例的红外滤光片2并不限于上述型号的红外滤光片，还可采用相同系列的红外滤光片。

进一步地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括固定件6，该固定件6包括底板61和罩设在底板61上的支撑罩62，固定件6通过底板61固定在支撑杆5上，其中，支撑罩62与底板61形成密闭的腔体。摄像头组件的底座11设置在底板61上，且支撑罩62对应镜头12的采光方向设有开口63，红外滤光片2设置在开口63处。

可以理解地，红外滤光片2设置在支撑罩62的顶端，其可设置在支撑罩62的内表面或外表面。

在本实施例中，摄像头组件主要用于采集经红外滤光片2滤除可见光后的图像并将采集到的近红外图像信息，发送至处理器3。

优选地，本实施例的摄像头组件还包括底座11，该底座11用于支撑及固定镜头12。

可以理解地，支撑罩62与底板61所形成的密闭腔体为不透光的密闭腔体，通过在支撑罩62对应镜头12的采光方向设置开口63，以将红外滤光片2设置在开口63处，可以有效地滤除可见光，有效地排除人为走动干扰以及室内外灯光的影响，使得镜头12所采集到的光线即变为近红外光，提高检测火焰的精度，大大降低设备的误判率；同时还可避免摄像头与红外滤光片2之间的透光。

本实施例中，所采用的摄像头为普通的摄像头，如可以为微雪Raspberry Pi Camera OV5647的摄像头，该摄像头成本低、结构简单、响应速度快，通过在镜头12上加设红外滤光片2，即可实现大范围内远距离小型火灾的快速探测。换言之，本实用新型通过该种结构，相较于红外设备，不仅价格便宜，而且可以达到快速探测火焰的目的，采用本装置可快速探测到小型火焰，进而根据探测结果及时作出响应，有效解决了错失最佳救援时间的问题。另外，由于其结构简单、价格低，因此，实用性强，可适于大范围推广及使用。

本实施例中，处理器3，与摄像头组件通讯连接，接收并处理摄像头组件发送的近红外图像信息。

处理器3，在接收到摄像头组件发送的近红外图像信息后，基于所接收的近红外图像信息进行分析处理，判断所接收到的近红外图像信息中是否有火焰，若有则可输出相应的火灾预警信号以进行火灾预警。

优选地，本实施例的处理器3还向摄像头组件发送定时驱动信号，以驱动摄像头组件定时采集图像。

可以理解地，本实施例的处理器3可以通过相应的连接器与摄像头组件连接，其中，连接器可以采用BTB(Board to Board，板对板)连接器，也可以采用FPC连接器或FFC连接器。处理器3可采用现有常规的嵌入式处理器3。

进一步地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括支撑杆5以及与支撑杆5连接的支撑板4，其中，本实施例的摄像头组件贴设在支撑板4上。具体地，摄像头组件通过将其底座11的底面粘贴在支撑板4表面，进而将整个摄像头组件固定在支撑板4上。

本实施例的支撑板4可通过螺栓固定在支撑杆5上，其中，支撑板4上设置有供螺栓穿入的螺孔。

优选地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括主板，处理器3设置在主板上。

本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括分别与摄像头组件和主板连接的排线，通过该排线可实现处理器3与摄像头组件的数据通讯。其中，排线可以为FFC排线。

与传统的火灾探测装置相比，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，通过加设红外滤光片2后，将摄像头组件所采集的光线经红外滤光片2处理，可以排除人为走动干扰以及室内外灯光的影响，提高检测火焰的精度，降低设备的误判率。相较于红外火灾探测设备，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，不仅价格便宜，而且达到快速探测火灾的功能。

另外本火灾探测装置可以在0.03s内检测到18m的打火机火焰，火焰越大，探测的范围越远。

下表为本装置与传统火焰传感器的测试对比结果：

如上表所示，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，探测距离远高于传统火焰传感器的探测距离，且抗自然变化的干扰能力更强，本实用新型的火灾探测装置不受自然光的影响，探测角度更大，可达到160度，远大于传统火灾传感器的探测角度。

实施例3

参阅图3，图3为本实用新型提供的一种基于近红外图像处理的火灾探测装置实施例三示意图。

如图3所示，在本实施例中，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置包括：摄像头组件、红外滤光片2以及处理器3，其中，摄像头组件包括镜头12，红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上用于滤除可见光，处理器3与摄像头组件通讯连接并与摄像头组件进行数据通信。

在本实施例中，红外滤光片2主要用于滤除可见光，通过将红外滤光片2设置在镜头12的采光方向上，可将镜头12可采集的光线中的可见光滤除掉，最终使传输至镜头12的光线只有近红外光。优选地，本实施例的红外滤光片2可采用720nm的红外滤光片，如型号为Crazer IR720nm的红外滤光片，采用波长为720nm的红外滤光片可有效滤除可见光，降低了自然光线的干扰。

可以理解地，本实施例的红外滤光片2并不限于上述型号的红外滤光片，还可采用相同系列的红外滤光片。

在本实施例中，摄像头组件主要用于采集经红外滤光片2滤除可见光后的图像并将采集到的近红外图像信息，发送至处理器3。

优选地，本实施例的摄像头组件还包括底座11，该底座11用于支撑及固定镜头12。

本实施例中，所采用的摄像头为普通的摄像头，如可以为微雪Raspberry Pi Camera OV5647的摄像头，该摄像头成本低、结构简单、响应速度快，通过在镜头12上加设红外滤光片2，即可实现大范围内远距离小型火灾的快速探测。换言之，本实用新型通过该种结构，相较于红外设备，不仅价格便宜，而且可以达到快速探测火焰的目的，采用本装置可快速探测到小型火焰，进而根据探测结果及时做出响应，有效解决了错失最佳救援时间的问题。另外，由于其结构简单、价格低，因此，实用性强，可适于大范围推广及使用。

本实施例中，处理器3，与摄像头组件通讯连接，接收并处理摄像头组件发送的近红外图像信息。

处理器3，在接收到摄像头组件发送的近红外图像信息后，基于所接收的近红外图像信息进行分析处理，判断所接收到的近红外图像信息中是否有火焰，若有则可输出相应的火灾预警信号以进行火灾预警。

优选地，本实施例的处理器3还向摄像头组件发送定时驱动信号，以驱动摄像头组件定时采集图像。

可以理解地，本实施例的处理器3可以通过相应的连接器与摄像头组件连接，其中，连接器可以采用BTB(Board to Board，板对板)连接器，也可以采用FPC连接器或FFC连接器。处理器3可采用现有常规的嵌入式处理器3。

进一步地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括支撑杆5以及与支撑杆5连接的支撑板4，其中，本实施例的摄像头组件贴设在支撑板4上。具体地，摄像头组件通过将其底座11的底面粘贴在支撑板4表面，进而将整个摄像头组件固定在支撑板4上。

本实施例的支撑板4可通过螺栓固定在支撑杆5上，其中，支撑板4上设置有供螺栓穿入的螺孔。

进一步地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括第一夹板71和第二夹板72。

第一夹板71和第二夹板72分别设置在支撑板4的两相对侧，其中，第一夹板71和第二夹板72可利用胶枪固定在支撑板4的两相对侧。

红外滤光片2一边与第一夹板71连接，另一边与第二夹板72连接，且红外滤光片2垂直设置在与镜头12的采光方向上。可以理解地，本实施例中，可采用胶枪将红外滤光片2垂直固定在第一夹板71与第二夹板72之间。

优选地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括遮光件，遮光件包覆在第一夹板71、第二夹板72、红外滤光片2以及底座11的外围，遮光件、第一夹板71、第二夹板72、红外滤光片2以及底座11形成密闭的腔体；在本实施例中，遮光件对应镜头12的采光方向设有开孔，开孔大小与镜头12上的镜片大小相同。

可以理解地，本实施例的遮光件可以为不透光的绝缘胶带，如可以为不透光的PVC绝缘胶带，在组装过程中，当将第一夹板71、第二夹板72以及红外滤光片2固定后，再将PVC绝缘胶带沿第一夹板71、第二夹板72、支撑板4以及红外滤光片2的外表面进行密封粘贴，且对应镜头12的采光方向上(即红外滤光片2对应镜头12的采光方向的位置)开设一个开孔，以保证摄像头组件与红外滤光片2之间没有光透过，摄像头组件接收到的光均经过红外滤光片2的过滤，减少自然光对探测精度的影响，提升探测精度。

优选地，本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括主板，处理器3设置在主板上。

本实施例的基于近红外图像处理的火灾探测装置还包括分别与摄像头组件和主板连接的排线，通过该排线可实现处理器3与摄像头组件的数据通讯。其中，排线可以为FFC排线。

与传统的火灾探测装置相比，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，通过加设红外滤光片2后，将摄像头组件所采集的光线经红外滤光片2处理，可以排除人为走动干扰以及室内外灯光的影响，提高检测火焰的精度，降低设备的误判率。相较于红外火灾探测设备，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，不仅价格便宜，而且达到快速探测火灾的功能。

另外本火灾探测装置可以在0.03s内检测到18m的打火机火焰，火焰越大，探测的范围越远。

下表为本装置与传统火焰传感器的测试对比结果：

如上表所示，本实用新型的基于近红外图像处理的火灾探测装置，探测距离远高于传统火焰传感器的探测距离，且抗自然变化的干扰能力更强，本实用新型的火灾探测装置不受自然光的影响，探测角度更大，其探测角度接近160度，远大于传统火灾传感器的探测角度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。