一种基于图像识别的配电室消防报警系统及方法与流程
1.本发明涉及消防报警技术领域，特别涉及一种基于图像识别的配电室消防报警系统及方法。
背景技术：
2.配电系统作为直接向终端用户分配电能的电力网络系统，它的安全运营直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量，因而在电力系统中具有重要的地位。因电气线路设备故障或违章使用，会造成火灾的发生，严重威胁国家财产和人民生命安全。由于电气火灾具有突发性强，隐蔽性高，后果严重的特点，对于配电室消防报警系统的实时性、稳定性要求就显得至关重要。目前的配电室多使用烟雾传感器等多种传感器进行检测，由于需要检测火灾信息，烟雾传感器往往需安装在离出火点较近的位置，容易导致烟雾信息还未检测便被烧毁的问题；若需要检测的距离距传感器较远时，火灾初期烟雾无法及时到达烟感探头，而当探头探测到烟雾时，已形成较大火灾的严重后果。为避免这种情况的发生，传统的解决方法是每个配电室等小空间均安置一个烟雾传感器，但进而会导致投入成本的进一步增高。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种基于图像识别的配电室消防报警系统及方法。
4.为此，本发明技术方案如下：
5.一种基于图像识别的配电室消防报警系统，包括：
6.图像获取单元，用于实时获取配电室内的图像；
7.图像识别单元，接收配电室内图像并对其进行识别；
8.微控制器单元，接收图像识别单元的识别结果，若识别结果为“配电室发生火灾”，控制灭火执行单元执行灭火操作。
9.进一步的，还包括
10.短信通讯单元，连接到微控制器单元的输出端，并将接收到的信息发送到消防管理人员手机端。
11.进一步的，所述短信通讯单元为gprs模块，采用simcom公司的sim800a模组方案，通过接收手微控制器单元串口传输的标准at命令实现通讯功能。
12.进一步的，所述图像获取单元为摄像头，安装在能够俯视配电室的位置，分辨率为720p，水平视角范围达到130
°
；所述图像识别单元包括微处理器nano pi及其外围电路，图像识别单元微处理器调用opencv进行摄像头图像读取并进行图像预处理，之后加载tensorflow lite模型进行图像推理预测，最后将置信度最高的标签通过串口发送至微控制器单元。
13.进一步的，所述微控制器单元采用stm32，通过继电器连接到灭火执行单元，微控制器单元接收到图像识别单元发送来的火灾信号后，通过继电器单元为灭火装置喷料口的
电热丝供电，电热丝缠绕于薄玻璃管上，薄玻璃管受热破裂，内置灭火装置由于内部压力，喷涌而出，实现快速灭火。
14.进一步的，还包括供电单元，包括24v锂电池组、第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块，第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块均通过电源接口与24v锂电池组连接；所述第一降压模块输出12v直流电压，为图像识别单元和短信通信单元供电；所述第二降压模块输出5v直流电压，作为备用电源；所述第三降压模块输出3.3v直流电压，为微控制器单元供电。
15.一种配电室消防报警方法，包括：
16.获取配电室内的图像；
17.将配电室内的图像作为tensorflow lite模型的输入进行图像推理预测，得到预测结果；
18.对预测结果进行监控，若预测结果为“配电室发生火灾”，则控制灭火执行单元执行灭火操作，并通过短信通讯单元将该信息发送到消防管理人员手机端，否则，继续监控预测结果。
19.与现有技术相比，本发明提供的基于图像识别的配电室消防报警系统，将采集图集输入图像识别单元，进行先期识别训练后，便会及时对火灾状态进行识别，第一时间通过短信通讯单元告知安防人员，同时控制灭火执行单元实施现场的灭火操作。
20.除此之外，本发明只需在能够俯视多个配电室的公共区域安设1台摄像头，将出火点置于摄像头的视域中即可，无需离出火点过近，便可实现同时监视多个配电室火灾状态的效果，在降低了经济投入、避免消防报警装置烧毁的同时，也可保证第一时间发现多点火灾苗头，及时实施救火和报警通知。
附图说明
21.图1为发明提供的基于图像识别的配电室消防报警系统结构框图；
22.图2为nano pi连接示意图；
23.图3为供电单元连接示意图；
24.图4为微控制器单元电路图；
25.图5为图像识别单元与摄像头电路图；
26.图6为短信通讯单元电路图；
27.图7为继电器电路图；
28.图8为供电单元电路图。
具体实施方式
29.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指
的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
32.如图1所示，本发明提供了一种基于图像识别的配电室消防报警系统，包括：
33.图像获取单元，图像识别单元、微控制器单元、短信通讯单元、灭火执行单元；
34.图像获取单元，用于实时获取配电室内的图像；
35.图像识别单元，接收配电室内图像并对其进行识别；
36.微控制器单元，接收图像识别单元的识别结果，若识别结果为“配电室发生火灾”，控制灭火执行单元执行灭火操作。
37.短信通讯单元，连接到微控制器单元的输出端，并将接收到的信息发送到消防管理人员手机端；所述短信通讯单元为gprs模块，采用simcom公司的sim800a模组方案，通过接收手微控制器单元串口传输的标准at命令实现通讯功能。
38.如图2所示，基于图像识别的配电室消防报警系统的图像获取单元为usb网络摄像头，支持分辨率720p，水平视角范围达到130
°
，可实时采集配电室画面。其配有usb2.0接口，与图像识别单元微处理器nano pi进行连接，同时与微控制器单元主控制芯片stm32连接。深度学习部分采用图像识别单元微处理器nano pi作为搭载图像识别的嵌入式硬件平台，图像识别单元微处理器调用opencv进行摄像头图像读取并进行图像预处理，之后加载tensorflow lite模型进行图像推理预测，最后将置信度最高的标签通过串口发送至stm32。
39.如图3所示，供电单元包含24v锂电池和2个降压模块，分别输出3.3v和12v直流电压为系统各单元供电，其中3.3v与stm32的电源引脚连接，12v与nano pi和短信通讯单元相连，为其供电。
40.如图4-5所示，图像获取单元采用摄像头，摄像头包括摄像头接口usb2.0，图像识别单元包括nano pi芯片，摄像头接口usb2.0的1引脚连接+5v电源接口，摄像头接口usb2.0的2引脚与nano pi芯片的2引脚连接，摄像头接口usb2.0的3引脚与nano pi芯片的4引脚连接，摄像头接口usb2.0的4、5、6引脚均连接接地端gnd。
41.如图4所示，微控制器单元包括u1芯片，nano pi芯片的1引脚与u1芯片的31引脚连接，nano pi芯片的3引脚与u1芯片的30引脚连接。
42.微控制器单元的u1芯片的1引脚连接供电单元的3.3v电源端，微控制器单元的u1芯片的5引脚连接有电容c4，微控制器单元的u1芯片的6引脚连接有电容c5，电容c4另一端与电容c5的另一端均连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的5引脚与6引脚之间连接有压电晶体x1，微控制器单元的u1芯片的8引脚连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的9引
脚连接有电容c3，电容c3的另一端连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的9引脚还与供电电源单元的3.3v电源端，微控制器单元的u1芯片的23连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的24引脚连接有电容c6，电容c6的另一端连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的24引脚还连接供电单元的3.3v电源端，微控制器单元的u1芯片的35连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的36引脚连接有电容c2，电容c2的另一端连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的36引脚还连接供电单元的3.3v电源端，微控制器单元的u1芯片的47引脚连接接地端gnd，微控制器单元的u1芯片的48引脚连接有电容c1，电容c1的另一端连接接地端gnd。
43.摄像头通过usb接口与图像识别单元微处理器nano pi连接；图像识别单元微处理器nano pi与微控制器单元主控制芯片stm32串口1引脚tx(pa9)、rx(pa10)连接；微控制器单元主控制芯片stm32串口2引脚rx(pa3),tx(pa2)与短信通信模块tx，rx引脚分别连接；微控制器单元主控制芯片stm32的pa1与灭火执行单元通过继电器相连；
44.基于图像识别的配电室消防报警系统的微控制器单元为系统控制核心单元。其核心控制芯片stm32串口1引脚与图像识别单元微处理器nano pi相连，同时其串口2引脚与短信通信模块连接，其pa1与灭火执行单元通过继电器相连。stm32接收到图像识别单元微处理器发送来的信息后，通过预置在其内的程序进行判断是否。
45.灭火执行单元为实际灭火装置，微控制器单元接收到图像识别单元发送来的火灾信号后，通过继电器单元为灭火装置的喷料口的电热丝供电，电热丝缠绕于薄玻璃管上，受热破裂，内置灭火装置由于内部压力，喷涌而出，达到快速灭火的效果。
46.短信通讯单元包括u2芯片，u2芯片的9引脚与微控制器单元u1芯片的13引脚连接，u2芯片的10引脚与微控制器单元u1芯片的12引脚连接；如图6所示，报警短信传输使用的是gprs模块，采用simcom公司的sim800a模组方案，。通过串口传输标准的at命令对模块进行控制，提供了简单方便的gsm语音、短信、gprs的数据通讯，支持移动、联通及电信的2g网络。当波特率设置为115200，stm32发送请求信号后，模块stx、srx引脚接收到串口发送来的火灾报警信息以短信的形式快速发送至管理人员手机。
47.灭火执行单元采用灭火装置，灭火装置通过继电器与微控制器连接，继电器电路图如图7所示，所述继电器的型号为：srd-03vdc-sl-c。继电器的1、2引脚均连接接地端gnd，继电器的2、4引脚之间连接有二极管d3，继电器的4引脚连接有三极管q1，三极管q1的集电极与继电器的4引脚连接，三极管q1的发射极连接3v3电源端，三极管q1的基集连接有电阻r4，电阻r4的另一端延伸有pa1接口，pa1接口与微控制器的u1芯片的11引脚连接。
48.如图8所示，还包括供电单元，供电单元包括24v锂电池组、第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块，第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块均通过电源接口与24v锂电池组连接，24v锂电池组的接地端gnd与电源接口的1引脚连接，24v锂电池组的24v电源端与电源接口的3引脚连接；
49.第一降压模块包括u11芯片、h1芯片，第二降压模块包括u12芯片、h2芯片，第三降压模块包括u13芯片、h4芯片，电源接口的2引脚分别与第一降压模块的u11芯片的gnd引脚、第二加压模块的u12芯片的gnd引脚、第三降压模块的u13芯片的gnd引脚连接，电源接口的4引脚分别与第一降压模块的u11芯片的vin引脚、第二加压模块的u12芯片的vin引脚、第三降压模块的u13芯片的vin引脚连接；
50.u11芯片的0v引脚与h1芯片的1引脚连接，u11芯片的+vo引脚与h1芯片的3引脚连
接，u12芯片的0v引脚与h2芯片的1引脚连接，u12芯片的+vo引脚与h1芯片的3引脚连接；
51.h1芯片的2引脚延伸有接地端gnd接口，h1芯片的4接口延伸有12v电源端，h2芯片的2引脚延伸有接地端gnd接口，h2芯片的4接口延伸有5v电源端，h4芯片的2引脚延伸有接地端gnd接口，h4芯片的4接口延伸有3v3电源端。
52.本发明提供的基于图像识别的配电室消防报警系统的工作原理如下：
53.本系统只需将采集图集输入图像识别单元，图像识别单元前期已经加载了图像识别模型，该图像识别模型已经进行先期识别训练，在输入一个配电室图片后，会得出配电室火灾状况的推测结果，即该模型会及时对火灾状态进行识别，若推测结果为“配电室发生火灾”，则微控制器单元一方面控制灭火执行单元执行灭火操作，另一方面同时将灭火指令第一时间通过短信通讯单元告知安防人员。本系统需安装在能够俯视配电室的区域安设1台摄像头，摄像头的视域中出现着火点，即可判断出配电室是否有火灾状态，即第一时间发送报警通知；实现监视配电室内火灾状态的效果，在降低了经济投入、避免消防报警装置烧毁的同时，也可保证第一时间发现多点火灾苗头，及时发送救火和报警通知。
54.以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制发明，凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，包括：图像获取单元，用于实时获取配电室内的图像；图像识别单元，接收配电室内图像并对其进行识别；微控制器单元，接收图像识别单元的识别结果，若识别结果为“配电室发生火灾”，控制灭火执行单元执行灭火操作。2.根据权利要求1所述的图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，还包括短信通讯单元，连接到微控制器单元的输出端，并将接收到的信息发送到消防管理人员手机端。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，所述短信通讯单元为gprs模块，采用simcom公司的sim800a模组方案，通过接收手微控制器单元串口传输的标准at命令实现通讯功能。4.根据权利要求1所述的基于图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，所述图像获取单元为摄像头，安装在能够俯视配电室的位置，分辨率为720p，水平视角范围达到130
°
；所述图像识别单元包括微处理器nano pi及其外围电路，图像识别单元微处理器调用opencv进行摄像头图像读取并进行图像预处理，之后加载tensorflow lite模型进行图像推理预测，最后将置信度最高的标签通过串口发送至微控制器单元。5.根据权利要求4所述的基于图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，所述微控制器单元采用stm32，通过继电器连接到灭火执行单元，微控制器单元接收到图像识别单元发送来的火灾信号后，通过继电器单元为灭火装置的喷料口的电热丝供电，电热丝缠绕于薄玻璃管上，薄玻璃管受热破裂，内置灭火装置由于内部压力，喷涌而出，实现快速灭火。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于图像识别的配电室消防报警系统，其特征在于，还包括供电单元，包括24v锂电池组、第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块，第一降压模块、第二降压模块、第三降压模块均通过电源接口与24v锂电池组连接；所述第一降压模块输出12v直流电压，为图像识别单元和短信通信单元供电；所述第二降压模块输出5v直流电压，作为备用电源；所述第三降压模块输出3.3v直流电压，为微控制器单元供电。7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的配电室消防报警系统的报警方法，其特征在于，包括：获取配电室内的图像；将配电室内的图像作为tensorflow lite模型的输入进行图像推理预测，得到预测结果；对预测结果进行监控，若预测结果为“配电室发生火灾”，则控制灭火执行单元执行灭火操作，并通过短信通讯单元将该信息发送到消防管理人员手机端，否则，继续监控预测结果。
技术总结
本发明公开了一种基于图像识别的配电室消防报警系统及方法，该系统包括：图像获取单元，用于实时获取配电室内的图像；图像识别单元，接收配电室内图像并对其进行识别；微控制器单元，接收图像识别单元的识别结果，若识别结果为“配电室发生火灾”，控制灭火执行单元执行灭火操作。本发明可实现同时监视多个配电室火灾状态的效果，在降低了经济投入、避免消防报警装置烧毁的同时，也可保证第一时间发现多点火灾苗头，及时实施救火和报警通知。及时实施救火和报警通知。及时实施救火和报警通知。
