一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法及系统

本发明属于高温源点探测领域，更具体地，涉及一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法及系统。

背景技术：

1、在工业厂房火灾方面。随着人类城市化的不断深入，高层住宅、地下购物商场、医院、博物馆、图书馆和机场等大型现代化建筑的三维立体空间结构、物理性能和功能日益复杂。呈现出高层化、规模大、多样化、综合性等特征，加上高人口密度以及设备、设施和装修等方面的特殊要求，使得室内火灾隐患、火灾荷载以及室内应急疏散难度激增。高效可靠的室内火灾监测方法已经成为国内外公共安全领域研究的焦点。近年来室内传感技术迅速发展，各大型现代建筑室内外均布置了丰富的传感器，可实时感知、监测室内环境变化，监测室内火灾情况以实现室内火灾疏散路径的动态优化。常用的室内火灾监测传感器包括热探测传感器、温度传感器、烟雾传感器以及气体探测传感器等。室内火灾情境下，多源传感器组成的室内火灾监测传感网，可实时感知火灾发生全过程中火灾情况变化信息，例如室内空间结构状态变化(消防系统)、火源位置、火灾发展态势(强度、温度的动态分布信息等)、人员位置及分布等。

2、在工业动力厂房内高温蒸汽泄露位置探测方面。一是基于光学探测方法，利用红外热成像摄像机获取监测图，并通过图像处理技术对其在边缘计算监测蒸汽泄露位置，识别出厂房设备蒸汽泄漏点的准确位置。二是基于声学探测方法，当管道发生蒸汽泄漏时，内外管道之间的高压差会导致弹性能量的释放。这一过程使气体高速注入外层空间，同时沿管道产生声音振动，建立气体泄漏引起的流速与声能之间的关系，形成基于声学技术的管道泄漏检测模型。但是声学方法仍存在局限性，声波受环境噪声的影响很大。当环境噪声比较大时，蒸汽泄漏位置就无法准确定位。

3、工业厂房尺度下封闭空间内火灾或者蒸汽等高温源点的探测，目前采用的光学方法和声学方法都存在局限性。通常在着火或高温蒸汽泄漏时，会存在明显的烟或雾环境。如何避开烟雾等遮蔽介质对高温源点探测的影响，获取高质量的源点成像图像，对提高源点位置测量精确度具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法及系统，其目的在于，在存在烟雾等遮蔽介质的环境中，准确确定高温源点位置。

2、为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，包括如下步骤：

3、获取封闭空间监测区域的红外辐射图像，基于该红外辐射图像确定封闭空间内高温源点位置；

4、其中，针对发生蒸汽泄漏的封闭空间，获取10μm～12μm红外波段的红外辐射图像；针对发生火灾的封闭空间，获取80μm以上红外波段的红外辐射图像。

5、作为进一步优选的，针对发生蒸汽泄漏的封闭空间，获取11μm红外波段的红外辐射图像。

6、作为进一步优选的，针对发生火灾的封闭空间，获取80μm红外波段的红外辐射图像。

7、作为进一步优选的，在封闭空间设置至少一对摄像单元，用于获取封闭空间监测区域的红外辐射图像；每对摄像单元中两个摄像单元的探测方向相互垂直，并确保监测区域均在摄像单元视角内。

8、作为进一步优选的，所述摄像单元的镜头前设置有分光镜，用于调节红外探测波段。

9、作为进一步优选的，根据一对摄像单元获取的红外辐射图像，分别计算得到对应的方向辐射强度，从而确定封闭空间内高温源点的具体位置。

10、作为进一步优选的，采用逆蒙特卡洛方法对红外辐射图像进行分析，得到对应的方向辐射强度。

11、按照本发明的另一方面，提供了一种用于实现上述封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法的探测系统，包括摄像单元和信息单元，其中：

12、所述摄像单元设置在封闭空间内，用于实时采集监测区域视频，并在发生火灾或蒸汽泄漏时获取监测区域的红外辐射图像；

13、所述信息单元设置在封闭空间外，其与所述摄像单元连接，用于根据摄像单元获取的红外辐射图像确定高温源点位置。

14、作为进一步优选的，还包括监视台，用于实时显示摄像单元获取的视频和红外辐射图像，并在发生火灾或蒸汽泄漏时发出声光报警。

15、作为进一步优选的，还包括存储单元，用于保存摄像单元获取的视频，存储单元保存的视频可供所述监视台后期调取。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

17、1.本发明基于烟雾环境对不同波段红外辐射信号的衰减规律，针对不同情况选择合适的红外探测波段以获取清晰、高质量的高温源点辐射成像图像，避开工业厂房尺度下人员无法到达封闭空间内烟雾等遮蔽介质对高温源点探测的影响；进而准确反演获取高温源点位置，为封闭空间内火灾扑救和工业管道泄漏抢修奠定扎实的技术基础。

18、2.工业厂房尺度封闭空间内的高温源点探测属于较大体积系统中高温源点的探测，综合考虑误差和时间效率等因素，本发明使用逆蒙特卡洛方法计算方向辐射强度，能更有效地进行辐射图像分析，实现封闭空间内高温源点的实时反演和重建。

19、3.本发明探测系统解决了传统视频监视系统在烟雾环境下失效的问题，建立工业厂房尺度下人员无法到达封闭空间实时温度监测系统，具有数据存储、历史影像回放、火灾和蒸汽泄漏实时报警等功能。

技术特征：

1.一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，针对发生蒸汽泄漏的封闭空间，获取11μm红外波段的红外辐射图像。

3.如权利要求1所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，针对发生火灾的封闭空间，获取80μm红外波段的红外辐射图像。

4.如权利要求1所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，在封闭空间设置至少一对摄像单元，用于获取封闭空间监测区域的红外辐射图像；每对摄像单元中两个摄像单元的探测方向相互垂直，并确保监测区域均在摄像单元视角内。

5.如权利要求4所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，所述摄像单元的镜头前设置有分光镜，用于调节红外探测波段。

6.如权利要求4所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，根据一对摄像单元获取的红外辐射图像，分别计算得到对应的方向辐射强度，从而确定封闭空间内高温源点的具体位置。

7.如权利要求6所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法，其特征在于，采用逆蒙特卡洛方法对红外辐射图像进行分析，得到对应的方向辐射强度。

8.一种用于实现如权利要求1-7任一项所述的封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法的探测系统，其特征在于，包括摄像单元和信息单元，其中：

9.如权利要求8所述的探测系统，其特征在于，还包括监视台，用于实时显示摄像单元获取的视频和红外辐射图像，并在发生火灾或蒸汽泄漏时发出声光报警。

10.如权利要求9所述的探测系统，其特征在于，还包括存储单元，用于保存摄像单元获取的视频，存储单元保存的视频可供所述监视台后期调取。

技术总结本发明属于高温源点探测领域，并具体公开了一种封闭空间烟雾环境下高温源点探测方法及系统，其包括：获取封闭空间监测区域的红外辐射图像，基于该红外辐射图像确定封闭空间内高温源点位置；其中，针对发生蒸汽泄漏的封闭空间，获取10μm～12μm红外波段的红外辐射图像；针对发生火灾的封闭空间，获取80μm以上红外波段的红外辐射图像。本发明针对不同情况选择合适的红外探测波段以获取清晰、高质量的高温源点辐射成像图像，避开工业厂房尺度下人员无法到达封闭空间内烟雾等遮蔽介质对高温源点探测的影响；进而准确反演获取高温源点位置，为封闭空间内火灾扑救和工业管道泄漏抢修奠定扎实的技术基础。技术研发人员：刘建军,张立麒,罗聪受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6