法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2012-05-09
授权
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2010-05-26
专利申请权的转移 IPC(主分类):G08B21/02 变更前: 变更后: 登记生效日:20100421 申请日:20090924
专利申请权、专利权的转移
2010-04-28
实质审查的生效 IPC(主分类):G08B21/02 申请日:20090924
实质审查的生效
2010-03-10
公开
公开
技术领域
本发明涉及救灾技术领域，尤其涉及一种救灾系统和救灾方法。
背景技术
随着人类文明和社会的不断发展，人们面临着一系列新的安全问题，例如特殊空间的安全问题，所谓特殊空间是指高大建筑、深入地下的公共建筑以及交通隧道等等，由于这些特殊空间的结构复杂，因此伴随而产生的新的安全问题令传统的救灾技术难以达到预期的目的。以地铁体系为例，目前很多地铁换乘站都深入地下几十米，当这些地下区域发生人为或非人为的灾害时，如自然灾害、恐怖袭击或火灾等，地下区域的救灾工作就存在很大的不确定因素和风险，灾害发生后，人员的救护、灾害的控制或火灾的扑救，都很困难，救援人员常常无法深入地下，这就亟待新型的救灾系统的发展。
目前人们在研究通过使用机器人、航空器等救灾装置，实现特殊空间的救灾问题，通过使用该些救灾装置，救灾人员就不必深入灾害发生区域，然而，该些救灾装置没有集早期发现灾害、自动实施救灾与一体，而无法实现有目的性的、系统性的救灾工作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种救灾系统和救灾方法，集灾害早期探测、自动实施救灾与一体，提高了救灾系统的防灾救灾能力。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种救灾系统，包括：
探测子系统和救灾子系统；
所述探测子系统包括：
第一获取模块，用于获取防护区域的灾害监测信息；
灾害判断模块，与所述第一获取模块连接，用于根据所述灾害监测信息，判断是否发生灾害；
所述救灾子系统包括：
救灾执行模块，与所述灾害判断模块连接，用于在发生灾害时，执行救灾。
所述第一获取模块包括：
监视摄像机，用于摄取所述防护区域的监视图像；
第一图像采集单元，与所述监视摄像机连接，用于采集所述监视图像，作为所述灾害监测信息。
所述第一获取模块还包括：
灾害探测仪，用于探测所述防护区域的环境监测信息；
第一数据采集单元，与所述灾害探测仪连接，用于采集所述环境监测信息，作为所述灾害监测信息。
所述探测子系统还包括：
第一识别模块，与所述第一获取模块、所述灾害判断模块和所述救灾执行模块连接，用于在发生灾害时，根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；
所述救灾执行模块进一步用于根据所述可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
所述第一获取模块包括：第一监视摄像机和第二监视摄像机；
所述第一识别模块包括：
第一处理单元，用于根据所述第一监视摄像机和/或第二监视摄像机摄取的所述防护区域的监视图像，识别可疑目标；
第一获取单元，与所述第一处理单元连接，用于获取所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第一变换关系，所述第一变换关系为：
其中，(x，y，z)为所述可疑目标的空间坐标，(x1，y1)为所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w1和a1，a2，…，a11为坐标计算参数，由系统标定确定；
第二获取单元，与所述第一处理单元连接，用于获取所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第二变换关系，所述第二变换关系为：
其中，(x2，y2)为所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w2和b1，b2，…，b11为坐标计算参数，由系统标定确定；
第一计算单元，与所述第一获取单元和所述第二获取单元连接，用于根据所述第一变换关系和所述第二变换关系，计算所述可疑目标的空间坐标。
所述救灾系统还包括：
中央控制子系统，与所述探测子系统和所述救灾子系统连接；
所述探测子系统还包括：
第一报警输出模块，与所述第一识别模块和所述中央控制子系统连接，用于将所述可疑目标的空间坐标提供给所述中央控制子系统；
所述中央控制子系统，用于根据所述可疑目标的空间坐标，生成控制命令，所述控制命令用于控制所述救灾子系统执行救灾；
所述救灾子系统包括：
控制模块，与所述救灾执行模块连接，用于根据所述控制命令，控制所述救灾执行模块执行救灾。
所述救灾子系统包括：
驱动模块，用于获取所述救灾子系统的位置和/或速度信息；
第二报警输出模块，与所述驱动模块连接，用于将所述救灾子系统的位置和/或速度信息提供给所述中央控制子系统；
所述中央控制子系统进一步用于根据所述救灾子系统的位置和/或速度信息，判断所述救灾子系统是否偏离运行轨迹或是否需要重新定位，并根据判断结果生成控制命令。
所述救灾子系统还包括：
第二获取模块，用于获取发生灾害的防护区域的现场监测信息；
灾害确认模块，与所述第二获取模块和所述救灾执行模块连接，用于根据所述现场监测信息，二次确认是否发生灾害；
所述救灾执行模块进一步用于在二次确认发生火灾时，执行救灾。
所述救灾子系统还包括：
计算模块，与所述第二获取模块连接，用于根据所述现场监测信息，计算所述救灾子系统的控制参数；
控制模块，与所述计算模块连接，用于根据所述控制参数，控制所述救灾子系统执行救灾。
所述第二获取模块包括：
可变视场摄像机，用于获取所述发生灾害的防护区域的现场图像；
第二图像采集单元，与所述可变视场摄像机连接，用于采集所述现场图像，作为所述现场监测信息。
所述第二获取模块还包括：
现场探测仪，用于获取所述发生灾害的防护区域的现场环境监测信息；
第二数据采集单元，与所述现场探测仪连接，用于采集所述现场环境监测信息，作为所述现场监测信息。
所述救灾子系统还包括：
第二识别模块，与所述第二获取模块和所述救灾执行模块连接，用于根据所述现场监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；
所述救灾执行模块进一步用于根据所述第二识别模块确定的可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
所述第二识别模块包括：
第二处理单元，用于根据所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像，识别可疑目标，所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机处于最大视场覆盖状态；
第三获取单元，与所述第二处理单元连接，用于获取所述救灾子系统处于初始状态时，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第一投影坐标值；
第四获取单元，与所述第二处理单元连接，用于获取所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第二投影坐标值，以及所述救灾子系统调整状态时的转动角度，所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标处于所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像的中心位置，所述可变视场摄像机的焦距大于所述救灾子系统处于初始状态时的焦距；
第二计算单元，与所述第三获取单元和所述第四获取单元连接，用于根据所述第一投影坐标值、所述第二投影坐标值以及所述救灾子系统在调整状态时的转动角度，计算所述可疑目标的空间坐标。
所述救灾系统还包括：
救灾介质供给子系统，与所述救灾子系统连接，用于向所述救灾子系统提供救灾介质。
本发明实施例还提供一种救灾方法，应用于一救灾系统中，所述救灾系统包括探测子系统和救灾子系统，所述救灾方法包括以下步骤：
获取防护区域的灾害监测信息；
根据所述灾害监测信息，判断是否发生灾害；
在发生灾害时，执行救灾。
所述探测子系统包括监视摄像机，所述获取防护区域的灾害监测信息，具体为：
所述监视摄像机摄取所述防护区域的监视图像；
采集所述监视图像，作为所述灾害监测信息。
所述探测子系统还包括灾害探测仪，所述获取防护区域的灾害监测信息，具体为：
所述灾害探测仪探测所述防护区域的环境监测信息；
采集所述环境监测信息，作为所述灾害监测信息。
所述根据所述灾害监测信息，判断是否发生灾害，之后还包括：
在发生火灾时，根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；
所述执行救灾，具体为：
根据所述可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
所述探测子系统包括第一监视摄像机和第二监视摄像机；所述根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标，具体为：
根据所述第一监视摄像机和/或第二监视摄像机摄取的所述防护区域的监视图像，识别可疑目标；
获取所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第一变换关系，所述第一变换关系为：
其中，(x，y，z)为所述可疑目标的空间坐标，(x1，y1)为所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w1和a1，a2，…，a11为坐标计算参数，由系统标定确定；
获取所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第二变换关系，所述第二变换关系为：
其中，(x2，y2)为所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w2和b1，b2，…，b11为坐标计算参数，由系统标定确定；
根据所述第一变换关系和所述第二变换关系，计算所述可疑目标的空间坐标。
所述根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标，之后还包括：
根据所述可疑目标的空间坐标，生成控制命令，所述控制命令用于控制所述救灾子系统执行救灾；
所述执行救灾，具体为：
根据所述控制命令，执行救灾。
所述在发生火灾时，执行救灾，具体为：
获取发生灾害的防护区域的现场监测信息；
根据所述现场监测信息，二次确认是否发生灾害；
在二次确认发生火灾时，执行救灾。
所述救灾子系统包括可变视场摄像机，所述获取所述防护区域的现场监测信息，具体为：
所述可变视场摄像机获取所述发生灾害的防护区域的现场图像；
采集所述现场图像，作为所述现场监测信息。
所述救灾子系统还包括现场探测仪，所述获取所述防护区域的现场监测信息，具体为：
所述现场探测仪获取所述发生灾害的防护区域的现场环境监测信息；
采集所述现场环境监测信息，作为所述现场监测信息。
所述在发生灾害时，执行救灾，具体为：
根据所述现场监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；
根据所述可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
所述根据所述现场监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标，具体为：
根据所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像，识别可疑目标，所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机处于最大视场覆盖状态；
获取所述救灾子系统处于初始状态时，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第一投影坐标值；
获取所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第二投影坐标值，以及所述救灾子系统调整状态时的转动角度，所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标处于所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像的中心位置，所述可变视场摄像机的焦距大于所述救灾子系统处于初始状态时的焦距；
根据所述第一投影坐标值、所述第二投影坐标值以及所述救灾子系统在调整状态时的转动角度，计算所述可疑目标的空间坐标。
本发明的实施例具有以下有益效果：
通过对防护区域进行监测，能够及时发现灾害，从而实现灾害的早期探测。另外，可根据灾害监测信息，识别可疑目标，并对可疑目标进行准确定位，根据可疑目标的位置，自动控制救灾设施运动，接近或对准可疑目标，实施救灾。从而，能够集灾害早期探测、自动实施救灾一体化，提高了救灾系统的防灾救灾能力。
进一步地，还可以获取现场监测信息，进行灾害的二次确认以及可疑目标的二次识别和定位，从而精确定位可疑目标，实施高效救援。
附图说明
图1为本发明实施例的救灾系统的一结构示意图；
图2为本发明实施例的救灾系统的另一结构示意图；
图3为本发明实施例的探测子系统的结构示意图；
图4为本发明实施例的探测子系统对可疑目标进行定位的方法的原理图；
图5为本发明实施例的救灾子系统的结构示意图；
图6和图7为本发明实施例的救灾子系统对可疑目标进行定位的方法的原理图；
图8为本发明实施例的救灾系统的又一结构示意图；
图9为图8所描述的救灾系统的一具体应用场景示意图；
图10为图8所描述的救灾系统的另一具体应用场景示意图；
图11为本发明实施例的救灾方法的流程示意图；
图12为本发明实施例的探测子系统对可疑目标进行识别和定位的方法的流程示意图；
图13为本发明实施例的救灾子系统对可疑目标进行识别和定位的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示为本发明实施例的救灾系统的一结构示意图，所述救灾系统包括：
探测子系统100和救灾子系统200；
所述探测子系统100用于执行灾害的早期探测，包括：
第一获取模块101，用于获取防护区域的灾害监测信息。所述灾害监测信息可以为防护区域的监视图像，或者防护区域的环境监测信息，所述环境监测信息可以为防护区域内的温度、有毒气体或可燃气体浓度等等。
灾害判断模块102，与所述第一获取模块101连接，用于根据所述灾害监测信息，判断是否发生灾害；
所述救灾子系统200用于执行救灾工作，包括：
救灾执行模块201，与所述灾害判断模块102连接，用于在发生灾害时，执行救灾。例如，救护防护区域内的生命体，或者利用电动消防炮喷射灭火介质以扑灭防护区域内的火灾等救灾工作。
当然，所述探测子系统100还可以包括一报警模块(图未示)，用于在发生灾害时，通过发出警鸣、点亮报警灯等方式进行报警。
根据实际探测需要，所述第一获取模块101可以为摄像机，也可以为其他类型的探测仪，例如温度探测仪、气体浓度探测仪等等。
如图2所示为本发明实施例的救灾系统的又一结构示意图，在图1所示的实施例的基础上，所述第一获取模块101包括：
监视摄像机1011，设置于防护区域的现场，用于摄取所述防护区域的监视图像。所述第一获取模块101中可以包括一个或多个所述监视摄像机1011，使得其总的视场范围可以覆盖整个防护区域。
第一图像采集单元1012，与所述监视摄像机1011连接，用于采集所述监视图像，作为所述灾害监测信息。另外，所述第一图像采集单元1012还可以对所述监视摄像机1011摄取的所述防护区域的监视图像进行预处理，例如去噪等，然后再将预处理后的监视图像，提供给所述灾害判断模块102使用。所述第一图像采集单元1012通常设置于远程，可以通过有线或无线方式与设置于防护区域现场的监视摄像机1011连接。
所述灾害判断模块102进一步用于根据所述第一图像采集单元1012采集的所述防护区域的监视图像，判断是否发生灾害。
上述监视摄像机1011可以为固定视场摄像机或可变视场摄像机，所谓固定视场摄像机是指焦距固定不变的摄像机，所谓可变视场摄像机是指焦距可变的摄像机。根据防护区域的实际环境以及救灾功能的不同要求，所述监视摄像机1011可以采用CCD或CMOS等常规摄像机，或者也可以采用红外摄像机、热成像摄像机等专用摄像机，抑或者也可以采用上述该些摄像机的组合。例如，当需要探测生命体时，通常需要采用红外摄像机，或者红外摄像机与常规摄像机的组合，当需要探测泄漏的有毒和可燃气体时，可以采用专用的热成像摄像机。
另外，所述救灾系统还可以配套相应的背景光源，用于在黑暗条件下为所述监视摄像机1011提供必要的光照。
当然，也可以采用其他类型的灾害探测仪替代所述监视摄像机1011，获取防护区域的灾害监测信息，或者，同时采用所述监视摄像机1011和其他类型的灾害探测仪，以实现防护区域的全面探测。
因此，如图2所示，所述第一获取模块101还可以包括：
灾害探测仪1013，设置于防护区域的现场，用于探测所述防护区域的环境监测信息。所述环境监测信息可以为防护区域内的温度、有毒气体或可燃气体浓度等，所述灾害探测仪1013可以为温度探测仪、气体浓度探测仪、放射性物质探测仪等。
第一数据采集单元1014，与所述灾害探测仪1013连接，用于采集所述环境监测信息，作为所述灾害监测信息。另外，所述第一数据采集单元1014还可以对所述灾害探测仪1013探测的所述防护区域的环境监测信息进行预处理，然后再将预处理后的环境监测信息，提供给所述灾害判断模块102使用。所述第一数据采集单元1014通常设置于远程，可以通过有线或无线方式与设置于防护区域现场的灾害探测仪1013连接。
所述灾害判断模块102进一步用于根据所述第一图像采集单元1012采集的所述防护区域的监视图像，和/或所述第一数据采集单元1014采集的所述防护区域的环境监测信息，判断是否发生灾害。
在实施救灾时，需要对可疑目标进行识别和定位，才可以针对可疑目标执行准确救灾，所述可疑目标为需要救护的生命体、火灾发生区域或气体泄漏区域等。
下面将详细描述如何对可疑目标进行识别和定位的方法。
如图2所示，所述探测子系统100还包括：
第一识别模块103，与所述第一获取模块101、所述灾害判断模块102和所述救灾执行模块201连接，用于在发生灾害时，根据所述第一获取模块101获取的灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标。
此时，所述救灾执行模块201进一步用于根据所述可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
举例来说，所述探测子系统100可以根据所述监视摄像机1011摄取的防护区域的监视图像，识别可疑目标，并确定可疑目标的空间坐标。
如图3所示为本发明实施例的探测子系统的结构示意图，所述第一获取模块101包括至少两台监视摄像机1011(第一监视摄像机1011和第二监视摄像机1011)，此时，所述第一识别模块103可以通过可疑目标在第一监视摄像机1011和第二监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标，来确定可疑目标的空间坐标。
所述第一监视摄像机1011和第二监视摄像机1011可以为CCD摄像机、CMOS摄像机或红外摄像机。由于计算得到的可疑目标的空间坐标的精度，与所述监视摄像机1011的分辨率成正比，因此，可以根据不同的定位精度要求，选择不同分辨率的摄像机。本发明实施例中，在安装时用于空间坐标定位的两台摄像机时，可以将其光轴线设置为平行，或者也可以按照覆盖防护区域的要求安装。
下面详细描述所述第一识别模块103如何对可疑目标进行识别和定位的方法。
具体的，所述第一识别模块103包括：
第一处理单元1031，用于根据所述第一监视摄像机1011和所述第二监视摄像机1011摄取的所述防护区域的监视图像，识别可疑目标；
第一获取单元1032，与所述第一处理单元1031连接，用于获取所述可疑目标在所述第一监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第一变换关系，所述第一变换关系为：
其中，(x，y，z)为所述可疑目标的空间坐标，(x1，y1)为可疑目标在所述第一监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标，w1和a1，a2，…，a11为坐标计算参数，由系统标定确定，其中，w1为非零参数，与所述第一监视摄像机1011的焦距、CCD成像面等参数有关，a1，a2…，a11为系统变换矩阵的元素，由所述第一监视摄像机1011的成像参数以及安放位置决定。
第二获取单元1033，与所述第一处理单元1031连接，用于获取所述可疑目标在所述第二监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第二变换关系，所述第二变换关系为：
其中，(x2，y2)为所述可疑目标在所述第二监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标，w2和b1，b2，…，b11为坐标计算参数，由系统标定确定，其中，w2为非零参数，与所述第二监视摄像机1011的焦距、CCD成像面等参数有关，b1，b2，…，b11为系统变换矩阵的元素，由所述第二监视摄像机1011的成像参数以及安放位置决定。
第一计算单元1034，与所述第一获取单元1032和所述第二获取单元1033连接，用于根据所述第一变换关系和所述第二变换关系，计算所述可疑目标的空间坐标。
上述实施例中，在对可疑目标进行定位之前，需要对防护区域进行固定物理点的坐标标定，即系统的标定，以确定上述坐标计算参数(w1、w2、a1，a2，…，a11以及b1，b2，…，b11)，具体的，所述坐标计算参数可以通过对空间内确定的6个空间坐标点标定计算得到。
上述实施例中，采用两台摄像机对可疑目标进行定位，当然，为了准确起见，也可以采用两台以上的摄像机对可疑目标进行定位。
如图4所示为本发明实施例的探测子系统对可疑目标进行定位的方法的原理图，本发明实施例中将可疑目标的重心点坐标作为可疑目标的空间坐标，图4中，P为可疑目标的重心点，假设P点的空间坐标为(x，y，z)，P点在所述第一监视摄像机1011和第二监视摄像机1012的CCD像面上的像点坐标分别为P1(x1，y1)和P2(x2，y2)。
上述可疑目标定位方法的具体过程包括如下步骤：
步骤一：获取可疑目标在所述第一监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标P1(x1，y1)与所述可疑目标的空间坐标P(x，y，z)的变换关系，如公式(1)所示：
步骤二：获取可疑目标在所述第二监视摄像机1011的CCD像面上的像点坐标P2(x2，y2)与所述可疑目标的空间坐标P(x，y，z)的变换关系，如公式(2)所示：
步骤三：对公式(1)和公式(2)进行变换，分别得到下述公式(3)和公式(4)：
步骤四：根据公式(3)和(4)，即可求得可疑目标重心的空间坐标(x，y，z)。
在计算出可疑目标的空间坐标后，所述探测子系统100需要将可疑目标的空间坐标提供给所述救灾子系统200，所述救灾子系统200从而根据可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
如图2所示，所述救灾系统还包括：中央控制子系统300，与所述探测子系统100和所述救灾子系统200连接；
所述探测子系统100还包括：
第一报警输出模块104，与所述第一识别模块103和所述中央控制子系统300连接，用于将所述可疑目标的空间坐标提供给所述中央控制子系统300。所述第一报警输出模块104可以通过有线、无线或者其他信号传输接口，与所述中央控制子系统300通信，例如，通过继电器无源触点或4～20mA电流环等。所述第一报警输出模块104可以除了向中央控制子系统300提供可疑目标的空间坐标外，还可以向所述中央控制子系统300提供防护区域的各种灾害信息，例如报警状态信息等。
所述中央控制子系统300，可以与多个所述救灾子系统200连接，用于根据所述可疑目标的空间坐标，生成控制命令，所述控制命令用于控制所述救灾子系统200执行救灾。所述控制命令中可以包括：对所述救灾子系统200的运动轨迹的规划结果、转动角度或速度等。具体的，所述中央控制子系统300可以根据所述救灾子系统200的类型不同，计算出所述救灾子系统200在地面或空间的运动轨迹规划、转动角度或速度等运行参数，从而控制救灾子系统200移动或转动，以接近或对准可疑目标。所述中央控制子系统300可以通过有线或无线通信方式与多个分布式救灾子系统200连接，另外，所述中央控制子系统300还可以执行远程监测、操控以及管理所述救灾子系统200等功能。
所述救灾子系统200包括：
控制模块202，与所述救灾执行模块201连接，用于根据所述控制命令，控制所述救灾执行模块201执行救灾。所述控制模块202可以根据所述中央控制子系统300的控制命令中指示的所述救灾子系统的运行参数，规划救灾子系统200的运动轨迹、控制策略和各种运行动作。
所述救灾子系统200可以是地面移动的机器人、导轨上滑动的机器人、航空器或可转动的电动消防炮等，由控制模块202控制，按照所述中央控制子系统300规划的既定轨迹运动，例如在地面移动、空间飞行或原地转动，最终达到接近、拾取可疑目标或者对准可疑目标，进而完成救灾的目的。
另外，所述救灾子系统200还可以侦测自身的位置和/或速度信息，提供给所述中央控制子系统300，所述中央控制子系统300可以根据所述救灾子系统200的位置和/或速度信息，判断所述救灾子系统200是否偏离运行轨迹或是否需要重新定位，并根据判断结果生成控制命令，从而控制所述救灾子系统200调整运行参数。
因此，所述救灾子系统200还包括：
驱动模块203，用于获取所述救灾子系统的位置和/或速度信息。所述驱动模块203中可以配置有一定精度等级的位置传感器或速度传感器等，以获取所述救灾子系统200中各转动部件或运动部件的位置或速度信息。所述驱动模块203主要用于驱动所述救灾子系统200转动或移动，使得所述救灾子系统200处于合适的救灾姿态和救灾位置。
第二报警输出模块204，用于将所述救灾子系统200的位置和/或速度信息提供给所述中央控制子系统300。
另外，所述救灾子系统200还可以在执行救灾时，获取防护区域的现场监测信息，根据所述现场监测信息进行灾害的二次确认，以及对可疑目标的二次识别和定位。
如图5所示为本发明实施例的救灾子系统的结构示意图，所述救灾子系统200包括：
第二获取模块205，用于获取发生灾害的防护区域的现场监测信息。所述现场监测信息可以为防护区域的现场图像，或者防护区域的现场环境监测信息。
灾害确认模块206，与所述第二获取模块205和所述救灾执行模块201连接，用于根据所述现场监测信息，二次确认是否发生灾害；
所述救灾执行模块201进一步用于在二次确认发生火灾时，执行救灾。
另外，在执行救灾过程中，所述救灾子系统200还可以根据所述现场监测信息，计算出所述救灾子系统200的控制参数，对救灾子系统200的移动或转动提出控制目标，进而进行救灾设施的轨迹规划和控制，以保证进行精确的操作。
因此，如图5所示，所述救灾子系统200还包括：
计算模块207，与所述第二获取模块205连接，用于根据所述现场监测信息，计算所述救灾子系统200的控制参数；
所述控制模块202，与所述计算模块207连接，用于根据所述控制参数，控制所述救灾执行模块201执行救灾。
根据实际探测需要，所述第二获取模块205可以为监视摄像机，也可以为其他探测仪，例如温度探测仪、气体浓度探测仪等等。
因此，如图5所示，所述第二获取模块205包括：
可变视场摄像机2051，用于获取的所述发生灾害的防护区域的现场图像。由于可变视场摄像机可以方便地改变焦距，获取可疑目标的近景或远景图像，因此，本发明实施例的采用可变视场摄像机，当然，也可以采用固定视场摄像机替代所述可变视场摄像机。
第二图像采集单元2052，与所述可变视场摄像机2051连接，用于采集所述现场图像，作为所述现场监测信息。另外，所述第二图像采集单元2052还可以对所述可变视场摄像机2051摄取的所述防护区域的现场图像进行预处理，然后再将预处理后的现场图像，提供给所述灾害确认模块205使用。
所述灾害确认模块205进一步用于根据所述第二图像采集单元2052采集的所述现场图像，二次确认是否发生灾害。
另外，所述救灾子系统200还可以配套相应的背景光源，用于在黑暗条件下为所述可变视场摄像机2051提供必要的光照。
当然，也可以采用其他灾害探测仪替代所述可变视场摄像机2051，获取防护区域的现场监测信息，或者，同时采用可变视场摄像机2051和其他灾害探测仪，以实现防护区域的全面探测。
如图5所示，所述第二获取模块205还包括：
现场探测仪2053，用于获取的所述发生灾害的防护区域的现场环境监测信息。所述现场探测仪2053可以为温度探测仪、气体浓度探测仪、放射性物质探测仪等。
第二数据采集单元2054，与所述现场探测仪2053连接，用于采集所述现场环境监测信息。另外，所述第二数据采集单元2054还可以对所述现场探测仪2053探测的所述防护区域的现场环境监测信息进行预处理，然后再将预处理后的现场环境监测信息，提供给所述灾害确认模块205使用。
所述灾害确认模块205进一步用于根据所述第二图像采集单元2052采集的所述现场图像，和/或所述第二数据采集单元2054采集的现场环境监测信息，二次确认是否发生灾害。
另外，所述救灾子系统200还可以对可疑目标进行二次识别和定位，以保证准确执行救灾。
所述救灾子系统200还包括：
第二识别模块208，与所述第二获取模块205、所述救灾执行模块201以及所述驱动模块203连接，包括：
第二处理单元2081，用于根据所述救灾子系统200处于初始状态时，所述可变视场摄像机2051摄取的所述防护区域的现场图像，识别可疑目标，所述救灾子系统200处于初始状态时，所述可变视场摄像机2051处于最大视场覆盖状态；
第三获取单元2082，与所述第二处理单元2081连接，用于获取所述救灾子系统200处于初始状态时，所述可疑目标在所述可变视场摄像机2051的CCD像面上的第一投影坐标值；
第四获取单元2083，与所述第二处理单元2081连接，用于获取所述救灾子系统200调整状态后，所述可疑目标在所述可变视场摄像机2051的CCD像面上的第二投影坐标值，以及所述救灾子系统200调整状态时的转动角度，所述救灾子系统200调整状态后，所述可疑目标处于所述可变视场摄像机2051摄取的所述防护区域的现场图像的中心位置，所述可变视场摄像机2051的焦距大于所述救灾子系统200处于初始状态时的焦距；所述救灾子系统200调整状态时的转动角度即所述驱动模块203中的驱动部件转动的角度。
第二计算单元2084，与所述第三获取单元2082和所述第四获取单元2083连接，用于根据所述第一投影坐标值、所述第二投影坐标值以及所述救灾子系统200在调整状态时的转动角度，计算所述可疑目标的空间坐标。
另外，所述第二报警输出模块204与所述第二识别模块208连接，用于将现场的灾害信息以及所述第二识别模块208的识别结果等，反馈给所述中央控制子系统300，以便于所述中央控制子系统300对所述救灾子系统200的控制。
上述实施例中，采用一台可变视场摄像机2051进行可疑目标的定位，对于需要进行精确操作的救灾系统，例如进行生命体救助的系统，通常需要两台或两台以上的可变视场摄像机2051配合进行操作部分精确定位。当然，所述救灾子系统200中也可以采用至少两台固定视场摄像机替代所述可变视场摄像机，对可疑目标进行识别和定位。
当然，上述实施例中，所述探测子系统100也可以不对可疑目标进行识别和定位，而是完全由所述救灾子系统200来完成可疑目标的识别和定位。
如图6和图7所示为本发明实施例的救灾子系统对可疑目标进行定位的方法的原理图，其中，在图6和图7中，601和602分别为所述可变视场摄像机在系统转动前后的像面(Image plane)，603和604分别为所述可变视场摄像机在系统转动前后的主轴(Principal axis)，O1、O2分别为所述可变视场摄像机在系统转动前后的像主点(Principal point)。
上述可疑目标定位方法的实现具体过程，包括如下步骤：
步骤一：根据图6和图7所示的投影和几何关系，由相似三角形ΔOC1PP′和ΔOC1O1P1可得出公式(5)：
步骤二：根据公式(5)可进一步推演出公式(6)：
步骤三：由相似三角形ΔOC2PP″和ΔOC2P2P′2可得出公式(7)：
步骤四：由公式(7)进而推演出公式(8)：
其中，
步骤五：结合公式(6)和公式(8)，可得到可疑目标的空间坐标的ZWP值：
其中，
步骤六：计算出ZWP值后，通过空间映射比例关系公式(9)，即可计算出其他坐标值(XWP，YWP)：
其中，(XWP，YWP，ZWP)为所述可疑目标的空间坐标，(x1，y1)所述第一投影坐标值，(x2，y2)为所述第二投影坐标值，θ为所述救灾子系统200的转动角度，r为所述可变视场摄像机2051距转动原点的距离，可以通过测量转轴到像平面的距离减去标定的焦距来求出，f为所述可变视场摄像机2051的焦距。
根据用户的需要，所述救灾子系统200还可以配备现场监控显示模块，设置于救灾子系统200安装或使用的现场特定位置，便于人员就近观察和操作控制。
在救灾过程中，可能需要向所述救灾子系统200提供救灾介质，因此，所述救灾系统还包括：
救灾介质供给子系统，与所述救灾子系统200连接，用于向所述救灾子系统200提供救灾介质。所述救灾介质为电力、能源和救灾用的介质，如水介质等。
如图8所示为本发明实施例的救灾系统的又一结构示意图，所述救灾系统包括：
至少两台固定视场摄像机，执行上述实施例中的监视摄像机1011执行的功能，用于获取防护区域的监视图像。
灾害探测仪I，执行上述实施例中的灾害探测仪1013执行的功能，用于探测防护区域的环境监测信息，与固定视场摄像机配合使用，实现特定防护区域的全面探测，早期报警。
图像与数据信息采集模块I，执行上述实施例中的第一图像采集单元1012和第一数据采集单元1014执行的功能，用于采集固定视场摄像机摄取的防护区域的监视图像，以及灾害探测仪I探测的防护区域的环境监测信息，对采集到的信息进行预处理，并提供给核心识别与报警决策模块I使用。
核心识别与报警决策模块I，执行上述实施例中的灾害判断模块202和第一识别模块103执行的功能，用于分析所述监视图像和环境监测信息，判断是否发生灾害，进行灾害的预警和报警，并在发生灾害时，识别可疑目标，计算可疑目标的空间坐标位置。
报警输出模块I，执行上述实施例中的第一报警输出模块104执行的功能，用于向中央控制子系统提供可疑目标的空间坐标以及防护区域的各种灾害信息。
中央控制子系统，执行上述实施例中的中央控制子系统300执行的功能，用于根据可疑目标的空间坐标，控制分布式一体化救灾子系统执行救灾工作。
分布式一体化救灾子系统，执行上述实施例中的救灾子系统200执行的功能，包括：
救灾设施，执行上述实施例中救灾执行模块201执行的功能，用于具体实施救灾工作；
可变视场摄像机，执行上述实施例中的可变视场摄像机2051执行的功能，用于获取的所述防护区域的现场图像。
背景光源，用于为可变视场摄像机提供光源。
灾害探测仪II，执行上述实施例中的现场探测仪2053执行的功能，用于获取的所述防护区域的现场环境监测信息。
图像与数据信息采集模块II，执行上述实施例中的第二图像采集单元2052和第二数据采集单元2054执行的功能，用于采集可变视场摄像机摄取的防护区域的现场图像，以及灾害探测仪II探测的防护区域的现场环境监测信息，对采集到的信息进行预处理，并提供给核心识别与报警决策模块II使用。
核心识别与报警决策模块II，执行上述实施例中的灾害确认模块205和第二识别模块208执行的功能，用于分析所述现场监视图像和现场环境监测信息，二次判断是否发生灾害，并在二次确认发生灾害时，二次识别可疑目标，计算可疑目标的空间坐标位置。
报警输出模块II，执行上述实施例中的第二报警输出模块204执行的功能，用于将分布式一体化救灾子系统的位置和/或速度信息，以及现场的其他灾害信息，反馈给中央控制子系统。
控制模块，执行上述实施例中的控制模块202执行的功能，用于控制所述分布式一体化救灾子系统执行救灾，具体的，可以控制所述分布式一体化救灾子系统运动或转动，控制所述救灾设施的救灾姿势，控制所述可变视场摄像机调整参数等。
机电或机电液一体化驱动控制部件，执行上述实施例中的驱动模块203执行的功能，主要用于根据控制模块的控制，驱动所述分布式一体化救灾子系统执行救灾。
救灾介质供给子系统，用于向所述分布式一体化救灾子系统提供救灾介质。
现场监控显示模块，设置于所述分布式一体化救灾子系统安装或使用的现场特定位置，便于人员就近观察和操作控制。
常规探测报警系统，主要用于接收分布式一体化救灾子系统的报警信号，并进行显示和报警。
如图9所示为图8所描述的救灾系统的一具体应用场景示意图，所述分布式一体化救灾子系统为一自动消防炮，其具体实施救灾的流程为：两台固定视场摄像机901针对防护区域全面覆盖，摄取防护区域的监视图像，核心识别与报警决策模块I针对固定视场摄像机摄取的监视图像，进行火灾识别和分析，当发现火灾时，系统给出报警信号，同时通过匹配两固定视场摄像机901的图像进行可疑目标(火灾发生区域)P(X，Y，Z)的坐标定位；中央控制子系统接收到报警和空间坐标位置后，即规划出自动消防炮的转动角度和方向，生成控制命令，并将控制命令发送给自动消防炮；自动消防炮的控制模块随即开始控制系统转动，并变换可变视场摄像机902的焦距获取火灾的近景图像，进行可疑目标的二次定位，图中，箭头903代表可变视场摄像机902的初始视场覆盖区域，箭头904代表可变视场摄像902机聚焦后的视场覆盖区域；当对准可疑目标后，中央控制子系统即启动救灾介质供给子系统向自动消防炮供给灭火介质，实施有效的灭火。
如图10所示为图8所描述的救灾系统的另一一具体应用场景示意图，所述分布式一体化救灾子系统为能够自定位控制的消防炮，其具体实施救灾的流程为：系统首先将可变视场摄像机1001调整到最大视场覆盖状态，此时，可变视场摄像机1001的视场覆盖区域为箭头1002所指区域；当发现可疑目标时，控制消防炮运动或转动使可疑目标处于视场的中心，之后再控制可变视场摄像机1001调整焦距放大可疑目标图像，此时，可变视场摄像机1001的视场覆盖区域为箭头1003所指区域；核心识别与报警决策模块II对放大后的图像进行识别和判断，并根据系统转动角度(箭头1004所指的角度)，对可疑目标进行定位。
如图11所示为本发明实施例的救灾方法的流程示意图，所述救灾方法应用于一救灾系统中，所述救灾系统与上述实施例中描述的救灾系统的结构相同，包括探测子系统和救灾子系统。
所述救灾方法包括以下步骤：
步骤1101，获取防护区域的灾害监测信息；
步骤1102，根据所述灾害监测信息，判断是否发生灾害；
步骤1103，在发生灾害时，执行救灾。
所述探测子系统包括监视摄像机，所述步骤1101具体为：所述监视摄像机摄取所述防护区域的监视图像；采集所述监视图像，作为所述灾害监测信息。
所述探测子系统还包括灾害探测仪，所述步骤1101具体为：所述灾害探测仪探测所述防护区域的环境监测信息；采集所述环境监测信息，作为所述灾害监测信息。
此时，所述步骤1102具体为：根据所述监视摄像机摄取所述防护区域的监视图像，和/或所述灾害探测仪探测所述防护区域的环境监测信息，判断是否发生灾害。
在实施救灾时，需要对可疑目标进行识别和定位，才可以针对可疑目标执行准确救灾，所述可疑目标为需要救护的生命体、火灾发生区域或气体泄漏区域等。
因此，上述步骤1103之后还包括：在发生火灾时，根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；
此时，所述步骤1103具体为：根据所述可疑目标的空间坐标，对所述可疑目标执行救灾。
具体的，所述探测子系统可以通过分析监视摄像机摄取的防护区域的监视图像，识别可疑目标，并对可疑目标进行定位。此时，所述探测子系统包括第一监视摄像机和第二监视摄像机；
如图12所示为本发明实施例的探测子系统对所述可疑目标进行识别和定位的方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
步骤1201，根据所述第一监视摄像机和/或第二监视摄像机摄取的所述防护区域的监视图像，识别可疑目标；
步骤1202，获取所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第一变换关系，所述第一变换关系为：
其中，(x，y，z)为所述可疑目标的空间坐标，(x1，y1)为所述可疑目标在所述第一监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w1和a1，a2，…，a11为坐标计算参数，由系统标定确定；
步骤1203，获取所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标与所述可疑目标的空间坐标的第二变换关系，所述第二变换关系为：
其中，(x2，y2)为所述可疑目标在所述第二监视摄像机的CCD像面上的像点坐标，w2和b1，b2，…，b11为坐标计算参数，由系统标定确定；
步骤1204，根据所述第一变换关系和所述第二变换关系，计算所述可疑目标的空间坐标。
在所述探测子系统对可疑目标进行定位后，需要将可疑目标的空间坐标提供给救灾子系统，以便于救灾子系统准确、快速地救灾。
因此，所述根据所述灾害监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，之后还包括：根据所述可疑目标的空间坐标，生成控制命令，所述控制命令用于控制所述救灾子系统执行救灾；
所述步骤1103具体为：根据所述控制命令，执行救灾。
另外，所述救灾子系统还可以获取现场监测信息，以对灾害进行二次识别。
此时，所述步骤1103具体为：获取所述防护区域的现场监测信息；根据所述防护区域的现场监测信息，二次确认是否发生灾害；在二次确认发生火灾时，执行救灾。
所述救灾子系统包括可变视场摄像机，此时，所述获取所述防护区域的现场监测信息，具体为：所述可变视场摄像机获取所述防护区域的现场图像；采集所述现场图像，作为所述现场监测信息。
所述救灾子系统还可以包括现场探测仪，所述获取所述防护区域的现场监测信息，具体为：所述现场探测仪获取所述防护区域的现场环境监测信息；采集所述现场环境监测信息，作为所述现场监测信息。
另外，所述救灾子系统也可以根据现场监测信息，对可疑目标进行二次识别和二次定位，此时，所述步骤1103具体为：根据所述现场监测信息，识别可疑目标，并对所述可疑目标进行定位，得到所述可疑目标的空间坐标；根据所述可疑目标的空间坐标，执行救灾。
如图13所示为本发明实施例的救灾子系统对可疑目标进行识别和定位的方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
步骤1301，根据所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像，识别可疑目标，所述救灾子系统处于初始状态时，所述可变视场摄像机处于最大视场覆盖状态；
步骤1302，获取所述救灾子系统处于初始状态时，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第一投影坐标值；
步骤1303，获取所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标在所述可变视场摄像机的CCD像面上的第二投影坐标值，以及所述救灾子系统调整状态时的转动角度，所述救灾子系统调整状态后，所述可疑目标处于所述可变视场摄像机摄取的所述防护区域的现场图像的中心位置，所述可变视场摄像机的焦距大于所述救灾子系统处于初始状态时的焦距；
步骤1304，根据所述第一投影坐标值、所述第二投影坐标值以及所述救灾子系统在调整状态时的转动角度，计算所述可疑目标的空间坐标。
当然，所述探测子系统也可以不具有对可疑目标进行识别和定位的功能，而是由所述救灾子系统单独承担。
通过上述实施例提供的救灾方法，对防护区域进行监测，能够及时发现灾害，从而实现灾害的早期探测。另外，可识别可疑目标，并对可疑目标进行准确定位，根据可疑目标的位置，自动控制救灾设施运动，接近或对准可疑目标，实施救灾。从而，能够集灾害早期探测、自动实施救灾一体化，提高了救灾系统的防灾救灾能力。进一步地，还可以获取现场监测信息，进行灾害的二次确认以及可疑目标的二次识别和定位，从而精确定位可疑目标，实施高效救援。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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