(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222665354.0 (22)申请日 2022.10.10 (73)专利权人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 于天河　陈旭　段永健　 (51)Int.Cl. H04W 4/80(2018.01) H04N 5/225(2006.01) G06V 10/12(2022.01) G06V 10/34(2022.01) A62C 37/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于FPGA的火灾识别灭火装置 (57)摘要 本实用新型提供一种基于FPGA的火灾识别 灭火装置， 包括PLL时钟生成模块、 上电复位模 块、 OV7725摄像头模块、 图像处理模块、 SDRAM存 储模块、 电源模块、 JTAG下载模 块、 VGA显示模块、 LORA无线通信模块、 灭火模 块。 其中， OV7725摄像 头模块包括IIC通信模块、 CMOS数据采集模块和 寄存器配置模块。 基于 FPGA的火灾识别灭火装置 通过图像处理模块对OV7725摄像头采集到的图 像数据进行识别处理， 实时监测目标区域是否有 火焰的产生， 若目标区域有火焰产生， FPGA将通 过LORA无线通信模块控制灭火模块进行灭火。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 218162873 U 2022.12.27 CN 218162873 U 1.一种基于FPGA的火灾识别灭火装置， 其特征在于： 包括PLL时钟生成模块、 OV7725摄 像头模块、 图像处理模块、 上电复位模块、 SDRAM存储模块、 电源模块、 JTAG下载模块、 VGA显 示模块、 LORA无线通信模块、 灭火模块； 所述PLL时钟生成模块为OV7725图像传感器、 SDRAM、 图像处理模块以及VGA显示模块提 供相应的时钟， 该模块与OV7 725摄像头模块、 S DRAM存储模块、 VGA显示模块相连； 所述上电复位模块是在FPGA上电后保持一段时间的复位状态， 上电后复位各个模块； 所述OV7725摄像头模块包括IIC通信模块、 CMOS数据采集模块和寄存器配置模块， 本装 置通过该模块采集图像信息； OV7725是一款体积小、 工作电压低的CMOS类型数字图像传感 器， 寄存器配置模块把OV7725寄存器配置所需要的数据通过IIC通讯模块传输给OV7725摄 像头， CMOS数据采集模块 把OV7725摄像头采集到的图像数据传给图像处 理模块； 所述SDRAM存储模块采用的是华邦的W9812G6KH ‑6芯片， 用于在第零和第一BANK区存储 图像预处理时的图像数据， 在第二和第三BANK区存储图像处理后的图像数据， 所述SDRAM存 储模块与图像处 理模块、 VGA显示模块相连； 所述图像处理模块包括了进行图像的灰度化、 帧间差分运算、 腐蚀运算、 膨胀运算、 二 值化运算和加框处理六个流程做进一步的图像处理， 分别与PLL时钟生 成模块、 OV7725摄像 头模块、 S DRAM存储模块以及LORA无线通信模块相连； 所述VGA显示模块用于把SDRAM中存储的处理后的图像数据读取出来， 并传送到VGA显 示器上显示， VGA显示模块与S DRAM存储模块相连； 所述LORA无线通信 模块用于把FP GA的识别检测结果传输到灭火模块， 控制灭火模块是 否运行； 所述灭火模块主要 由51单片机、 电机驱动器和水泵组成， 当收到FPGA的火灾信号后驱 动水泵灭火； 所述JTAG下 载模块， 用于向FPGA芯片中下 载程序或向flash中 固化程序； 电源模块， 外接5V直流电源， 通过LM1117芯片将5V电源转换成3.3V电压； 使用NCP1529 型专用DC ‑DC降压器， 转换成输出为2.5V和1.2V的电源； 其中2.5V电源为PLL时钟电路和 JTAG下载模块供电， 1.2 V为FPGA内核供电。 2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的火灾识别灭火装置， 其特征在于加入了LORA 无线通信模块和灭火模块； 所述LORA无线通信 模块可以实现一主多从通信， 即一个FP GA可以通过无线的方式控制 多个灭火模块， 该模块与图像处 理模块和灭火模块相连； 所述灭火模块由51系列单片机、 电机驱动器以及水泵组成， 图像处理模块识别到火焰 后通过LORA无线通信模块向灭火模块发送命令， 该模块收到命令后启动水泵灭火， 该模块 与LORA无线通信模块相连。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218162873 U 2一种基于FPGA的火灾识别灭火装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及数字图像处理领域， 具体涉及一种基于FPGA的火灾识别灭火装 置。 背景技术 [0002]随着人工智能、 计算机网络技术、 大数据科学等研究的迅猛发展， 数字图像的捕获 和处理技术正在向着更高层次的方向发展， 人们对于图像处理系统也有了新的要求， 图像 处理系统的硬件体积越来越小， 实时性也越来越好， 特别是最近几年， 图像的分辨率和扫描 频率都有了较大范围的提升， 传统基于软件平台的图像处理系统已经很难满足要求， 加上 图像处理算法的天然并行性， FPGA的加入给图像处理带来了新的活力， 特别是针对图像底 层一些并行性的图像处理算法， 此外， FPGA在一些低 成本的机器视觉领域也得到了广泛的 应用。 作为可编程器件的FPGA不仅具有硬件可编程的灵活性， 能适应不同场景不同需求的 需要， 还具有天然的并行优势， 实现实时处理， 但是控制领域就非FPGA所擅长了， 然而51单 片机指令集丰富， 性 价比高， 足够满足控制领域的多数控制要求。 实用新型内容 [0003]为了解决上述技术所存在的不足之处， 本实用新型提供了基于FPGA的火灾识别灭 火装置。 [0004]为了解决上述技术问题， 本实用新型的技术方案是： 一种基于FPGA的火灾识别 灭 火装置， 包括PLL时钟生成模块、 上电复位模块、 OV7725摄像头模块、 图像处理模块、 SDRAM存 储模块、 电源模块、 JTAG下载模块、 VGA显示模块、 LORA无线通信模块以及灭火模块， 其结构 特点在于： [0005]PLL时钟生成模块为OV7725图像传感器、 SDRAM、 图像处理模块以及VGA显示模块提 供相应的时钟， 该模块与OV7 725摄像头模块、 S DRAM存储模块、 VGA显示模块相连； [0006]上电复位模块是在FPGA上电后保持一段时间的复位状态， 上电后复位各个模块； [0007]OV7725摄像头模块包括IIC通信模块、 CMOS数据 采集模块和寄存器配置模块， 该模 块为了采集图像信息； OV7725是一款体积小、 工作电压低的CMOS类型数字图像传感器， 寄存 器配置模块把OV7725寄存器配置所需要的数据通过IIC通讯模块传输给OV7725， CMOS数据 采集模块 把OV7725输出的图像数据传给图像处 理模块； [0008]SDRAM存储模块采用的是华邦的W9812G6KH ‑6芯片， 用于在第零和第一BANK区存储 图像预处理时的图像数据， 在第二和第三BANK区存储图像处理后的图像数据。 所述SDRAM存 储模块与图像处 理模块和摄 像头采集模块相连； [0009]图像处理模块包括了进行图像 的灰度化、 帧间差分运算、 腐蚀运算、 膨胀运算、 二 值化运算和加框处理六个流程做进一步的图像处理， 分别于PLL时钟生 成模块、 OV7725摄像 头模块、 S DRAM存储模块、 VGA显示模块相连、 LORA无线通信模块； [0010]VGA显示模块用于把SDRAM中存储的经过识别加框处理的图像数据读取出来， 并传说　明　书 1/3 页 3 CN 218162873 U 3