随着社会经济的发展和科学技术的进步,尤其是城市化进程的飞速发展,各种大空间建筑应运而生。大空间建筑物使得防火分隔困难,常规火灾探测和灭火设施功能难以施展,而且大空间建筑中火灾蔓延迅速、人员疏散困难,使火灾扑救十分困难,所以有必要开展大空间建筑物火灾安全防范技术的研究。通过回顾消防炮的发展历程和研究现状,发现目前在大空间建筑物中采用的基于图像型火灾探测的消防炮系统存在准确性与实时性差、抗干扰能力弱等的不足,据此确立了本文主要研究内容:消防炮精确定位、闭环智能控制及高效火灾图像探测识别等。在消防炮精确定位技术研究方面,主要从消防炮的射流轨迹和射程的精确预测入手,在以下三个方面开展了研究工作:(1)在消防炮水射流运动分析的基础上,提出了消防炮水射流轨迹理论计算模型。应用理论模型分析了两种消防炮的射流轨迹,证明与实际的射流轨迹非常吻合。据此分析了消防炮射程随流量和工作压力的变化规律,以及消防炮的射程与俯仰角的关系。(2)提出了一种进行消防炮回转、俯仰角度误差补偿的方法。提出了通过试验数据确定消防炮射程的实验公式法,该方法可通过反求得到与消防炮射程相对应的俯仰角,并用模拟试验证明了该方法的有效性。(3)将预测消防炮射程的理论模型法和实验公式法有机地结合起来。针对消防炮系统应用在现场的多种情况进行了水射流准确定位研究,证明理论模型能够满足各种情况下的应用需要。在高效火灾图像探测识别技术研究方面,针对火灾火焰不同特征采取不同判别方法,并分析找出最适合图像探测的谱带区域。据此提出改进的火灾监控开关算法和特征融合算法,使火灾的识别更可靠和高效。提出了基于DSP处理器的分布式计算方式,从根本上解决了现有图像型火灾探测器因采用集中式计算方式而使探测不及时的难题。提出了消防炮闭环智能控制原理和实施方法,包括消防炮转动角度的闭环控制和消防炮水射流落点位置的闭环智能控制,并通过仿真验证了方案的有效性。将消防炮精确定位技术、高效火灾图像探测识别技术和闭环智能控制技术充分结合,研发了大空间场所智能消防水炮灭火系统。通过多次试验验证,表明所开发的系统具有定位精度高、抗干扰能力强和实时性好等特点。