董孝琦 朱佳梅 方佳倫 房亞楠

摘要：本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的消防救火裝置進(jìn)行改裝，加裝視頻采集裝置和報(bào)警裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，感知到周圍有火災(zāi)情況的出現(xiàn)時(shí)，在進(jìn)行救火的同時(shí)發(fā)出警報(bào)，完成報(bào)警發(fā)送定位信息。確保用戶生命、財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)，防止火災(zāi)事態(tài)擴(kuò)大。在日常生活中，由煙霧報(bào)警器引發(fā)視覺(jué)識(shí)別模塊的啟動(dòng)，將發(fā)現(xiàn)的情況通過(guò)Opencv視覺(jué)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)由此可以避免由其他原因造成的煙霧存在而引發(fā)消防報(bào)警功能的錯(cuò)誤。通過(guò)智能控制以及消防裝置的改裝，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、實(shí)用、實(shí)時(shí)性高等實(shí)用效果，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，也為智慧城市建設(shè)莫定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)預(yù)防;視頻采集;OpenCV;煙霧報(bào)警器;智慧城市

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)科技水平的不斷提升，人們的生活水平日益增長(zhǎng)，對(duì)于安全的要求也是不斷提高，火災(zāi)則成為了離我們最近又最遠(yuǎn)的存在。因此對(duì)于火災(zāi)的預(yù)防和處理尤為重要。往往在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，周圍居民因?yàn)楦鞣N原因造成發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或者無(wú)法及時(shí)報(bào)警的現(xiàn)象。致使每年的火災(zāi)發(fā)生率居高不下，帶來(lái)的財(cái)產(chǎn)損失十分嚴(yán)重。

一、現(xiàn)狀及分析

國(guó)外火災(zāi)研究的在美國(guó)最為普遍。2012年美國(guó)消防技術(shù)研究所提提出，在消防設(shè)備和消防設(shè)備領(lǐng)域?qū)嵤┝诵畔⒑臀锢硐到y(tǒng)（2013），美國(guó)消防研究基金會(huì)制定了《消防安全情報(bào)發(fā)展計(jì)劃》，并明確指出智慧消防建設(shè)將面臨的困難和技術(shù)難題，并將智慧消防列為之后的工作重點(diǎn)之一。

2016年6月，我國(guó)在湖北省宜昌市召開(kāi)“全國(guó)創(chuàng)新公共消防大會(huì)”，正式宣布傳統(tǒng)消防向智慧消防轉(zhuǎn)變。目前，國(guó)內(nèi)專家主要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建設(shè)一個(gè)集中式云平臺(tái)進(jìn)行信息收集和匯總，開(kāi)發(fā)火災(zāi)防控網(wǎng)絡(luò)和滅火救援網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)框架。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）Linux系統(tǒng)

本作品選擇Lmux系統(tǒng)。Linux系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，首先就是他的開(kāi)源，任何人都是可以查看他的源代碼的，這使得他特別的安全，而windows則不開(kāi)源，要經(jīng)常的打補(bǔ)丁，修補(bǔ)漏洞。其次，Linux內(nèi)核優(yōu)化的很好，而windows則不同，微軟的系統(tǒng)非常的復(fù)雜，而且運(yùn)先行效率相對(duì)Linux要低很多。雖然Linux在桌面市場(chǎng)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)（只占1%多一點(diǎn)的占有率），但他在服務(wù)器行業(yè)的地位那是無(wú)敵的（20%多）。Linux占用系統(tǒng)資源特別少，早期的Linux，64M內(nèi)存就能跑得很流暢，這也是他的優(yōu)勢(shì)。

（二）OpenCV視覺(jué)識(shí)別

OpenCV是一個(gè)開(kāi)源的計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)，OpenCV庫(kù)用C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言編寫(xiě)，可以在Windows、Linux、Mac OS X等系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)也在積極開(kāi)發(fā)Python、Java、Madab以及其他一些語(yǔ)言的接口，將庫(kù)導(dǎo)入安卓和iOS中為移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)應(yīng)用。通過(guò)參數(shù)設(shè)置，監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生時(shí)場(chǎng)景內(nèi)的滯留人數(shù)、地點(diǎn)以及火情等級(jí)，進(jìn)行更有效的搜救和處理火情。

（三）煙霧傳感器

MQ-2的探測(cè)范圍極其的廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。MQ-2常用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。故因此，MQ-2可以準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是一個(gè)多種氣體探測(cè)器。

（四）GPS模塊

GPS模塊接收衛(wèi)星的定位信號(hào)運(yùn)算出自身的位置（經(jīng)度、緯度、高度）、時(shí)間和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、航向），每秒1次送給單片機(jī)并存儲(chǔ)，以便隨時(shí)提供定位信息。

（五）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，作為一個(gè)新的名詞，在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將會(huì)扮演非常重要的角色，它將成為連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)，以及不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換.既可以實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián).也可以實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。此外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還需要具備設(shè)備管理功能，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以管理底層的各感知節(jié)點(diǎn)，了解各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（六）嵌入式

嵌入式是設(shè)計(jì)特定功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如：手機(jī)，mp3、mp4、mp5，白動(dòng)供水系統(tǒng)，洗衣機(jī)，油井監(jiān)控系統(tǒng)等，形象的說(shuō)就是開(kāi)發(fā)一種嵌入在一個(gè)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)特定功能的一個(gè)系統(tǒng)。而單片機(jī)是較簡(jiǎn)單的嵌入式，單片機(jī)開(kāi)發(fā)可以形象的說(shuō)是，通過(guò)設(shè)程序，來(lái)控制引腳按一定輸出高低單片來(lái)控制外圍電路去控制機(jī)器運(yùn)行。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將項(xiàng)目工作具體分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

在感知層中，當(dāng)煙霧傳感器檢測(cè)到周圍環(huán)境氣體變化，其將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)。網(wǎng)關(guān)接收信號(hào)后向發(fā)送數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包內(nèi)數(shù)據(jù)為地址與傳感器采集信息等）。云端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)送給物業(yè)系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人。

在網(wǎng)絡(luò)層中，煙霧傳感器和視覺(jué)傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給嵌入式網(wǎng)關(guān)，嵌入式網(wǎng)關(guān)將會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)用戶的相應(yīng)設(shè)定，做出相應(yīng)的動(dòng)作，即根物業(yè)系統(tǒng)的設(shè)定發(fā)送地址給予物業(yè)負(fù)責(zé)人，如果確切監(jiān)測(cè)到火情云端將發(fā)送數(shù)據(jù)給物業(yè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人以及火警。

總結(jié)并設(shè)計(jì)出本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容主要為以下四個(gè)方面：

（一）火情預(yù)處理

通過(guò)對(duì)消防裝置改裝添加感溫裝置、煙霧傳感器、視頻采集模塊，在煙霧、溫度達(dá)到較為異常的情況下，通過(guò)。詳～視覺(jué)識(shí)別進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)前環(huán)境是否存在存在火災(zāi)或發(fā)生火災(zāi)的可能性，并發(fā)出警示周圍人員注意安全。

（二）火災(zāi)等級(jí)評(píng)估

在發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生火災(zāi)的情況下，通過(guò)視頻的監(jiān)控，以及輸入在預(yù)設(shè)值中的室內(nèi)物品分析。進(jìn)行火災(zāi)等級(jí)的評(píng)估，是否有易燃物會(huì)使火勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，波及到周圍居民的人生、財(cái)產(chǎn)安全。方便更好的處理火災(zāi)，以及善后工作。

（三）火災(zāi)信息傳輸

火災(zāi)進(jìn)行時(shí)，存在著無(wú)人發(fā)現(xiàn)，無(wú)人報(bào)警的可能性。通過(guò)火災(zāi)范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控確認(rèn)，及時(shí)的將房屋平面圖、火場(chǎng)活體滯留數(shù)、火災(zāi)等級(jí)評(píng)估等信息打包處理，與GPS定位信息一同傳輸給物業(yè)和消防部隊(duì)。

（四）設(shè)計(jì)分析

本設(shè)計(jì)包括監(jiān)控裝飾、信息整理裝置、消防裝置、警報(bào)裝置組成，相較于傳統(tǒng)的消防設(shè)備，可靠性強(qiáng)，信息采集方便快捷，節(jié)省空間，信息傳輸率高等特點(diǎn)對(duì)于可能發(fā)生的火災(zāi)或已存在的火災(zāi)及時(shí)處理，確保人員的生命安全。

四、結(jié)語(yǔ)

作品主要是想對(duì)周圍環(huán)境信息因素進(jìn)行收集處理，再與數(shù)據(jù)庫(kù)中提前收錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，在通過(guò)不同傳感器給予人群有效的信息。排除干擾因素?cái)?shù)據(jù)快速對(duì)比以及有效定位是一個(gè)難點(diǎn)。利用OpenCV技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境收集和處理，利用GPS模塊和python語(yǔ)言構(gòu)成的平臺(tái)給予人群有效的信息。

基金項(xiàng)目：黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目項(xiàng)目編號(hào)：201913299010。