亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種智能化主動消防系統(tǒng)的研究

        2022-10-15 15:54:56王慶娟周肖樹趙刃
        現(xiàn)代信息科技 2022年15期
        關鍵詞:信息

        王慶娟,周肖樹,趙刃

        (1.北京理工大學珠海學院,廣東 珠海 519088;2.珠海邁克芬科技有限公司,廣東 珠海 519031)

        0 引 言

        近幾年,各類火災事故頻發(fā),嚴重威脅著人民群眾的生命財產安全。為此,針對大型商業(yè)綜合體、火災重點單位、火災高危單位、較小場所等采取更加嚴格的消防安全管控措施,以減少火災隱患,降低火災風險,在推動消防設備市場發(fā)展的同時,也對消防設備自動化和消防物聯(lián)網平臺的智能化提出了更高的要求。

        火災預防和早期撲滅是消防滅火所追求的目標。當前的火災探測設備主要以煙感為主,建筑內的滅火裝置多為噴淋裝置,煙感屬被動探測,火災發(fā)生后,煙霧上升進入煙感傳感器,達到一定濃度時才能觸發(fā)煙霧報警,因此煙霧報警延遲較高,往往在相關人員接到煙霧報警時火勢已經蔓延成大火。噴淋裝置一般是在火災發(fā)生后,室內溫度上升到一定程度才能爆破噴淋,噴淋滅火方式是大面積散射式滅火,起不到精準滅火的目的。并且煙感傳感器的報警可靠性向來不是太高。可以看出當前的火災報警和滅火處理系統(tǒng)存在很大的漏洞,不能從根本上解決火災的預防和早期滅火問題。

        為此,本文開發(fā)一種智能化主動消防系統(tǒng),該系統(tǒng)可以在火災將要發(fā)生時及時給出預警,在火災發(fā)生的初期迅速探測起火點的位置,并啟動主動滅火系統(tǒng),進行精準滅火。在火災發(fā)生的初期迅速撲滅,這樣不僅可以降低火災的損失,同時由于火勢較小,滅火成本也會很低,做到消滅火災于萌芽狀態(tài)。

        1 消防系統(tǒng)的架構設計

        智能化主動消防系統(tǒng)由消防機器人、主動探測系統(tǒng)和信息調度平臺三個部分組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示。

        主動探測系統(tǒng)利用ZigBee技術實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度、煙霧狀態(tài)和火焰狀態(tài)的數(shù)據采集,并將數(shù)據傳入信息調度平臺。消防機器人安裝有具備火焰識別功能的視頻設備和滅火裝置,并通過Wi-Fi模塊與平臺通信。信息調度平臺負責對環(huán)境數(shù)據的顯示,并將主動探測系統(tǒng)上報的異常數(shù)據及位置信息轉發(fā)給消防機器人。

        當有火災發(fā)生時,火災發(fā)生地點附近的主動探測器將檢測到異常的環(huán)境數(shù)據,探測器將某位置的環(huán)境數(shù)據上報給信息監(jiān)控系統(tǒng),同時發(fā)出聲光報警。信息監(jiān)控系統(tǒng)會將火災發(fā)生的地點等數(shù)據通過Wi-Fi模塊傳輸給機器人,機器人接收到數(shù)據后,會迅速規(guī)劃路徑,移動到指定的火災地點。機器人在移動的過程中會以超聲波傳感器避障,同時開啟視覺識別模塊,進行火焰的二次確認。機器人的視覺識別模塊識別到火焰并完成定位后,控制噴頭對準火源方向進行滅火操作。

        圖1 消防系統(tǒng)框圖

        2 主動探測系統(tǒng)

        主動探測系統(tǒng)由上位機和下位機組成,下位機的硬件部分主要由ZigBee無線模塊、溫濕度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器和聲光報警模塊組成。本網絡由一個協(xié)調器和多個終端設備組成,采用星狀網絡拓撲結構,如圖2所示。每一個終端設備都搭載三種傳感器和聲光報警電路,協(xié)調器和上位機之間通過串口傳輸,上位機使用LabVIEW完成串口數(shù)據解析與存儲。

        圖2 主動探測系統(tǒng)架構圖

        2.1 下位機的設計

        選擇TI公司的CC2530F256芯片作為無線網絡的核心處理器,集成了51單片機的內核,具有256 kB閃存和8kB RAM的Zigbee,符合IEEE 802.15.4標準。CC2530片上系統(tǒng)結合了TI公司的ZigBee協(xié)議棧Z-Stack,提供一個強大和完整的ZigBee解決方案。

        ZigBee網絡中存在三種邏輯設備類型:協(xié)調器、路由器和終端設備。在星型網絡中以協(xié)調器為中心,所有設備只能與協(xié)調器進行通信。

        在本次實驗中共使用三個終端設備進行環(huán)境火災狀態(tài)的主動探測。每一個終端設備都由一塊CC2530搭載三種不同的傳感器構成,利用Zigbee對系統(tǒng)中的各終端設備及協(xié)調器完成組網,程序流程如圖3所示。

        協(xié)調器創(chuàng)建網絡后,按照一定算法為加入其網絡的終端節(jié)點分配地址,完成ZigBee組網。組網成功后,在確認傳感器正常工作的情況下,開始對環(huán)境狀態(tài)進行實時監(jiān)測,系統(tǒng)檢測到的數(shù)據會實時上報給信息調度平臺進行展示,同時對采集到的三種傳感器數(shù)據做出判斷,如有數(shù)據超過相應的閾值,則將發(fā)出火情報警聲光信號,并將異常數(shù)據上報給信息調度平臺。在上報的信息中除了終端設備標定的坐標信息外,還包括預估的火源坐標信息。

        圖3 主動探測系統(tǒng)軟件流程圖

        本文使用近紅外火焰探測器進行火焰檢測,同時測得環(huán)境的溫濕度和煙霧數(shù)據,對三種傳感器數(shù)據進行分析后預判火情,以提高探測的及時性和準確度?;鹧嫣綔y器由一組五個對稱分布的近紅外火焰?zhèn)鞲衅鳂嫵?,探測波段為760 nm~1 100 nm的近紅外波段。通過讀取傳感器的數(shù)據來判定著火點的方向,當監(jiān)控范圍內某一方位突然出現(xiàn)較強信號時,判斷出該方位可能出現(xiàn)火情,此時該探測器將會通過信息調度平臺轉發(fā)火焰報警信息及位置信息給消防機器人。

        實驗模型樣機的設計中使用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器來采集環(huán)境中的溫濕度數(shù)據。它采用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性和卓越的穩(wěn)定性。溫濕度傳感器都是在極為精確的濕度校驗室中進行校準,校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中,傳感器內部在對檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件,并與一個高性能8位單片機相連接,采用單線制串行接口,系統(tǒng)集成便捷。但是DHT11的測溫范圍較小,在真機設計中將替換成動態(tài)范圍更大的傳感器(如SHT31)。

        煙霧傳感器為MQ-2,內部采用離子式N型半導體,處于200~300 ℃時,二氧化錫吸附空氣中的氧,形成氧的負離子吸附,使半導體中的電子密度減少,從而使其電阻值增加。當煙霧傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時,煙霧傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息,煙霧的濃度越大,導電率越高,輸出電阻越低,輸出的電壓值越大。

        MQ-2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度,尤其是對烷類煙霧更為敏感,具有良好的抗干擾性,可準確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息。MQ-2可輸出模擬信號和數(shù)字信號,本設計使用模擬信號讀入,在程序內增加閾值判斷功能,進行報警處理。

        協(xié)調器中負責把各終端設備上報的傳感器數(shù)據通過串口轉發(fā)至上位機。

        2.2 上位機的設計

        當上位機接收到下位機發(fā)來的數(shù)據后,解析和處理數(shù)據,并可視化傳感器的數(shù)據。如有異常節(jié)點數(shù)據上報,確定數(shù)據庫中是否存在該異常節(jié)點的信息,若沒有,則將異常節(jié)點數(shù)據上傳至數(shù)據庫。

        如圖4所示為上位機交互界面,在測試中以編號001號的終端設備檢測到火焰為例,當該設備的第一路火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火焰時,在上位機中會顯示該設備的標定位置坐標、火源坐標和當前的溫濕度數(shù)值和煙霧狀態(tài),并發(fā)送至數(shù)據庫中。在上位機中設置了顯示串口數(shù)據和數(shù)據庫數(shù)據。

        圖4 主動探測系統(tǒng)上位機界面

        3 消防機器人

        消防機器人以NI公司的myRIO為核心控制器,基于圖像化編程平臺LabVIEW進行開發(fā),通過Wi-Fi模塊實現(xiàn)與平臺的數(shù)據通信,主要由運動控制和視覺識別兩個模塊構成。

        3.1 機器人運動控制模塊

        運動控制模塊設置了手動和自動兩種模式。在手動模式下,可以通過信息調度平臺遠程控制機器人的運動,借助攝像頭觀察周圍環(huán)境,通過傳輸?shù)囊曨l判斷火源的位置,并手動開啟滅火裝置實現(xiàn)滅火操作。

        自動模式中包括自主避障、運動控制、狀態(tài)監(jiān)測和系統(tǒng)任務管理四個功能子模塊。自主避障通過分析超聲波傳感器的數(shù)據實現(xiàn);運動控制通過對電機、舵機、水泵和全向輪的控制實現(xiàn),從而設計了自主路徑規(guī)劃、自動精準滅火以及自主泊位和注水等功能;狀態(tài)監(jiān)測主要完成對攝像頭的控制,以及完成對機器人自身姿態(tài)、電壓值和水位狀態(tài)的監(jiān)測;系統(tǒng)任務管理完成遠程監(jiān)控與運動規(guī)劃的功能。

        在自動模式下,主動探測系統(tǒng)檢測到火災后,判斷報警點數(shù)量,當只有一個報警點時,服務器會將火源地址信息告知鄰近的機器人,機器人接收到數(shù)據后會迅速地規(guī)劃路徑,并移動到指定的火災地點。機器人在移動的過程中通過超聲波傳感器避障,同時打開視覺識別模塊進行火焰檢測和識別,完成火源定位后控制滅火裝置實現(xiàn)滅火操作。在水位低于閾值但火源依然存在的情況下,則通知臨近機器人前往增援。水位低于閾值的機器人則自動返回泊位補水。當報警點多于一個時,調度平臺根據報警坐標與機器人的位置坐標進行匹配,按照就近原則指派機器人到達火源地點。

        3.2 視覺識別

        視覺識別的目的是對主動探測系統(tǒng)上報的火警信息進行二次確認,并通過將所得到的火焰坐標信息反饋給運動控制模塊執(zhí)行精準的滅火操作,以此提高滅火的效率。采用普通攝像頭對火焰進行檢測、識別和中心定位,使用NI VISON Assistant進行開發(fā),根據火焰的顏色特征與圓形度兩大靜態(tài)特征對火焰進行識別。

        首先獲取攝像頭圖像。火焰具有特殊的顏色分布規(guī)律,在圖像中調節(jié)RGB閾值分割出火焰輪廓,并完成圖像的二值化處理。二值化后的圖片包含較多的噪點,因此使用中值濾波器做平滑濾波處理。中值濾波器是一種非線性濾波器,它將領域內所有像素值按由小到大的順序排列,取中間值作為中心像素點的輸出值。中值濾波器的主要優(yōu)點是算法簡單易于實現(xiàn),在處理隨機噪聲和脈沖噪聲方面具有較好的效果。隨后依次對圖像做開運算和閉運算,去掉小的物體或空洞并平滑邊界。完成以上流程后得出火焰輪廓,最后通過計算火焰圓弧度求出火焰中心坐標,識別的測試效果如圖5所示。

        圖5 火焰定位算法測試圖

        4 信息調度平臺

        信息調度平臺接收主動探測系統(tǒng)實時獲取的現(xiàn)場數(shù)據,當數(shù)據超過閾值時進行火災報警,提醒用戶進行火災處理。同時,平臺對消防機器人進行監(jiān)控,包括機器人的水箱水位、位置、電壓等,以實現(xiàn)實時故障報備。

        5 系統(tǒng)測試

        為測試本系統(tǒng)的功能和響應時間,在十平米的實驗室內部署三個終端設備進行實時探測,兩臺消防機器人等候信息調度平臺的控制。測試開始前為三個終端設備標定位置信息,為機器人指定泊位信息,以點燃的蠟燭作為火源,將蠟燭放置于某個區(qū)域,測試中系統(tǒng)各模塊運行正常,完成了預期的任務。測試表明從蠟燭點燃到被撲滅的過程只需30秒的時間。

        6 結 論

        本文設計了基于物聯(lián)網平臺的主動消防系統(tǒng),其集火源探測、火災預警、消防滅火、安防布控于一體,可精準定位火源;采用智能化消防系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)在線實時監(jiān)控和可視化操作;在發(fā)現(xiàn)火源后消防機器人采取滅火行為的時間小于30 s,可以很好地降低火災的發(fā)生概率,降低消防成本。

        猜你喜歡
        信息
        訂閱信息
        中華手工(2017年2期)2017-06-06 23:00:31
        展會信息
        中外會展(2014年4期)2014-11-27 07:46:46
        信息超市
        展會信息
        展會信息
        展會信息
        展會信息
        展會信息
        信息
        健康信息
        祝您健康(1987年3期)1987-12-30 09:52:32
        青青草视频在线免费视频| 国产精品天堂avav在线| 亚洲欧美牲交| 国产亚洲精品久久久ai换| 亚洲av无码国产剧情| 国产精品厕所| 国产情侣一区在线| 国产人妖赵恩静在线视频| 加勒比一区二区三区av| 日本中文字幕精品久久 | 青青草手机在线观看视频在线观看| 亚洲中文字幕久久精品品| 一本色道久久综合狠狠躁篇| 夜夜添夜夜添夜夜摸夜夜摸| 波多野结衣乳巨码无在线| 亚洲V日韩V精品v无码专区小说| 女女同性黄网在线观看 | 亚洲中文字幕久久精品色老板| 久久婷婷五月综合色奶水99啪| 丰满岳妇乱一区二区三区| 免费一级毛片在线播放不收费 | 日韩狼人精品在线观看| 国产亚洲一区二区毛片| 男女性杂交内射女bbwxz| 午夜色大片在线观看| 亚洲av有码在线天堂| 日本成熟妇人高潮aⅴ| 蜜桃免费一区二区三区| 精品丰满人妻无套内射| 精品第一页| 一区二区三区国产97| 好看的中文字幕中文在线| 日韩av在线播放人妻| 色老板精品视频在线观看| 国产精品无需播放器| 国产大片在线观看三级| 国产一区二区三免费视频| 大又大又粗又硬又爽少妇毛片 | 久久精品国产亚洲av蜜臀| 久久亚洲av成人无码软件| 亚洲乱妇熟女爽到高潮视频高清|