首页> 正文

嵌入式火灾图像探测与自主灭火系统的研究

2020-11-30阅读(290)

嵌入式火灾图像探测与自主灭火系统的研究

论文摘要

火灾是城市中频发性最高、危害性和影响力最强的灾害之一。为了实现早期火灾监测报警和自动灭火,使早期火灾得到及时地控制和扑救,最大限度地减少财产损失和人员伤亡,在工业和民用建筑、商场、宾馆、图书馆、科研和商业部门,配备火灾报警和自动灭火系统已成为必要。火灾报警和自动灭火系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。火灾图像探测与自主灭火系统综合运用了火灾科学、计算机视觉、图像技术、模式识别与人工智能等高新技术,具有高效的火灾防治能力。目前主要是火灾图像探测和自动灭火相互分离、独立布置的产品,有少部分特殊环境应用的一体化产品,其价格昂贵,结构复杂,不适合大范围推广。论文在对火灾图像探测识别、定位和灭火控制方法研究的基础上,运用ARM嵌入式技术把火灾图像探测和自主灭火有机的集成为一体,简化了消防设备布置,降低了成本。论文首先综述了当前国内外火灾探测和灭火技术的研发现状,研究了火灾视频图像的增强、中值滤波和形态学滤波等图像预处理技术;采用背景差法获得监视场景信息,并利用改进的背景更新算法,对背景进行实时更新;应用了一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)优化的最大类间方差分割法(又叫大律法,简称Otsu),对火灾火焰目标进行了有效的分割;分析了火灾火焰图像的特征,通过火灾火焰图像蔓延增长、相似度和边缘抖动等特征的提取,给出了火灾的判别算法,并进行了相应的实验验证。实现火灾的识别后,须进行火灾自主灭火。自主灭火关键技术是要准确实现火源的空间定位。在建立了摄像机的几何模型后,得到了空间坐标点和图像坐标点的映射关系,研究了摄像机的标定方法,给出了具体的标定算法;根据双目跟踪定位的原理,在详细分析了单目扫描式空间定位法的基础上,应用极线几何的方法来计算三维空间坐标,从而增强系统的适应性,提高系统定位精度。在对火灾图像探测技术和自主定位灭火方法研究的基础上,论文根据早期火灾的特点,结合系统的技术要求,提出了系统的总体设计方案;按功能将系统划分为几个模块,详细讨论了以ARM嵌入式芯片S3C2410A为核心的各个模块的硬件设计及原理图设计,完成了系统的硬件设计;并对系统软件进行了模块化设计,给出了个模块的实现流程图;最后,在设计的系统平台上进行了火灾识别和定位试验,验证了系统可行性和可靠性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 课题研究的背景及意义
  • 1.2 国内外研究状况
  • 1.2.1 现行火灾探测技术及研究现状
  • 1.2.2 现行火灾自动灭火技术及研究现状
  • 1.2.3 嵌入式火灾图像探测与自动灭火技术
  • 1.3 本文研究的目的和主要内容
  • 1.4 本章小结
  • 2 火灾图像的处理和火焰的识别
  • 2.1 引言
  • 2.2 火灾图像的预处理和形态学处理
  • 2.2.1 火灾图像的增强
  • 2.2.2 火灾图像的滤波处理
  • 2.2.3 形态学滤波
  • 2.3 火灾图像的检测分割方法
  • 2.3.1 图像检测的帧差法
  • 2.3.2 图像的背景差分法
  • 2.3.3 火灾图像的阀值分割法
  • 2.3.4 基于遗传算法的Otsu 阈值分割法
  • 2.4 火灾图像的特征提取与识别
  • 2.4.1 火灾火焰图像的特征
  • 2.4.2 火灾图像蔓延增长趋势的识别
  • 2.4.3 火灾图像相似度的分析
  • 2.4.4 边缘抖动特性识别算法
  • 2.5 本章小结
  • 3 火灾自主灭火技术的研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 摄像机标定
  • 3.2.1 摄像机的几何模型
  • 3.2.2 摄像机标定方法的选择
  • 3.2.3 标定步骤及算法
  • 3.3 火灾图像目标的跟踪定位
  • 3.3.1 火灾位置的确定
  • 3.3.2 单目扫描式空间定位算法
  • 3.3.3 火灾图像几何空间定位算法
  • 3.4 本章小结
  • 4 嵌入式火灾图像探测与灭火系统总体方案设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 系统需求分析
  • 4.3 系统工作原理
  • 4.4 系统主要部件的选择及功能
  • 4.4.1 ARM 微处理器
  • 4.4.2 存储器的确定
  • 4.4.3 系统电源
  • 4.4.4 图像传感器
  • 4.4.5 图像采集部分
  • 4.4.6 通信接口模块
  • 4.4.7 转动控制模块
  • 4.5 本章小结
  • 5 嵌入式火灾图像探测与自主灭火系统设计与实现
  • 5.1 引言
  • 5.2 系统硬件平台的设计与实现
  • 5.2.1 53C2410 核心小系统版的设计
  • 5.2.2 电源电路设计
  • 5.2.3 图像采集部分
  • 5.2.4 外部接口部分
  • 5.2.5 转动控制部分
  • 5.3 硬件电路的调试
  • 5.4 系统的软件的设计
  • 5.4.1 软件系统的总体框架
  • 5.4.2 系统的功能模块设计
  • 5.5 试验运行结果的分析
  • 5.5.1 系统试验平台
  • 5.5.2 系统实验结果
  • 5.6 本章小结
  • 6 结论与展望
  • 6.1 主要结论
  • 6.2 后续研究工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
  • 附录B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

    • 相关论文文献

    • [1].七氟丙烷灭火系统在高山台站中的应用探讨[J]. 西部广播电视 2020(06)
    • [2].七氟丙烷灭火系统在移动损管训练舱的应用[J]. 广东造船 2020(02)
    • [3].船舶二氧化碳固定灭火系统的操作与改进措施[J]. 广州航海学院学报 2020(03)
    • [4].浅谈机车灭火系统的选用[J]. 铁道机车与动车 2019(09)
    • [5].电气灭火系统技术的现状及选择[J]. 电子世界 2019(22)
    • [6].浅谈食人鱼灭火系统[J]. 建材与装饰 2017(45)
    • [7].电力变压器泡沫喷雾灭火系统的应用论述[J]. 通讯世界 2015(01)
    • [8].一种简易灭火系统在小场所中的推广应用[J]. 消防技术与产品信息 2015(07)
    • [9].高层建筑消防自动喷淋灭火系统的应用设计[J]. 环球市场信息导报 2016(34)
    • [10].打断燃烧反应链飞鹏推锂电池灭火系统[J]. 新能源汽车新闻 2016(06)
    • [11].飞越“火墙”[J]. 解放军生活 2017(10)
    • [12].固定式局部水基灭火系统喷嘴安装要求和常见缺陷[J]. 水上消防 2020(03)
    • [13].青春塔矿井灌浆防灭火系统分析[J]. 煤矿机械 2017(06)
    • [14].曲线拟合与双线性插值在泄漏率计算中的应用[J]. 消防科学与技术 2017(05)
    • [15].浅析矿井灭火系统的应用[J]. 能源与节能 2016(04)
    • [16].合成泡沫喷雾灭火系统应用于变压器灭火的设计与计算[J]. 南方能源建设 2016(02)
    • [17].超细干粉灭火系统在危险品库中的应用实例分析[J]. 科技风 2014(13)
    • [18].机舱局部水雾灭火系统的管理[J]. 世界海运 2014(07)
    • [19].固定灭火系统应用于公路隧道的探讨[J]. 消防技术与产品信息 2013(09)
    • [20].古建筑室内灭火系统选择[J]. 山西建筑 2012(08)
    • [21].水雾灭火系统浅析[J]. 消防技术与产品信息 2012(12)
    • [22].各类场馆采用灭火系统的几点建议[J]. 消防技术与产品信息 2011(06)
    • [23].变电站灭火系统应用探讨[J]. 消防科学与技术 2011(07)
    • [24].浅谈危化品船舶固定灭火系统构成及检查方法[J]. 水上消防 2011(03)
    • [25].海外项目中美设计标准对比分析——七氟丙烷灭火系统[J]. 石油化工安全环保技术 2019(06)
    • [26].安素厨房灭火系统与电气设计的配合[J]. 电工技术 2020(16)
    • [27].井下车载灭火系统应用现状及发展趋势[J]. 煤矿安全 2019(09)
    • [28].矿山防灭火系统安全评价研究[J]. 现代商贸工业 2015(13)
    • [29].气溶胶灭火系统应用的利与弊[J]. 低碳世界 2014(11)
    • [30].液氮防灭火系统在煤矿中的应用[J]. 工业用水与废水 2013(02)

    标签：;  ;  ;  

    嵌入式火灾图像探测与自主灭火系统的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2025 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5