多传感器融合的实验室火灾监测控制系统设计.pdf
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1、2023年第1期 安徽电子信息职业技术学院学报 No.l 2023第22卷(总鎗 12锄)JOURNAL OF ANHUI VOCATIONAL COLLECT:OF ELECTRONICS&INFORMATION TECHNOLOGY Sum No.124 Vol.22文章编号1671-802X(2023)01-0006-08多传感器融合的实验室火灾监测控制系统设计荀磊(江苏工程职业技术学院 信息工程学院,江苏 南通226007)摘 要:火灾是实验室频发的一种安全事故,具有高危险性和不确定性,成为实验室安全事故防治 的重中之重。设计一种“云-管-端”架构的火灾监测控制系统,采用多传感器融合技
2、术监测火灾的特征信 号,利用模糊推理判定规则,如判定为火灾,则启动报警和喷淋灭火。现场测试证明,系统判定火灾正确 性高,响应迅速,运行稳定,可以有效预防实验室火灾。关键词:“云-管-端”架构;火灾监测控制;多传感器触合;模糊推理中图法分类号:TP27 文献标志码:ADesign of Laboratory Fire Monitoring and Control S ystem Based on Multi-sensor FusionXun Lei(School of Information Engineering,Jiangsu College of Engineering and Techn
3、ology,Nantong 226007,China)Abstract:As the most frequent type of laboratory safety accidents,fire has high risk and uncertainty,which should be the top priority of laboratory safety accident prevention.In view of this,a fire monitoring and control system withcloud-network-terminalarchitecture is des
4、igned.The system adopts the u cloud-network-terminal firamework,monitors the characteristic signal of fire through multi-sensor fusion,and judges the fire through fuzzy reasoning.If it is judged as a fire,it will start the alarm and spray fire extinguishing.The field test shows that the system has h
5、igh correctness in judging fire,rapid response and stable operation,which can eflectively prevent laboratory fire.Key words:“cloudnetwork-terminal”framework;fire monitoring and control;multi-sensor fusion;fuzzy reasoning1引言高校实验室是开展科研和教学实验的重要场 所,具有体量大、种类多、人员相对集中、安全隐患 分布广等特点叫近些年高校实验室安全事故时有 发生,不仅打乱了学校正
6、常的教学和科研秩序,还 造成了无法挽回的人员伤亡和财产损失叫因此研 究实验室安全保障措施,减少和避免安全事故的发 生,十分有意义。文献通过梳理100起实验室安全事故,统计 出实验室安全事故的类型有火灾、爆炸、气体泄漏、*收稿日 ffl:2022-12-11作者筒介:荀磊(1981),男,江苏省建湖县人,讲师,研究方向:计算机测控。基金项目:2020年度江苏工程职业技术学院科研项目云-管-端架构下实训室远程监管系统构建(GYKY/2020/5)XUEBAO2023-03-20荀磊*多传感器融合的实验室火灾监测控制系统设计第1期病毒感染、中毒和水淹,其中火灾发生的比例最大。基于此,设计了一种火灾监
7、测控制系统,该系统传 感器的选择主要基于火灾典型特征信息,采用多传 感器融合技术监测火灾,监测数据经模糊推理,判 定是否发生火灾。当判定是火灾时,系统自动报警 并灭火,同时系统将监测数据通过NB-IoT技术存 储到中国移动0neNET云平台,借助云平台开放的 API接口推送信息至手机客户端,用户可以随时随 地查看实验室火灾监测数据。2系统方案设计系统采用模块化设计,将整个系统分为“云”“管”“端”三个层叫系统架构如图1所示。“云对应 的是中国移动OneNET云平台,主要实现监测数据 的接收、存储和下行控制。“管”对应的是NB-IoT无 线通信模块,主要实现“云”与“端”之间数据的传输 控制。“
8、端”对应的是火灾监测与控制模块,主要实现 火灾监测数据显示、处理和上传,控制报警和灭火。3系统硬件设计智能手机系统硬件由电源模块,火灾监测与控制模块和 NB-IoT无线通信模块三部分组成,如图2所示,电 源模块负责给其他两个模块提供电源。电 源 模 块火灾监测与控制模块单片机最小系统 电路显示电路监测电路 控制电路M5311电路UART电平 转换电路N BII o TN BII o T无线通信模块图2系统硬件组成火灾监测与控制模块由单片机最小系统电路、监测电路、控制电路和显示电路组成。监测电路通 过多种传感器监测火灾,监测数据送单片机最小系 统电路,显示电路显示监测数据,单片机将多传感 器监测
9、数据融合,采用模糊推理判定规则,如果判 定是火灾,则启动报警和灭火。NB-IoT无线通信模块由M5311电路.NanoSIM 卡电路、贴片SIM卡电路和UART电平转换电路组 成。该模块和火灾监测与控制模块通过串口实现连 接,M5311接收到单片机串口定时发过来的监测数 据后,立即转发至OneNET云平台完成存储。通过云 平台开放的API接口设计的手机客户端APP,不仅 可以查询监测数据,也可以发送控制报警和喷淋装 置灭火指令,此时M5311能够立即将指令通过串口2023-03-20XUEBAO荀磊*多传感器融合的实验室火灾监测控制系统设计第1期发送至单片机,单片机再根据指令做出响应。模块电路
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