基於CAN總線的智能樓宇火災視頻監控系統的製作方法

2023-05-05 16:54:21

本發明涉及一種樓宇火災視頻監控系統，尤其是一種基於can總線的智能樓宇火災視頻監控系統，屬於樓宇火災監控的技術領域。

背景技術：

火災是威脅人類生命財產安全的的重大隱患，尤其是近年來，頻發的火災給人們造成了重大的生命和財產損失，尤其是室內火災的危害更加嚴重。及時地發現火災源並及時採取有效消防措施，尤其是室內火災火焰的監測就顯得特別重要，以致這方面的研究倍受關注。

據統計，我國2011年共發生火災125402起，造成1106人死亡，直接經濟損失19.8億元。2011年6月上海發生的特大火災，造成58人死亡，直接經濟損失1.58億元。這些觸目驚心的數字告訴我們：若能在火災發生初期就通過某種手段檢測到火焰並報警，同時採取適當措施撲滅初期火焰，就可以把火災消滅在萌芽狀態，並大大減少各種損失。所以，室內火災火焰的檢測研究及應用滅火機器人來及時定位和滅火，具有重要的實際意義和實用價值。

現有的技術方案主要是利用傳感器來獲取現場的各種數據信息，大多只是針對於室內環境，不涉及到整個樓宇。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種基於can總線的只能樓宇火災視頻監控系統，其結構緊湊，能夠實現整個樓宇的火災監控並及時實現有效滅火，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述基於can總線的智能樓宇火災視頻監控系統，包括設置於樓宇內每個樓層或樓宇內所需房間的can節點，所述can節點通過can總線與火災監控中心連接；

所述can節點包括用於與can總線連接的can模塊以及與所述can模塊連接的監控滅火子系統，所述監控滅火子系統包括包括用於監測火災信息並能進行滅火的滅火機器人，滅火機器人通過can模塊、can總線與火災監控中心連接，滅火機器人監測的現場數據信息能通過can模塊、can總線傳輸至火災監控中心內。

所述滅火機器人包括滅火機器人本體以及用於控制滅火機器人本體運動狀態的嵌入式開發平臺，所述嵌入式開發平臺通過直流伺服電機與滅火機器人本體連接，滅火機器人本體通過絕對值編碼器與嵌入式開發平臺連接，且嵌入式開發平臺還與滅火機器人本體上用於滅火的滅火器連接。

所述嵌入式開發平臺通過無線路由器與can模塊以及本地監控端無線連接，所述嵌入式開發平臺上還設有用於獲取現場數據信息的現場數據監控模塊，嵌入式開發平臺能將獲取的現場數據信息傳輸至本地監控端。

所述本地監控端包括pc機，本地監控端能將接收現場數據信息傳輸至web瀏覽器。

所述can模塊固定於對應的樓層或房間，can總線的材質包括雙絞線。

所述現場數據監控模塊包括雲臺攝像頭、火焰傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、超聲波傳感器以及氣體分析儀。

本發明的優點：在樓宇的樓層或房間內設置can節點，can節點通過can總線與火災監控中心連接，can節點內的監控滅火子系統能實現對現場數據信息的採集，並傳輸至火災監控中心內；當確定存在火焰時，監控滅火子系統內的滅火機器人能運動紙火焰位置，並利用滅火器進行滅火，從而能夠實現整個樓宇的火災監控並及時實現有效滅火，安全可靠。

附圖說明

圖1為本發明的示意圖。

圖2為本發明can總線的拓撲圖。

圖3為本發明監控滅火子系統的框圖。

圖4為本發明的監控滅火子系統的工作流程圖。

附圖標記說明：1-火災監控中心、2-can總線、3-終端電阻、4-總線收發器、5-總線控制器、6-can節點、7-嵌入式開發平臺、8-電源、9-雲臺攝像頭、10-火焰傳感器、11-煙霧傳感器、12-溫度傳感器、13-溼度傳感器、14-超聲波傳感器、15-氣體分析儀、16-滅火器、17-絕對值編碼器、18-直流伺服電機、19-滅火機器人本體、20-gsm模塊、21-can模塊、22-web瀏覽器、23-網際網路、24-本地監控端以及25-無線路由器。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1和圖2所示：為了能夠實現整個樓宇的火災監控並及時實現有效滅火，本發明包括設置於樓宇內每個樓層或樓宇內所需房間的can節點6，所述can節點6通過can總線2與火災監控中心1連接；

所述can節點6包括用於與can總線2連接的can模塊21以及與所述can模塊21連接的監控滅火子系統，所述監控滅火子系統包括包括用於監測火災信息並能進行滅火的滅火機器人，滅火機器人通過can模塊21、can總線2與火災監控中心1連接，滅火機器人監測的現場數據信息能通過can模塊21、can總線2傳輸至火災監控中心1內。

具體地，可以在樓宇的每個樓層設置一個can節點6，或在樓宇樓層的每個房間內均設置can節點6，還可以在樓宇的樓層以及房間內均設置can節點6，can節點6地具體設置情況可以根據需要進行選擇確定，具體為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。can節點6通過can總線2與火災監控中心1連接，採用can總線2連接時，能確保can節點6與火災監控中心1間數據通信的可靠性與穩定性。

can總線2的具體拓撲如圖2所示，具體包括總線控制器5以及總線收發器4，總線收發器4與can總線2連接，can總線2上設置終端電阻3，can節點6與總線控制器5連接。can總線拓撲中，總線控制器5和總線收發器4為關鍵部分，通過總線收發器4以及總線控制器5來實現總線的物理層和數據鏈路層協議，即可以實現網絡的通信。總線控制器5、總線收發器4、結終端電阻3與can總線2的配合，以及can節點6與總線控制器5間的具體配合過程均為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。

為了能實現對樓宇的火災監控，can節點6包括can模塊21以及監控子系統，其中，所述can模塊21固定於對應的樓層或房間，can總線2的材質包括雙絞線。通過滅火機器人能實現對樓宇對應房間或樓層內現場數據信息，並將獲取的現場數據信息傳輸至火災監控中心1，從而能實現樓宇內火災的有效監控。

如圖3所示，所述滅火機器人包括滅火機器人本體19以及用於控制滅火機器人本體19運動狀態的嵌入式開發平臺7，所述嵌入式開發平臺7通過直流伺服電機18與滅火機器人本體19連接，滅火機器人本體19通過絕對值編碼器17與嵌入式開發平臺7連接，且嵌入式開發平臺7還與滅火機器人本體19上用於滅火的滅火器16連接。

本發明實施例中，滅火機器人本體19具體包括機器人殼體以及用於支持機器人運動的運動機構，滅火機器人本體19的具體結構形式為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。嵌入式開發平臺7選用arm多軸控制卡作為滅火機器人的控制核心，其優點主要包括以下幾個方面：a)、選用三星公司32位arm11微處理器s3c6410，該cpu基arm1176jzf-s核設計，自身集成了電機控制所需的各種功能，如pwm控制、編碼器信息採集等，同時，還集成了sci、spi、can總線通訊；b)、cpu最高工作頻率667mhz，採用三級流水線，能夠滿足滅火機器人運動控制實時性的要求，同時，高精度的定時周期還滿足了超聲波傳感器等對實時性要求較高外設的要求；c)、獨立的運動控制系統，多種總線通訊，使系統更具模塊化，易於進行維護及二次開發。

嵌入式開發平臺7通過直流伺服電機18實現對滅火機器人本體19的運動，通過絕對值編碼器17對滅火機器人本體19的運動信息進行採集，即能實現對滅火機器人的運動閉環控制。嵌入式開發平臺7能控制滅火器16的工作，當滅火器16工作時，能實現對監控滅火子系統所在的房間或樓層進行滅火。

進一步地，所述嵌入式開發平臺7通過無線路由器25與can模塊21以及本地監控端24無線連接，所述嵌入式開發平臺7上還設有用於獲取現場數據信息的現場數據監控模塊，嵌入式開發平臺7能將獲取的現場數據信息傳輸至本地監控端24。

本發明實施例中，所述本地監控端24包括pc機，本地監控端24能將接收現場數據信息傳輸至web瀏覽器22。嵌入式開發平臺7將現場數據監控模塊獲取的現場數據信息傳輸至本地監控端24，由本地監控端24對現場數據信息的存儲，實現本地監控的目的。本地監控端24能將接收的現場數據信息寫入到web資料庫中，所述web資料庫與web瀏覽器2建立tcp連接，從而能將本地監控端24所接收到的數據進一步實時傳送到遠程的web瀏覽器2，以便能為現場的視頻及其他各種數據信息大小及時作出預警。

所述現場數據監控模塊包括雲臺攝像頭9、火焰傳感器10、煙霧傳感器11、溫度傳感器12、溼度傳感器13、超聲波傳感器14以及氣體分析儀15。

本發明實施例中，雲臺攝像頭9來獲取現場的視頻信息，利用火焰傳感器10獲取火焰的信息，利用煙霧傳感器11來獲取煙霧濃度，利用溫度傳感器12來檢測當前的溫度，利用溼度傳感器13能獲取當前環境的溼度，利用氣體分析儀15能實現對當前環境的氣體進行分析。

嵌入式開發平臺7利用雲臺攝像頭9、火焰傳感器10、煙霧傳感器11、溫度傳感器12、溼度傳感器13、超聲波傳感器14以及氣體分析儀15作為系視覺模塊和觸覺模塊來獲取到火災現場的各種數據信息，從而能對現場火焰進行識別定位，做出最優路徑規劃，驅動滅火器16將火焰撲滅。

此外，還包括用於提供工作電源的電源模塊8以及用於數據傳輸的gsm模塊20，電源模塊8以及gsm模塊20均與嵌入式開發平臺7連接。

如圖4所示，為本發明滅火監控子系統的工作流程圖，首先現場數據監控模塊內的各傳感器啟動工作，通過超聲波傳感器14能實現超聲避障，即能確保滅火機器人能有效移動，利用超聲波傳感器14的超聲波進行避障的具體過程為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。利用火焰傳感器10來檢測是否有火焰，當確定有火焰時，利用煙霧傳感器11、溫度傳感器12、溼度傳感器13以及氣體分析儀15來判斷滅火機器人本體19的運動方向，且此時，嵌入式開發平臺7啟動雲臺攝像頭9，利用雲臺攝像頭9的圖像來確定火焰位置；當利用火焰傳感器10未發現火焰時，則利用超聲波平傳感器14的超聲波避障實現滅火機器人本體19的運動。

當滅火機器人本體19運動後，利用火焰傳感器10判斷是否靠近火焰，當靠近火焰時，嵌入式開發平臺7通過直流伺服電機18停止驅動滅火機器人本體19，使得滅火機器人本體19停止運動。通過雲臺攝像頭9的圖像確定火焰位置，並開啟滅火器16，利用滅火器16對火焰的位置進行滅火，直至火焰撲滅。具體地，監控滅火子系統工作時的現場數據信息可以實時傳輸至火災監控中心1內或本地監控端24內，以便對現場數據信息的存儲與追溯。

本發明在樓宇的樓層或房間內設置can節點6，can節點6通過can總線2與火災監控中心1連接，can節點6內的監控滅火子系統能實現對現場數據信息的採集，並傳輸至火災監控中心1內；當確定存在火焰時，監控滅火子系統內的滅火機器人能運動紙火焰位置，並利用滅火器16進行滅火，從而能夠實現整個樓宇的火災監控並及時實現有效滅火，安全可靠。