基于紅外圖像識別的智能遠程控制消防裝置

任添翼 王劍 薛三好 許文亞 李晨陽 劉智浩

摘要：將AGV、紅外圖像識別、BIM數字信息與消防技術相結合，本文提出一種基于紅外圖像識別的智能遠程控制消防裝置。裝置由圖像識別傳輸系統、控制系統、行走系統、升降系統、旋轉系統、噴淋系統和安全系統等構成，通過嵌入式系統控制AGV運動?；诩t外圖像識別的智能遠程控制消防裝置，能夠全天候、24小時不間斷巡邏滅火，從而節約人力資源并改善城市消防系統。

關鍵詞：安全消防;紅外圖像處理;GPS差分定位;BIM數字信息

通過對智能消防裝置研究的現狀分析，可以發現當前的裝置研究還多停留于輔助救援階段，而忽略了對改善消防問題的更多可能性的思考。而隨著城市的不斷發展，BIM數字城市及智能控制技術將得到更為廣泛的應用，如何充分發揮技術優勢，改善城市的消防系統，提高智能城市消防系統的科學性和高效性，也是當前消防系統研究發展的一個方向。

1設計原理

1.1裝置簡述

消防裝置由圖像識別傳輸系統、控制系統、行走系統、升降系統、旋轉系統、噴淋系統和安全系統等構成。遙控系統通過向裝置發送特定指令信號，通過嵌入式系統控制AGV運動、消防臂轉向、升降機升降以及噴淋裝置滅火等功能，從而實現消防區的無人安全化消防。

1.2基本思路

AGV可通過車載影像系統，對周邊采集視頻圖像，通過紅外圖像處理來識別火情并發出警報。根據火情的不同狀況，選擇人工模式、自動模式等;通過GPS差分定位，精確確定火源位置。通過計算機遠程控制裝置升降系統、旋轉系統和噴淋系統，調整AGV位置和方向，實現自動化、多方位、多角度、更大范圍內地噴淋以抑制火勢蔓延，達到消防區無人安全化消防的目的。在AGV行駛過程中，采用雙極式H型脈寬調制技術，以提高系統的靜動態性能;系統的無線遙控用計算機或其他控制裝置作為客戶端，AGV上的4G網關作為服務端，其可靠性能高;對于特定場景的消防噴淋作業，通過編程實現AGV按照規定路線自動行駛與精準消防。

1.3功能實現

1.3.1裝置基礎設計

（1）電源與充電裝置：采用12V 5600mAh移動可充電電瓶提供電源，使用大功率75W DC-DC可調降穩壓電源模塊，進行裝置的電壓調節。

（2）驅動裝置：驅動裝置由車輪、車體、減速器、制動器、電機及速度控制器部分組成，并由計算機或人工進行控制。

（3）控制系統：以基于ARM的電腦微型主板樹莓派3B+作為主控，通過無線藍牙通信進行聯系。

（4）舵機：采用大扭矩機械臂金屬防水舵機JX6211，通過舵機驅動模塊連接舵機轉動軸，實現噴頭多方位旋轉。

（5）繼電器：主要的原理為使用的線圈通電，繼電器觸點吸合，而使輸出的電流比較低平，在電路中起到自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

（6）氣壓桿：采用100mm 12V大推力電動推桿，它由缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成將氣壓能轉變為機械能。

（7）噴淋裝置：由蓄電池、電動機、傳送帶、氣泵、細軟管、油漆罐、舵機和噴嘴等構成。

1.3.2主要技術指標

2創新與先進性

2.1裝置創新點

（1）結合物聯網系統啟動火警系統，在火情出現初期進行處理，降低火情蔓延導致的生命財產損失。

（2）AGV消防巡邏機器人系統，結合GPS差分定位技術，便捷定位火災位置。

（3）紅外圖像識別與聯網監控。

（4）通過BIM數字信息錄入，輔助消防分類滅火，更好地適應消防需求。

（5）程序控制滅火物質?？筛鶕佬枨笱b載不同材料。

（6）程序控制噴淋高度。提高了裝置靈活性。

（7）多種遠程控制方式操控。系統的無線遙控可用4G網關技術控制，適用于多種需求。

（8）圖像傳輸實時監控。使監控人員能夠實時準確的確定火源位置，從而實現高效率精準消防。

（9）高危區作業確保安全。通過使用該裝置，能夠在化工、油罐廠等高危消防區進行消防作業，能夠較大程度確保消防人員的自身安全以及從根源控制火勢發展。

（10）具有可移植性?？赏ㄟ^對AGV中各個模塊的提取并優化，應用于大型機械中，使大型機械實現其AGV裝置所能完成的功能，具有普遍的適應性。

2.2科學先進性

（1）本裝置可通過預先設定運行軌跡和工作時間，實現裝置在目標區域內自動巡邏工作，還能避免因為人的偶然因素造成的延遲救援等情況，節約救援時間。

（2）本裝置結合GPS差分定位技術，能夠精準定位，且具有較強的機動性。

（3）本裝置通過BIM數字信息錄入，結合物聯網系統啟動火警系統，在火情出現初期進行處理，避免火情蔓延出現生命財產損失。

（4）AGV消防巡邏機器人系統裝置全景攝像頭，運用紅外圖像識別技術，能夠多角度實時監控火情的發生。

3應用前景

3.1適用范圍

（1）該裝置可以應用在公建、居住社區等區域，用以監測、警報火情的發生及輔助消防工作。

（2）該裝置可以使用在危險區域的消防工作中，用于代替消防員進行消防工作。

（3）該裝置可以用于古建筑保護區等不易發覺且易于起火地區的火災監測預警。

（4）該裝置可以用于草原、林區的巡邏與防火。

3.2市場分析和經濟效益預測

（1）無人智能遠程控制消防裝置在消防方面的發展應用，彌補了目前智能滅火裝置的一些不足，是對現代消防技術的一種積極探索，極大地提高了消防作業的安全性，有著極為廣闊的推廣前景。

（2）該裝置增加了現場實況圖像傳輸裝置，能夠實時遠程監控火情的發生與發展，有助于消防人員準確判斷現場危險狀況和等級，能夠從最大程度上減少因消防問題帶來的生命財產與資源損失。

（3）該裝置體積小、靈活度較高，適應性較強，適用范圍廣。

（4）AGV消防巡邏機器人系統具有安防作用，改變算法可運用在其他安全方面，如結合物聯網，錄入社區住戶面部信息，識別安全隱患，對人民的生活安全起到很大的保障作用。