基于紅外熱成像技術的樓宇火災預警系統(tǒng)

1、基于紅外熱成像技術的樓宇火災預警系統(tǒng),匯 報 人：胡 鋒指導教師：周孟然,目錄,引言,PART ONE,紅外熱成像技術,PART TWO,系統(tǒng)設計,PART THREE,軟件設計,PART FIVE,硬件設計,PART FOUR,,,,,,引言,PART ONE,,1.1 研究背景,火災是發(fā)生頻率最高、 最普遍、 最威脅社會公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一，一旦發(fā)生火災, 滅火的難度也將加大, 必然將造成較大的人員死亡和財產(chǎn)的

2、損失。在大型商場、 賓館、 圖書館、 辦公樓、 居民住宅等建筑中，樓宇火災預警裝置成為必不可少的安保設施。樓宇火災預警系統(tǒng)屬于樓宇自動控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng), 對樓宇的安全起著極其重要的保障作用。,PART ONE 引言,感煙探測器技術,通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的，煙霧探測器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，這是一種技術先進，工作穩(wěn)定可靠的傳感器。,探測物質(zhì)燃燒初期產(chǎn)生的煙、氣體或易燃易爆場所泄漏的可燃氣體，主要是探測CO。,火災時物質(zhì)

3、的燃燒產(chǎn)生大量的熱量，使周圍溫度發(fā)生變化。感溫探測器是對警戒范圍中某一點或某一線路周圍溫度變化時響應的火災探測器。,利用紅外熱成像技術模擬出物體表面溫度的空間分布，并通過圖像或視頻顯示。,PART ONE 引言,1.2 研究現(xiàn)狀,氣體探測技術,感溫探測器技術,火焰探測技術,PART ONE 引言,1.3 四種技術對比,1、感煙探測器作為目前使用最廣泛的一種探測器，其最大的缺點就是無法實現(xiàn)火災的提前預警。2、CO探測器和感煙探測器一

4、樣無法實現(xiàn)火災預警，同時CO探測器的成本高、壽命短。3、感溫探測器能夠根據(jù)溫度到達火災預警目的，但目前多為點型或線型探測器，主要適用于小范圍火災預警。4、火焰探測技術通過紅外熱成像技術可實現(xiàn)大范圍的火災預警，作為火災探測領域的一大突破，必將成為今后發(fā)展的重點。,紅外熱成像技術,PART TWO,,PART TWO 紅外熱成像技術,2.1 紅外成像原理,2.2 紅外輻射理論,PART TWO 紅外熱成像技術,基爾霍夫定律,同溫度物

5、體的紅外發(fā)射能力正比于其紅外吸收能力；紅外平衡時，物體吸收的紅外能量恒等于它所發(fā)射的紅外能量。,斯蒂芬-玻爾茲曼定律,物體輻射的紅外能量密度W與其自身的熱力學溫度T的4次方成正比，并與它表面的輻射率成正比：玻爾茲曼常數(shù),維恩位移定律,物體的紅外輻射能量密度大小，隨波長（頻率）不同而變化。與輻射能量密度最大峰值相對應的波長為峰值波長，峰值波長和物體熱力學溫度之間的關系： 單位是nm，T是物體的絕對溫度，單位是K。,系統(tǒng)設

6、計,PART THREE,,紅外火災預警系統(tǒng),硬件設計,軟件設計,視頻傳輸模塊,視頻采集模塊,視頻傳輸協(xié)議,視頻壓縮編碼,PART THREE 系統(tǒng)設計,視頻顯示模塊,視頻存儲模塊,硬件設計,PART FOUR,,PART FOUR 硬件設計,4.1 系統(tǒng)結構框圖,4.2 CPU選型,PART FOUR 硬件設計,1、ARM基于ARM9內(nèi)核的處理器，是具有低功耗，高效率的開發(fā)平臺，主要應用于音頻技術以及高檔工業(yè)級產(chǎn)品，可以跑Li

7、nux以及Wince等高級嵌入式系統(tǒng)。2、DSPTMS320C6000系列DSP芯片適用于圖形圖像處理、視頻壓縮、視頻傳輸?shù)雀咚傩盘柼幚碓O備中。3、FPGAFPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）能進行視頻圖像處理，由于其高速使得FPGA在通信領域也廣泛應用。,PART FOUR 硬件設計,4.2 紅外熱成像機芯,采用紅相紅外熱成像機芯，其特點是：（1）分辨率為160*120（2）50Hz實時成像（3）采用圖像增強算法，成像清晰（

8、4）可輸出模擬視頻信號和數(shù)字視頻信號（5）數(shù)字視頻信號格式為：BT656（8bit）、CMOS和LVDS（14或8bit）,PART FOUR 硬件設計,4.3 以太網(wǎng)模塊,以太網(wǎng)是一種基于帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議（CSMA /CD）的局域網(wǎng)（LAN）。為了減少CPU的運行負擔，采用全硬件 TCP/IP 協(xié)議以太網(wǎng)模塊W5500。（1）該模塊集成硬件化 TCP/IP 協(xié)議（2）支持 10/100Mbps的網(wǎng)絡傳輸速率（

9、3）支持 8個獨立端口同時運行（4）支持 3.3V 或者 5V 電源供電（5）支持高達80MHZ的SPI通信速率,PART FOUR 硬件設計,4.4 存儲模塊,為了更好地將紅外熱成像機芯采集的紅外視頻信號存儲在本地，采用SD卡作為該系統(tǒng)的存儲模塊。,4.5 顯示模塊,采用3.2寸TFT液晶顯示屏實時地將采集的紅外視頻信息顯示在屏幕上，更加直觀。,軟件設計,PART FiVE,,,PART FIVE 軟件設計,5.1 視頻壓縮編

10、碼,隨著多媒體技術的發(fā)展，相繼推出了許多壓縮編碼標準，目前主要有JPEG/M-JPEG、 H.261和MPEG等標準。（1）H.261標準通常稱為P*64，H.261 對全色彩、實時傳輸動圖像可以達到較高的壓縮比，算法由幀內(nèi)壓縮加前后幀間壓縮編碼組合而成，以提供視頻壓縮和解壓縮的快速處理。（2）MPEG-4是為移動通信設備在Internet網(wǎng)實時傳輸視音頻信號而制定的低速率、高壓縮比的視音頻編碼標準。,PART FIVE 軟件設