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基于紅外熱成像技術(shù)的樓宇火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng),目錄,引言,PART ONE,紅外熱成像技術(shù),PART TWO,系統(tǒng)設(shè)計(jì),PART THREE,軟件設(shè)計(jì),PART FIVE,硬件設(shè)計(jì),PART FOUR,,,,,,引言,PART ONE,,1.1 研究背景,火災(zāi)是發(fā)生頻率最高、 最普遍、 最威脅社會(huì)公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一，一旦發(fā)生火災(zāi), 滅火的難度也將加大, 必然將造成較大的人員死亡和財(cái)產(chǎn)的損失。 在大型商場(chǎng)、 賓館、 圖書館、 辦公樓、 居民住宅等建筑中，樓宇火災(zāi)預(yù)警裝置成為必不可少的安保設(shè)施。樓宇火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)屬于樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng), 對(duì)樓宇的安全起著極其重要的保障作用。,PART ONE 引言,感煙探測(cè)器技術(shù),通過監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧探測(cè)器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，這是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器。,探測(cè)物質(zhì)燃燒初期產(chǎn)生的煙、氣體或易燃易爆場(chǎng)所泄漏的可燃?xì)怏w，主要是探測(cè)CO。,火災(zāi)時(shí)物質(zhì)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(cè)器是對(duì)警戒范圍中某一點(diǎn)或某一線路周圍溫度變化時(shí)響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。,利用紅外熱成像技術(shù)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(cè)技術(shù),感溫探測(cè)器技術(shù),火焰探測(cè)技術(shù),PART ONE 引言,1.3 四種技術(shù)對(duì)比,1、感煙探測(cè)器作為目前使用最廣泛的一種探測(cè)器，其最大的缺點(diǎn)就是無(wú)法實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的提前預(yù)警。 2、CO探測(cè)器和感煙探測(cè)器一樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警，同時(shí)CO探測(cè)器的成本高、壽命短。 3、感溫探測(cè)器能夠根據(jù)溫度到達(dá)火災(zāi)預(yù)警目的，但目前多為點(diǎn)型或線型探測(cè)器，主要適用于小范圍火災(zāi)預(yù)警。 4、火焰探測(cè)技術(shù)通過紅外熱成像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大范圍的火災(zāi)預(yù)警，作為火災(zāi)探測(cè)領(lǐng)域的一大突破，必將成為今后發(fā)展的重點(diǎn)。,紅外熱成像技術(shù),PART TWO,,PART TWO 紅外熱成像技術(shù),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(shù),基爾霍夫定律,同溫度物體的紅外發(fā)射能力正比于其紅外吸收能力；紅外平衡時(shí)，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(xué)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(zhǎng)（頻率）不同而變化。與輻射能量密度最大峰值相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)，峰值波長(zhǎng)和物體熱力學(xué)溫度之間的關(guān)系： 單位是nm，T是物體的絕對(duì)溫度，單位是K。,系統(tǒng)設(shè)計(jì),PART THREE,,紅外火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng),硬件設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì),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(shè)計(jì),視頻顯示模塊,視頻存儲(chǔ)模塊,硬件設(shè)計(jì),PART FOUR,,PART FOUR 硬件設(shè)計(jì),4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,4.2 CPU選型,PART FOUR 硬件設(shè)計(jì),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(tái)，主要應(yīng)用于音頻技術(shù)以及高檔工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，可以跑Linux以及Wince等高級(jí)嵌入式系統(tǒng)。 2、DSP TMS320C6000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?hào)處理設(shè)備中。 3、FPGA FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）能進(jìn)行視頻圖像處理，由于其高速使得FPGA在通信領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。,PART FOUR 硬件設(shè)計(jì),4.2 紅外熱成像機(jī)芯,采用紅相紅外熱成像機(jī)芯，其特點(diǎn)是： （1）分辨率為160*120 （2）50Hz實(shí)時(shí)成像 （3）采用圖像增強(qiáng)算法，成像清晰 （4）可輸出模擬視頻信號(hào)和數(shù)字視頻信號(hào) （5）數(shù)字視頻信號(hào)格式為：BT656（8bit）、CMOS和LVDS（14或8bit）,PART FOUR 硬件設(shè)計(jì),4.3 以太網(wǎng)模塊,以太網(wǎng)是一種基于帶沖突檢測(cè)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(yùn)行負(fù)擔(dān)，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(luò)傳輸速率 （3）支持 8個(gè)獨(dú)立端口同時(shí)運(yùn)行 （4）支持 3.3V 或者 5V 電源供電 （5）支持高達(dá)80MHZ的SPI通信速率,PART FOUR 硬件設(shè)計(jì),4.4 存儲(chǔ)模塊,為了更好地將紅外熱成像機(jī)芯采集的紅外視頻信號(hào)存儲(chǔ)在本地，采用SD卡作為該系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊。,4.5 顯示模塊,采用3.2寸TFT液晶顯示屏實(shí)時(shí)地將采集的紅外視頻信息顯示在屏幕上，更加直觀。,軟件設(shè)計(jì),PART FiVE,,,PART FIVE 軟件設(shè)計(jì),5.1 視頻壓縮編碼,隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，相繼推出了許多壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，目前主要有JPEG/M-JPEG、 H.261和MPEG等標(biāo)準(zhǔn)。 （1）H.261標(biāo)準(zhǔn)通常稱為P*64，H.261 對(duì)全色彩、實(shí)時(shí)傳輸動(dòng)圖像可以達(dá)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(dòng)通信設(shè)備在Internet網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸視音頻信號(hào)而制定的低速率、高壓縮比的視音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。,PART FIVE 軟件設(shè)計(jì),5.2 視頻傳輸協(xié)議,使用以太網(wǎng)將紅外視頻信息傳送到同一網(wǎng)絡(luò)的其他上位機(jī)中進(jìn)行顯示，便于集中監(jiān)控。 TCP/IP協(xié)議為傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是Internet最基本的協(xié)議、Internet國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號(hào)，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?。而IP是給因特網(wǎng)的每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)定一個(gè)地址。,知識(shí)回顧Knowledge Review,