1、基于红外热成像技术的楼宇火灾预警系统,目录,引言,PART ONE,红外热成像技术,PART TWO,系统设计,PART THREE,软件设计,PART FIVE,硬件设计,PART FOUR,引言,PART ONE,1.1 研究背景,火灾是发生频率最高、 最普遍、 最威胁社会公众安全和社会发展的主要灾害之一，一旦发生火灾, 灭火的难度也将加大, 必然将造成较大的人员死亡和财产的损失。 在大型商场、 宾馆、 图书馆、 办公楼、 居民住宅等建筑中，楼宇火灾预警装置成为必不可少的安保设施。楼宇火灾预警系统属于楼宇自动控制系统的一个子系统, 对楼宇的安全起着极其重要的保障作用。,PART ONE 引
2、言,感烟探测器技术,通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感，这是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器。,探测物质燃烧初期产生的烟、气体或易燃易爆场所泄漏的可燃气体，主要是探测CO。,火灾时物质的燃烧产生大量的热量，使周围温度发生变化。感温探测器是对警戒范围中某一点或某一线路周围温度变化时响应的火灾探测器。,利用红外热成像技术模拟出物体表面温度的空间分布，并通过图像或视频显示。,PART ONE 引言,1.2 研究现状,气体探测技术,感温探测器技术,火焰探测技术,PART ONE 引言,1.3 四种技术对比,1、感烟探测器作为目前使用最广泛的一种探测器，其最大的缺点就
3、是无法实现火灾的提前预警。 2、CO探测器和感烟探测器一样无法实现火灾预警，同时CO探测器的成本高、寿命短。 3、感温探测器能够根据温度到达火灾预警目的，但目前多为点型或线型探测器，主要适用于小范围火灾预警。 4、火焰探测技术通过红外热成像技术可实现大范围的火灾预警，作为火灾探测领域的一大突破，必将成为今后发展的重点。,红外热成像技术,PART TWO,PART TWO 红外热成像技术,2.1 红外成像原理,2.2 红外辐射理论,PART TWO 红外热成像技术,基尔霍夫定律,同温度物体的红外发射能力正比于其红外吸收能力；红外平衡时，物体吸收的红外能量恒等于它所发射的红外能量。,斯蒂芬-玻尔兹
4、曼定律,物体辐射的红外能量密度W与其自身的热力学温度T的4次方成正比，并与它表面的辐射率成正比： 玻尔兹曼常数,维恩位移定律,物体的红外辐射能量密度大小，随波长（频率）不同而变化。与辐射能量密度最大峰值相对应的波长为峰值波长，峰值波长和物体热力学温度之间的关系：单位是nm，T是物体的绝对温度，单位是K。,系统设计,PART THREE,红外火灾预警系统,硬件设计,软件设计,视频传输模块,视频采集模块,视频传输协议,视频压缩编码,PART THREE 系统设计,视频显示模块,视频存储模块,硬件设计,PART FOUR,PART FOUR 硬件设计,4.1 系统结构框图,4.2 CPU选型,PAR
5、T FOUR 硬件设计,1、ARM 基于ARM9内核的处理器，是具有低功耗，高效率的开发平台，主要应用于音频技术以及高档工业级产品，可以跑Linux以及Wince等高级嵌入式系统。 2、DSP TMS320C6000系列DSP芯片适用于图形图像处理、视频压缩、视频传输等高速信号处理设备中。 3、FPGA FPGA（现场可编程门阵列）能进行视频图像处理，由于其高速使得FPGA在通信领域也广泛应用。,PART FOUR 硬件设计,4.2 红外热成像机芯,采用红相红外热成像机芯，其特点是： （1）分辨率为160*120 （2）50Hz实时成像 （3）采用图像增强算法，成像清晰 （4）可输出模拟视频信
6、号和数字视频信号 （5）数字视频信号格式为：BT656（8bit）、CMOS和LVDS（14或8bit）,PART FOUR 硬件设计,4.3 以太网模块,以太网是一种基于带冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA /CD）的局域网（LAN）。为了减少CPU的运行负担，采用全硬件 TCP/IP 协议以太网模块W5500。 （1）该模块集成硬件化 TCP/IP 协议 （2）支持 10/100Mbps的网络传输速率 （3）支持 8个独立端口同时运行 （4）支持 3.3V 或者 5V 电源供电 （5）支持高达80MHZ的SPI通信速率,PART FOUR 硬件设计,4.4 存储模块,为了更好地将红外
7、热成像机芯采集的红外视频信号存储在本地，采用SD卡作为该系统的存储模块。,4.5 显示模块,采用3.2寸TFT液晶显示屏实时地将采集的红外视频信息显示在屏幕上，更加直观。,软件设计,PART FiVE,PART FIVE 软件设计,5.1 视频压缩编码,随着多媒体技术的发展，相继推出了许多压缩编码标准，目前主要有JPEG/M-JPEG、 H.261和MPEG等标准。 （1）H.261标准通常称为P*64，H.261 对全色彩、实时传输动图像可以达到较高的压缩比，算法由帧内压缩加前后帧间压缩编码组合而成，以提供视频压缩和解压缩的快速处理。 （2）MPEG-4是为移动通信设备在Internet网实时传输视音频信号而制定的低速率、高压缩比的视音频编码标准。,PART FIVE 软件设计,5.2 视频传输协议,使用以太网将红外视频信息传送到同一网络的其他上位机中进行显示，便于集中监控。 TCP/IP协议为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。,
