基于多数据融合的火灾现场处置决策系统研究

发布时间：2020-03-30 09:32

【摘要】：随着社会发展,建筑物密度日益增大,建筑构造越来越复杂,火灾发生的规模不断扩大,给社会带来巨大的损失。火灾救援现场环境条件、消防员身体状况等信息无法及时获取,加之消防员自身经验不足,对身体状况无法做出准确判断,往往导致意外发生,使得火灾救援效率低下、救援成本增加。针对火灾救援现场的特殊情况,开发高效可靠的火灾救援现场监测系统显得格外重要。本课题来源于2016年安徽省科技强警计划项目“基于物联网的灾害处置现场内部环境监测及预警关键技术研究”,主要负责火灾救援现场内部环境及消防员生命体征检测系统设计,本课题研究最终目的是根据检测的数据评估消防员当前状态是否能继续执行火灾救援任务,对保障消防员的生命安全有重要意义。为了实时获取火灾救援现场环境信息和消防员生命体征信息,降低消防员扑救火灾面临的风险,本文设计了一套“基于多数据融合的火灾现场处置决策系统”。整个系统由下位机数据采集、PC端上位机接收分析数据、手机客户端接收分析数据三个子系统组成,整个系统运行过程如下:消防员随身携带下位机系统进入火灾救援现场,下位机传感器对火灾现场的环境信息和消防员生命体征信息进行数据采集,其中环境信息采集包括一氧化碳浓度、氧气浓度、烟雾浓度,消防员生命体征信息采集包括血氧浓度、脉搏和体温。并对采集的数据做以下两方面处理:(1)将采集的数据显示在消防员随身携带的液晶显示屏上,并可通过液晶屏触摸按钮实现对当前显示信息进行语音播放,为消防员掌握救援现场灾情提供便捷。(2)通过K60单片机的串口转WIFI模块将采集到的数据发送至指定网络服务器。PC端上位机和手机客户端软件读取网络服务器中的数据并实现上位机的相关功能。本文研究的内容包含以下几个部分:设计下位机底层硬电路,实现对火灾现场环境信息和消防员生命体征信息采集。硬件电路设计主要包括微处理器最小系统模块、数据采集模块、网络通信模块、语音播放模块、液晶屏显示模块等。每组数据设定不同的标志位,设置定时中断将采集的数据发送至不同的串口,经串口0将数据发送至串口液晶屏显示,并提供语音播放功能,经串口1转WIFI模块将数据发送至网络服务器,等待上位机读取数据。采用WIFI网络通信技术实现数据向指挥中心传输。WIFI模块采用AP模式,通过手机、电脑无需任何配置情况下,快速介入模块进行数据传输。设定模块的工作方式为透明传输模式,在该模式下,实现了串口与网络之间的透明传输,串口将接收的数据自动发送到已经设置好的网络服务器。设计PC端上位机软件,完成下位机和上位机的网络通信,对接收的脉搏、体温、血氧浓度、一氧化碳浓度、烟雾浓度和氧气浓度数据进行解析显示,并分别保存至特定的文档中。PC端上位机完成的功能主要包括数据显示、动态图像绘制、危险等级判定、决策建议、消防员选择、历史数据查询。设计基于安卓平台的手机客户端软件,显示下位机传至服务器的环境信息和消防员生命体征信息,方便指挥员在任何地点任何时刻都能查询消防现场信息。手机客户端软件完成的功能主要包括六类数据显示、语音播放等。决策模型设计,运用神经网络数据融合算法,将采集到的数据融合,根据融合结果对当前消防员的安全状态进行评估,判断消防员处于“安全状态”、“危险Ⅰ”、“危险Ⅱ”或“危险Ⅲ”状态,并给出相关决策建议供指挥员参考。最后分别对系统各个模块进行测试和验证试验,各子模块运行稳定,数据传输通道正常运行,实际测试表明本文设计的“基于多数据融合的火灾现场处置决策系统”能够有效运行。本系统将计算机硬件技术、软件编程、网络通信等技术有效结合,为保障消防员生命安全提供有效的技术手段,对提高消防员火灾救援效率具有积极的实际意义。
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图 2- 2 IAR Embedded Workbench 开发界面（2）PC 上位机开发环境PC 端上位机开发环境选择微软提供的 Visual Studio 2010 开发软件。Visual Studio2010 是一套基于控件，用于生成 Windows 窗体应用程序和移动应用程序的开发工具，并兼容多种语言开发，，能够创建混合语言解决方案，实现组件共享功能[26]。本系统上位机代码采用 C#语言编程，并利用 socket 套接字接收服务器数据，将数据保存为 CSV格式，方便查看历史数据。上位机具体功能设计在第四章进行详细说明。Visual Studio2010 软件开发界面如图 2-3 所示。

图 2- 3 Visual Studio 2010 软件开发界面（3）手机客户端开发环境安卓客户端软件开发环境选择 Eclipse 开发工具，采用 JAVA 语言编程。Ecli项目由项目管理委员会所管理。纵观整个 Eclipse 项目布局，Eclipse 项目主要分为个部分：项目平台、外挂开发环境、开发工具箱。这些子项目又可以分为更多子项目例如开发工具箱子项目包含内核、用户界面及除错等模块[27]。Eclipse 开发环境界如图 2-4 所示。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.1

【参考文献】

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本文编号：2607365