基于视觉传感器的船舶火灾报警及逃生策略研究

发布时间：2017-07-27 17:04

  本文关键词：基于视觉传感器的船舶火灾报警及逃生策略研究

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【摘要】：船舶火灾是船舶安全的重大威胁,自上世纪80年代以来,国内外都对船舶火灾进行了一系列的研究。研究一般集中在三个方面:对船舶火灾的早期探测、对船舶火灾发生过程的模拟仿真以及对船舶火灾逃生的研究。从过去的研究文献来看研究者往往将这三者分开来研究,文章从全新的角度出发,将这些领域结合起来,实现了如下的创新:使用热力学的理论对烟雾运动进行扩散和传热的分析,得出烟雾运动模式与刚体运动模式的差别,进而使用分析图像熵的方法实现早期烟雾的快速识别;使用Star-ccm软件对船舶内局部区域进行烟雾扩散的模拟仿真,并对仿真结果进行处理,使用数字图形处理的方法对视觉传感器收集的图片信息进行烟雾区域分割,将分割得到的结果与上述仿真结果进行比对,实现了仿真与实时的结合;对逃生人员进行识别,通过使用模板匹配法和串匹配法,与视觉传感器传回的图片的帧差中分割出的人员残像进行匹配和分析,获得逃生人员的数量信息,进而对逃生人员进行导航。文章在理论分析部分对烟雾的运动进行了分析,烟雾运动理论上与热传导具有同样的规律,在实际运动中符合自由射流运动的特征。对信息熵进行了论述,指出它在本质上与热力学熵的相似性。对逃生人员的模型进行了动力学分析,指出主要的影响逃生效率的因素。实验部分对基于图像熵的烟雾识别方法进行了验证,对结果进行了频谱分析,取得的结果较为理想。数字图象处理部分实现了图像中烟雾区域的分割,成功将仿真结果与实际观测结果匹配起来。将逃生人员数量的识别与理论计算中通道最大逃生能力结合起来,实现通道逃生人数的优化配置。
【关键词】：船舶火灾 早期火灾探测 船舶火灾仿真 仿真与观测结合 火灾逃生导航
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.88;TP391.41
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 研究的背景、目的及意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究的目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 国内研究现状15-16
• 1.2.2 国外研究现状16-17
• 1.3 研究内容及研究方法17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 数学模型19-33
• 2.1 烟雾运动模式的分析19-21
• 2.1.1 扩散方程19-21
• 2.1.2 自由射流运动21
• 2.2 鱼眼图像的成像原理与还原21-24
• 2.3 信息熵24-29
• 2.3.1 信息熵理论24-27
• 2.3.2 烟雾运动的熵变分析27-28
• 2.3.3 图像熵28-29
• 2.4 人员逃生的数学模型29-32
• 2.4.1 人员的流体力学模型29-30
• 2.4.2 人员模型的运动分析30
• 2.4.3 人员模型的运动和变形30-31
• 2.4.4 人体模型的运动微分方程31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 视觉传感器的布置33-39
• 3.1 大空间的公共区域摄像头布置34-36
• 3.2 通道走廊的视觉传感器布置36-37
• 3.3 视觉传感器的联网37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 烟雾运动的识别和仿真39-65
• 4.1 烟雾的基本特征39-41
• 4.1.1 烟雾的静态特征39-40
• 4.1.2 烟雾的动态特征40-41
• 4.2 基于图像熵的烟雾识别方法41-42
• 4.2.1 烟雾区域的提取41-42
• 4.2.2 图像熵的求解42
• 4.3 实验验证42-46
• 4.3.1 实验设计42-43
• 4.3.2 实验结果及分析43-46
• 4.3.3 实验结果讨论46
• 4.4 烟雾运动的仿真46-54
• 4.4.1 邮船局部简化计算模型46-48
• 4.4.2 计算区域网格划分48-50
• 4.4.3 边界条件及火源设定50-52
• 4.4.4 烟雾仿真的结果52-54
• 4.5 仿真和观测的结合54-63
• 4.5.1 仿真结果烟雾信息的提取54-60
• 4.5.2 视频图片烟雾的提取60-63
• 4.6 仿真结果和观测结果的匹配63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 第5章 逃生模型和策略65-77
• 5.1 火灾对逃生人员的影响65-68
• 5.2 基于流体动力学的人员逃生模型68
• 5.3 人员数量的识别68-74
• 5.4 出口人流的最大限制74-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第6章 全文总结和展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士期间发表的论文83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 路世昌;倪照鹏;阚强;王刚;郭伟;黄益良;;深圳世界大学生夏季运动会体育场馆观众座椅火灾试验研究[J];火灾科学;2012年04期

2 陈国庆,陆守香;船舶火灾安全工程研究现状[J];消防技术与产品信息;2004年08期

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本文编号：582443