火灾现场环境及消防员体征检测系统研究
发布时间：2020-09-03 21:08
随着我国社会经济快速发展,城市建筑物的构造越来越复杂,火灾发生概率以及火灾发生后对社会经济影响也大幅度增加。消防战士面临高温、浓烟和混乱等复杂环境,由于受技术装备的先进性和实用性的制约,救援效率相对较低。因此,针对火灾现场的特殊情况,开发高效可靠的消防员侦察系统,对于提升救援效率,保障消防员及人民群众的生命财产安全有着重要意义。逑由于难以实时获取火灾救援现场综合信息而使得消防员在火灾扑救时面临较大的风险,本文构建了一套火灾现场环境及消防员体征检测系统。本系统由上位机和下位机两部分组成,下位机安装在消防马甲,由相关传感器和STM32控制器组成,上位机完成对采集数据的接收和分析。首先利用相关传感器检测消防员体征信息,例如血氧浓度、体温、脉搏等信息,信息由STM32(A)为控制器通过蓝牙发送到中转站STM32(B),与此同时中转站会检测到火灾现场的环境参数信息,例如环境温度,烟雾浓度和一氧化碳浓度等,最后将体征信息和环境参数信息形成数据帧以WIFI的通信方式发送到上位机。本文设计了系统底层硬件电路部分,硬件电路主要包括主控模块、通信模块,传感器模块、监控模块等,并对硬件电路的各个模块分别进行了测试与验证。系统涉及到多数据的采集和传输,专门设计数据链路层协议,对系统的性能有较明显的提高。并以Visual Studio 2010为开发工具设计上位机管理软件完成数据分析,将采集到的火灾环境信息和消防员体征信息在后方消防指挥平台进行实时显示。上位机软件系统主要包括用户登录界面模块、功能界面模块。数据库设计,利用SQL server将上位机接收到的数据保存到数据库表。数据存入数据库同时对数据进行分析对比,建立基于BP神经网络的安全预警模型,运用数据融合算法将传感器采集到的数据融合后对火灾救援现场消防员的安全状态进行预测。判断消防员处于安全状态还是处于危险状态,将输出实际值与期望值比较,误差满足系统要求。分别对系统的各个模块进行了测试与验证实验,实际使用结果表明本文设计的火灾现场环境及消防员体征检测系统能够有效运行。从实际出发分析了系统测量误差来源,提出软件硬件解决措施,比较多项式插值法和分段线性插值法特性,选用分段线性插值法对系统误差进行修正。本系统将计算机硬件软件技术、网络技术和ARM技术有效结合,为保障消防员生命安全和指挥人员实现协同救援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。
【学位单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU998.1;TP274
【部分图文】：
第二章 火灾环境及消防员体征检测系统总体设计方案本章首先介绍课题火灾现场环境及消防员体征检测系统总体方案设计，然后就硬件设计进行框架分析，最后软件设计部分具体阐述系统关键部分的软件编译。火灾环境及消防员体征检测系统方案概述火灾现场哪些环境参数采集能真实有效的反应火灾现状、消防员哪些体征信息可以有效的反应消防员安全状况、采集的数据在复杂火灾环境中如何传输、对进行怎样的分析可以确定火灾情况，综合考虑后，结合实际地考察火灾现场环查阅大量相关资料设计出整体系统方案。火灾现场环境及消防员体征检测系统由消防员体征信息采集、火灾环境参数采集、无线通信和远程监控中心 PC 机，总体框架如图 2-1 所示。
图 2-2 硬件设计层次式原理图 最左边模块是火灾现场消防员体征信息采集端节点模块，牙无线通信设备，其目的是为了与中转站进行数据通信。 MCU 作为节点模块主控芯片以及设计外围电路，并且在码。 中间位置的模块为中端发送节点模块，也是环境参数检测线蓝牙模块作为消防员体征信息接收端，并且加入无线 W上位机服务器保持通信，设计中为该模块电路选择一款合计外围电路。 最右边 4 个电路方块为 STM32F103ZET6(B)中转站接收节包括了传输电路、接受电路、信号调理电路和工作原理电提下才可以准确实现系统基本功能。根据检测参数类型选计相应外围电路与主控芯片进行对接。环境及消防员体征检测系统软件编译环境
Drler1:SPIDriver n :USBCMSIS-DSPCMSIS-RTOSUSB HOSTFileSystemUSB Device Grahic图 2-3 MDK5 组成部分图从上图可以看出，MDK Core 又分成四个部分: uVision IDE with Editor（，ARMC/C++ Compiler（编译器），Pack Installer（包安装器），uVision Deb Trace（调试跟踪器）。uVision IDE 从 MDK4.7 版本逐渐加入了编写代码功能模块和语法动态检测等强大功能，相对于以往的 IDE 改进跨度大。Oftware Pack（s包安装器）又分为：Device、CMSIS（ARM Cortex ）和 Mdid间库）三个关键部分，通过最新安装包，安装最实用组件，从而支持新的器件、提供新的设备驱动库等，提高项目开发效率。与之前的 MDK 相比大的不同点，以往的 MDK 把全部实用组件压缩到一个安装包，显得十分K5 与之比较显得十分方便，MDK Core 是一个独立的安装包，它没有器件备驱动等多余组件，但是通常都会包括 CMSIS 组件大小 350M 左右，相K4.70A 而言，其瘦身不少，明显提高使用者工程项目开发效率。MDK5 软境界面如图 2-4 所示。
【学位单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU998.1;TP274
【部分图文】：
第二章 火灾环境及消防员体征检测系统总体设计方案本章首先介绍课题火灾现场环境及消防员体征检测系统总体方案设计，然后就硬件设计进行框架分析，最后软件设计部分具体阐述系统关键部分的软件编译。火灾环境及消防员体征检测系统方案概述火灾现场哪些环境参数采集能真实有效的反应火灾现状、消防员哪些体征信息可以有效的反应消防员安全状况、采集的数据在复杂火灾环境中如何传输、对进行怎样的分析可以确定火灾情况，综合考虑后，结合实际地考察火灾现场环查阅大量相关资料设计出整体系统方案。火灾现场环境及消防员体征检测系统由消防员体征信息采集、火灾环境参数采集、无线通信和远程监控中心 PC 机，总体框架如图 2-1 所示。
图 2-2 硬件设计层次式原理图 最左边模块是火灾现场消防员体征信息采集端节点模块，牙无线通信设备，其目的是为了与中转站进行数据通信。 MCU 作为节点模块主控芯片以及设计外围电路，并且在码。 中间位置的模块为中端发送节点模块，也是环境参数检测线蓝牙模块作为消防员体征信息接收端，并且加入无线 W上位机服务器保持通信，设计中为该模块电路选择一款合计外围电路。 最右边 4 个电路方块为 STM32F103ZET6(B)中转站接收节包括了传输电路、接受电路、信号调理电路和工作原理电提下才可以准确实现系统基本功能。根据检测参数类型选计相应外围电路与主控芯片进行对接。环境及消防员体征检测系统软件编译环境
Drler1:SPIDriver n :USBCMSIS-DSPCMSIS-RTOSUSB HOSTFileSystemUSB Device Grahic图 2-3 MDK5 组成部分图从上图可以看出，MDK Core 又分成四个部分: uVision IDE with Editor（，ARMC/C++ Compiler（编译器），Pack Installer（包安装器），uVision Deb Trace（调试跟踪器）。uVision IDE 从 MDK4.7 版本逐渐加入了编写代码功能模块和语法动态检测等强大功能，相对于以往的 IDE 改进跨度大。Oftware Pack（s包安装器）又分为：Device、CMSIS（ARM Cortex ）和 Mdid间库）三个关键部分，通过最新安装包，安装最实用组件，从而支持新的器件、提供新的设备驱动库等，提高项目开发效率。与之前的 MDK 相比大的不同点，以往的 MDK 把全部实用组件压缩到一个安装包，显得十分K5 与之比较显得十分方便，MDK Core 是一个独立的安装包，它没有器件备驱动等多余组件，但是通常都会包括 CMSIS 组件大小 350M 左右，相K4.70A 而言，其瘦身不少，明显提高使用者工程项目开发效率。MDK5 软境界面如图 2-4 所示。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 赵小乐;吴亚东;张红英;赵静;;基于密切多项式近似的多项式插值算法框架[J];计算机应用;2015年08期
2 魏欣;孙s
本文编号：2811961
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sgjslw/2811961.html
