森林消防车水射流的建模及控制
发布时间：2021-09-30 20:34
火灾有蔓延速度快,破坏力强等特点,特别是对参与扑救工作的消防人员的人身安全造成巨大威胁。实现自动控制下的定点灭火对于提高灭火过程中高效性和准确性的要求、保障消防人员生命安全有重要意义。本文以消防水枪水射流为研究对象,在实验的基础上提出了基于遗传算法优化的BP神经网络的落点预测模型及水枪姿态控制方法。本文研究的主要内容如下:（1）本文基于林用消防车构建了水射流实验平台。实验平台主要用于消防水枪工况参数、外界环境参数及水射流落点数据的采集,为后续模型的建立提供依据。实验平台主要包括:消防水枪、云台、升降台、各类传感器及计算机。实验平台中器材搭建部分需要完成管路、电路的设计连接及各传感器的排布;软件部分需要解决信息的传输、数据的处理和主要设备的控制等问题。在完成实验平台构建的基础上对水射流实验的方案进行了设计。（2）本文首先通过统计学方法对各水射流影响因素进行分析,选择出水射流落点预测模型中的输入变量。分别利用BP神经网络和遗传算法优化的BP神经网络构建了水射流落点的预测模型,通过实验对两个模型进行了对比。实验结果表明,遗传算法能够有效优化BP神经网络,GA-BP神经网络预测模型中各组实验的...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?“北极猫”消防摩托??Ｆｉｇ．?Ｍ?Ｔｈｅ?“ａｒｃｔｉｃ?ｃａｔ”?ｆｉｒｅ?ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ??
Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇ?ｍｏｎｉｔｏｒ??国内研宄中基于图像的射流控制研究主要基于智能消防装备进行。典型的智能消防??装备（见图１－２）主要包括以下几个部件：图像采集设备、射流喷射装置（水枪或水炮）、??云台（闵永林，２０１０）。这类消防装备的工作原理是利用探测系统前端的图像采集设备扫??描探测空间，中央处理器对采集的图像进行处理判断监测区域内是否有火灾发生。若有??火灾发生，利用图像处理方法获取着火点空间坐标，同时启动报警和消防水泵，定点灭??火水枪或水炮可根据确定的火源位置通过驱动控制水炮角度的电机使其调整至相应位??置对起火点进行灭火操作。对于具有火灾探测定点灭火功能的消防水枪或水炮，国内有??很多科研院所和研宄人员做了相关的研宄工作。??由净瓶公司开发的一款消防炮利用红外线探测装置确定火源点位置并根据得到的电??信号对水炮的调节运动进行控制，调整炮口直接朝向起火位置并启动水泵进行火灾扑救??（张进良，２００８）；基于数字控制的自动定点扑救消防水炮以双波段摄像机为为火源图像??探测采集装置，根据探测得到的图像计算着火点位置，从而调整水炮角度至相应位置实??施喷水扑救操作（刘申友
海动力机械公司生产的ＬＨ４００ＣＵＶ型消防车车载灭火装置作为主要实验设备，并在此??基础上配置流量积算仪、压力传感器、云台、升降台、环境数据监测传感器及用于数据??处理的ＰＣ端等实验器材构建成完整的实验系统。本文中实验系统的结构图见图２－１，??图２－ｌ（ａ）表明了实验系统中水流和信息传递的方向，图２－ｌ（ｂ）为实验平台中主要器件的??连接示意图。图２－ｌ（ａ）中黑色箭头指示的是水流通过的方向，水通过汽油泵的工作从水??箱进入管路，接入的调压阀用来调整压力以采集不同压力下的实验数据；流量传感器接??入管路中用来实时测量管道中的流量数据；压力传感器安装在消防水枪进水口处以获取??该位置液体压力信号。初始状态中水枪固接在云台上与地面保持平行，实验中调节云台??的俯仰角度和水平角度来进行水枪不同姿态下的射流实验。云台底部固定在高度可调的??升降平台上，水枪髙度的变化可通过调节升降平台的高度实现。空心箭头指示信息传输??的方向，ＰＣ端可通过发送指令接收压力、流量、风速、风向和温度传感器采集到的实??时信号，同时也可以向云台发送指令设定或调整云台角度。升降平台
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群矢量搜索融合的射流轨迹识别方法[J]. 杨杰,赵敏,苏浩,林亮. 电子测量与仪器学报. 2016(05)
[2]利用LM-BP神经网络估算西北地区太阳辐射[J]. 李净,王卫东,张福存. 干旱区地理. 2015(03)
[3]基于MATLAB的消防炮射流轨迹研究[J]. 廖小东,刘平安,程雯玉. 消防科学与技术. 2014(10)
[4]基于遗传BP神经网络的核桃破裂功预测模型[J]. 张宏,马岩,李勇,张锐利,张学军,张锐. 农业工程学报. 2014(18)
[5]森林火灾扑救消防车装备的种类及使用技术[J]. 高仲亮,王秋华,舒立福,张明远. 林业机械与木工设备. 2014(08)
[6]基于改进型BP神经网络的弹丸落点预测方法[J]. 李志鹏,赵捍东,张帅,焦军虎,张建业. 弹箭与制导学报. 2014(02)
[7]基于遗传算法和BP神经网络的房价预测分析[J]. 高玉明,张仁津. 计算机工程. 2014(04)
[8]森林火灾的危害及重要灭火手段的分析[J]. 马岩,张明松,杨春梅,常春媛. 森林工程. 2013(06)
[9]GA-BP神经网络与BP神经网络性能比较[J]. 刘春艳,凌建春,寇林元,仇丽霞,武俊青. 中国卫生统计. 2013(02)
[10]基于模糊神经网络的中庭火灾探测仿真研究[J]. 刘雪飞,贾勤. 计算机仿真. 2012(08)
博士论文
[1]大空间智能消防水炮灭火系统研究[D]. 闵永林.上海大学 2010
硕士论文
[1]寻的式智能消防控制系统的研究[D]. 林亮.南京航空航天大学 2016
[2]基于云计算和BP神经网络的短期电价预测研究[D]. 李浩威.华北电力大学 2015
[3]基于计算机视觉的消防炮射流轨迹识别[D]. 苏浩.南京航空航天大学 2014
[4]基于遗传算法和BP神经网络的铁路客运量预测研究[D]. 谢小山.西南交通大学 2010
[5]基于图像处理的消防水炮自动定位研究[D]. 陈静.南京航空航天大学 2010
[6]消防炮射流轨迹的研究[D]. 孙健.上海交通大学 2008
[7]基于遗传算法的BP网络优化研究及其应用[D]. 郑卫燕.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3416591
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?“北极猫”消防摩托??Ｆｉｇ．?Ｍ?Ｔｈｅ?“ａｒｃｔｉｃ?ｃａｔ”?ｆｉｒｅ?ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ??
Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇ?ｍｏｎｉｔｏｒ??国内研宄中基于图像的射流控制研究主要基于智能消防装备进行。典型的智能消防??装备（见图１－２）主要包括以下几个部件：图像采集设备、射流喷射装置（水枪或水炮）、??云台（闵永林，２０１０）。这类消防装备的工作原理是利用探测系统前端的图像采集设备扫??描探测空间，中央处理器对采集的图像进行处理判断监测区域内是否有火灾发生。若有??火灾发生，利用图像处理方法获取着火点空间坐标，同时启动报警和消防水泵，定点灭??火水枪或水炮可根据确定的火源位置通过驱动控制水炮角度的电机使其调整至相应位??置对起火点进行灭火操作。对于具有火灾探测定点灭火功能的消防水枪或水炮，国内有??很多科研院所和研宄人员做了相关的研宄工作。??由净瓶公司开发的一款消防炮利用红外线探测装置确定火源点位置并根据得到的电??信号对水炮的调节运动进行控制，调整炮口直接朝向起火位置并启动水泵进行火灾扑救??（张进良，２００８）；基于数字控制的自动定点扑救消防水炮以双波段摄像机为为火源图像??探测采集装置，根据探测得到的图像计算着火点位置，从而调整水炮角度至相应位置实??施喷水扑救操作（刘申友
海动力机械公司生产的ＬＨ４００ＣＵＶ型消防车车载灭火装置作为主要实验设备，并在此??基础上配置流量积算仪、压力传感器、云台、升降台、环境数据监测传感器及用于数据??处理的ＰＣ端等实验器材构建成完整的实验系统。本文中实验系统的结构图见图２－１，??图２－ｌ（ａ）表明了实验系统中水流和信息传递的方向，图２－ｌ（ｂ）为实验平台中主要器件的??连接示意图。图２－ｌ（ａ）中黑色箭头指示的是水流通过的方向，水通过汽油泵的工作从水??箱进入管路，接入的调压阀用来调整压力以采集不同压力下的实验数据；流量传感器接??入管路中用来实时测量管道中的流量数据；压力传感器安装在消防水枪进水口处以获取??该位置液体压力信号。初始状态中水枪固接在云台上与地面保持平行，实验中调节云台??的俯仰角度和水平角度来进行水枪不同姿态下的射流实验。云台底部固定在高度可调的??升降平台上，水枪髙度的变化可通过调节升降平台的高度实现。空心箭头指示信息传输??的方向，ＰＣ端可通过发送指令接收压力、流量、风速、风向和温度传感器采集到的实??时信号，同时也可以向云台发送指令设定或调整云台角度。升降平台
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群矢量搜索融合的射流轨迹识别方法[J]. 杨杰,赵敏,苏浩,林亮. 电子测量与仪器学报. 2016(05)
[2]利用LM-BP神经网络估算西北地区太阳辐射[J]. 李净,王卫东,张福存. 干旱区地理. 2015(03)
[3]基于MATLAB的消防炮射流轨迹研究[J]. 廖小东,刘平安,程雯玉. 消防科学与技术. 2014(10)
[4]基于遗传BP神经网络的核桃破裂功预测模型[J]. 张宏,马岩,李勇,张锐利,张学军,张锐. 农业工程学报. 2014(18)
[5]森林火灾扑救消防车装备的种类及使用技术[J]. 高仲亮,王秋华,舒立福,张明远. 林业机械与木工设备. 2014(08)
[6]基于改进型BP神经网络的弹丸落点预测方法[J]. 李志鹏,赵捍东,张帅,焦军虎,张建业. 弹箭与制导学报. 2014(02)
[7]基于遗传算法和BP神经网络的房价预测分析[J]. 高玉明,张仁津. 计算机工程. 2014(04)
[8]森林火灾的危害及重要灭火手段的分析[J]. 马岩,张明松,杨春梅,常春媛. 森林工程. 2013(06)
[9]GA-BP神经网络与BP神经网络性能比较[J]. 刘春艳,凌建春,寇林元,仇丽霞,武俊青. 中国卫生统计. 2013(02)
[10]基于模糊神经网络的中庭火灾探测仿真研究[J]. 刘雪飞,贾勤. 计算机仿真. 2012(08)
博士论文
[1]大空间智能消防水炮灭火系统研究[D]. 闵永林.上海大学 2010
硕士论文
[1]寻的式智能消防控制系统的研究[D]. 林亮.南京航空航天大学 2016
[2]基于云计算和BP神经网络的短期电价预测研究[D]. 李浩威.华北电力大学 2015
[3]基于计算机视觉的消防炮射流轨迹识别[D]. 苏浩.南京航空航天大学 2014
[4]基于遗传算法和BP神经网络的铁路客运量预测研究[D]. 谢小山.西南交通大学 2010
[5]基于图像处理的消防水炮自动定位研究[D]. 陈静.南京航空航天大学 2010
[6]消防炮射流轨迹的研究[D]. 孙健.上海交通大学 2008
[7]基于遗传算法的BP网络优化研究及其应用[D]. 郑卫燕.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3416591
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