一种基于公有云的智能消防物联网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于公有云的智能消防物联网系统，主要包括：云主机，传输层及树莓派，所述云主机通过传输层与树莓派进行指令操作和数据反馈；所述云主机上连接有客户端和NFC电子巡检，客户端上连接有实时图像模块，传感器状态模块，控制界面模块及登陆注册模块，NFC电子巡检上连接有设备状态信息模块；所述树莓派上连接有感知层和控制层，所述感知层上连接有普通相机模块，近红外相机模块，烟雾传感器模块，火焰传感器模块及温度传感器模块，控制层上连接有继电器模块。本发明专利技术利用近红外图像火灾探测算法及最新的树莓派嵌入式技术，实现大型建筑物空旷区域的火灾探测，实时的监控和预警，实现了系统间的资源和服务共享，满足实际使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于公有云的智能消防物联网系统
本专利技术涉及一种基于公有云的智能消防物联网系统，属于消防物联网系统

技术介绍
消防物联网是指通过物联网信息传感与通讯等技术，将消防设施通过社会化消防监督管理和公安机关消防机构灭火救援涉及的各位要素所需的消防信息链接起来，构建高感度的消防基础环境，实现实时、动态、互动、融合的消防信息采集，传递和处理，能全面促进与提高政府及相关机构实施社会消防监督与管理水平，显著增强公安机关消防机构灭火救援的指挥、调度、决策和处置能力。在建筑物内部主要消防设施包括自动报警系统、防火门、电气火灾、疏散通道等，这些消防设施也同时具有消防管理对象和控制系统双重属性。目前，现有技术中的消防物联系统只能小范围内对火灾进行探测，消防系统自成体系、自我封闭，不能实现系统间的资源和服务共享，消防设备处于人工管理状态，智能化程度低等各种落伍问题，存在较大的安全风险。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术存在的不足，利用近红外图像火灾探测算法及最新的树莓派嵌入式技术，实现大型建筑物空旷区域的火灾探测，并通过无线进行数据传输，实时的监控和预警，实现系统间的资源和服务共享，满足实际使用要求。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种基于公有云的智能消防物联网系统，主要包括：云主机，传输层及树莓派，所述云主机通过传输层与所述树莓派进行指令操作和数据反馈；所述云主机上连接有客户端和NFC电子巡检，所述客户端上连接有实时图像模块，传感器状态模块，控制界面模块及登陆注册模块，所述NFC电子巡检上连接有设备状态信息模块；所述树莓派上连接有感知层和控制层，所述感知层上连接有普通相机模块，近红外相机模块，烟雾传感器模块，火焰传感器模块及温度传感器模块，所述控制层上连接有继电器模块。作为上述技术方案的改进，所述云主机内设有腾讯云处理器，所述树莓派内设有树莓派中控主机，所述树莓派中控主机直接与所述腾讯云处理器连接。作为上述技术方案的改进，所述树莓派中控主机上连接有各类传感器模块，近红外摄像头模块，继电器控制部分消防设施模块及继电器控制设备备用接口模块，且所述树莓派中控主机上还外接有电源模块。作为上述技术方案的改进，所述腾讯云处理器上连接有网页端和手机APP，所述网页端包括注册界面，登陆界面及远程控制监测界面，所述手机APP包括注册界面，登陆界面及远程控制监测界面，且所述网页端上的远程控制监测界面及手机APP上的远程控制监测界面均与所述腾讯云处理器连接。作为上述技术方案的改进，所述手机APP上的远程控制监测界面还与树莓派中控主机连接且受树莓派中控主机控制。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：本专利技术通过研究的近红外图像探测火灾算法，实现火灾火焰的实时准确探测，并在此研究基础上，利用最新的RaspberryPi嵌入式技术，开发一套智能物联网消防火灾报警系统，并在消防设备上添加NFC电子标签，管理和维护消防设备，用户通过Web端，或手机移动APP端实时掌握信息。本专利技术的核心点：(1)本专利技术研发的近红外图像处理探测火灾算法，其探测火灾范围大、响应速度快、精度高、抗干扰能力强；(2)本专利技术所述NFC电子巡检系统，取代了消防设施传统巡检手工记录方式，从而提高了智能化程度；(3)本专利技术集成了近红外探测火灾和重点消防设施NFC电子巡检功能，研发出整套智能消防物联网系统，应用于多种消防场所，造福平安中国。附图说明图1为本专利技术系统的总体架构结构示意图；图2为本专利技术硬件架构结构示意图；图3为本专利技术软件架构结构示意图；图4为本专利技术树莓派硬件资源接口结构示意图；图5为本专利技术所述近红外图像处理算法流程图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本专利技术的内容。如图1至图5所示，为本专利技术所述基于公有云的智能消防物联网系统结构示意图。1、系统的总体设计系统架构由以下五个大系统组成(如图1所示)：消防管理对象系统主要包括消防设施本身和目标建筑物，在建筑物内部主要消防设施包括自动报警系统、防火门、电气火灾、疏散通道等，这些消防设施也同时具有消防管理对象和控制系统双重属性。消防感知控制系统功能是通过消防物联网用户信息传输装置或模块将感知对象的环境信息以及消防设施对象本身的状态信息采集及传输到消防数据中心，完成数据分析、处理、存储和加工，并按不同服务对象的需求提供接口。运维管控系统包括运行维护、管理、法规监管以及其他管理系统，其主要功能是保证消防物联网平台在相关法律法规的约束下正常、稳定、有序的运行，为市场服务提供良好基础。消防信息服务系统是经济价值体现的关键环节之一，是对服务对象提供服务的管理，用户系统包括社会单位、消防部门和公众个人等。用户系统主要包括硬件上的树莓派三代B+作为中控主机，收集前段的传感器以及近红外相机拍摄的照片，并且用我们自主研发的算法对图片进行处理，判断灾情，发送到数据库；所有的数据存储以及web服务在我们的云服务器上实现。(1.1)系统的硬件设计针对传统图片数据采集监测局限性较大等问题，设计了近红外视频图像远程化，智能化的传输监测系统。设计以树莓派为核心，分为常规传感器和近红外视频图像信号采集两部分，温度、烟雾和近红外视频图像信号均由由树莓派完成采集，并由树莓派进行信号判断、预警信息发送；采集的视频图像在树莓派中执行图像处理算法，完成是否发生火灾的初步判断，并且通过其后台预设的通信协议将采集的视频、图像实时的传输到客户端及云端，其中，树莓派硬件资源接口及外设，参考如图4所示。(1.2)系统的软件设计针对硬件设备所需的实时性接受监测数据与发送相关操作命令，利用html5、javaEE设计与硬件设施相结合的网站，网页前端以html5为主，利用CSS与JS等框架实现技术介绍、产品展示、远程监控、远程实时控制等几个部分，后台以javaEE开发技术为主；APP功能与网站功能相同，供用户选择使用，网站及APP功能架构，参考如图3所示。近红外图像火灾探测算法如下：图像光度L是为了LWVD(LongWavelengthVideo-basedEventDetection)算法而定义的，每张背景图像强度等于每个标准化像素点的强度之和，光度L对于采集的夜视视频的测算有以下出色特点：1)对于机器平台来说，计算每个像素矩阵点之和速度很快，因为增加了CCD的曝光时间，所以在低光度的图片中各种环境图像的像素矩阵点之和都会趋向一个平均值。2)光度L直接追踪过度明亮的视频帧，连续视频帧的光度可能被密集的存储起来，用以信号处理过滤和检查一段时间内空间中明亮但不闪烁的区域，这种光度视频帧会和参考的视频帧比较来决定是否从计数器中减除。3)抗干扰能力很强，例如当有人在相机检测范围下活动时，人员活动并不会引起有太大的背景光度的变化，所以并不会造成火灾的误报。4)算法设计。LWVD算法是通过当前视频帧光度L、参考视频帧Lb和警报值Lth三者之间的关系:L＞Lb+Lth达到时来设置警报数的。实验表明，任何一个火灾事件大体都是通过灾源将自身作为独立发光体(热辐射体)从而使得整个背景环境的光度增加；参考光度选取视频文件的前30帧，尽量能够包含整个背景的光度特点；为了减少背景光度中各种各样的干扰，我们使用了一种非线性的表达式：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于公有云的智能消防物联网系统，其特征在于：主要包括：云主机，传输层及树莓派，所述云主机通过传输层与所述树莓派进行指令操作和数据反馈；所述云主机上连接有客户端和NFC电子巡检，所述客户端上连接有实时图像模块，传感器状态模块，控制界面模块及登陆注册模块，所述NFC电子巡检上连接有设备状态信息模块；所述树莓派上连接有感知层和控制层，所述感知层上连接有普通相机模块，近红外相机模块，烟雾传感器模块，火焰传感器模块及温度传感器模块，所述控制层上连接有继电器模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于公有云的智能消防物联网系统，其特征在于：主要包括：云主机，传输层及树莓派，所述云主机通过传输层与所述树莓派进行指令操作和数据反馈；所述云主机上连接有客户端和NFC电子巡检，所述客户端上连接有实时图像模块，传感器状态模块，控制界面模块及登陆注册模块，所述NFC电子巡检上连接有设备状态信息模块；所述树莓派上连接有感知层和控制层，所述感知层上连接有普通相机模块，近红外相机模块，烟雾传感器模块，火焰传感器模块及温度传感器模块，所述控制层上连接有继电器模块。2.根据权利要求1所述基于公有云的智能消防物联网系统，其特征在于：所述云主机内设有腾讯云处理器，所述树莓派内设有树莓派中控主机，所述树莓派中控主机直接与所述腾讯云处理器连接。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪宝，郑艳芳，王露露，叶鹏，李鑫，曹倚康，王新硕，汤宜，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32