CN111624925A - 一种物联网型区域灭火安防监控*** - Google Patents
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Abstract
一种物联网型区域灭火安防监控***,包括区域灭火装置群,视频监控群及上位机集中监控***;区域灭火装置群由八台升级改造后的矿用区域自动喷粉灭火装置组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中;视频监控群,由16台矿用本安摄像仪组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,采集机电硐室的视频图像,为火灾图像识别提供视频数据,上位机集中监控***,包括图像监控和设备参数监控,图像监控结合图形识别算法可实时分析图像中是否发生火情,设备参数监控帮助工作人员远程了解设备状态。本发明优点:多维度监测煤矿井下是否发生火情,一旦监测到发生火灾,灭火装置快速开启,实现灭火设备的远程集中监控,最大程度防止煤矿井下火灾的发生。
Description
技术领域
本发明涉及监控***领域,特别涉及了一种物联网型区域灭火安防监控***。
背景技术
矿用区域自动喷粉灭火装置控制器分别与矿用本质安全型压力变送器和矿用本质安全型电磁阀、声光报警器、矿用本质安全型火焰传感器连接,能够实现主动快速灭火抑爆,是煤矿火灾预防与扑灭的主要安防设备。在一定时期内,达到良好的灭火抑爆效果,但近些年随着煤矿产业智能化升级改造的步伐逐渐加快,矿用区域自动喷粉灭火装置无法满足煤矿智能化、信息化、少人化、无人化的发展需求,其主要存在问题如下:
需要定期安排巡检人员对喷粉瓶检查是否漏气,设备维护过程繁琐;
控制单元不具备通讯接口,发生火情时报警信息无法传输到地面集控;
传感器出现故障无法自主诊断,无法通知巡检人员和集控中心;
依靠火焰传感器和烟雾传感器进行火焰检测,检测区域范围小,检测速度慢,检测手段单一,存在误检和漏检情况。
矿用区域自动喷粉灭火装置之间无法进行智能互联,无法实现煤矿井下火灾的联防联控。
发明内容
本发明的目的,物联网型区域灭火安防监控***是利用图像识别技术、数字化传感器技术、自动控制技术、智能互联技术等前沿科技,实现煤矿井下火灾的智能安防、联防联控、远程监控,特提供了一种物联网型区域灭火安防监控***。
本发明提供了一种物联网型区域灭火安防监控***,其特征在于:所述的物联网型区域灭火安防监控***,包括区域灭火装置群,视频监控群及上位机集中监控***;
物联网型区域灭火安防监控***是集图像识别技术、数字化传感器技术、自动控制技术、智能互联技术于一体的智能安防、联方联控、远程监控***,是保障煤矿安全生产的重要且有效的技术与装备。本***主要由区域灭火装置群,视频监控群及上位机***组成。
1.区域灭火装置群由八台升级改造后的矿用区域自动喷粉灭火装置组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,负责机电硐室的防灭火工作。矿用区域自动喷粉灭火装置采用新技术如下:
(1)采用电源一体化技术,将分站和电源设计为一体,减少防爆箱体数量、便于安装和维护;
(2)采用模拟量信号隔离抗干扰设计,电源一体化区域灭火网口分站电路原理图中T1部分为双路模拟信号隔离电路。图中HN1的1脚2脚为隔离信号输入,当输入信号为4-20mA电流型经电阻IV变换后点亮输入发光管,输入信号大小与流过发光管电流大小成比例关系,发光管发出的光会在3脚和4脚的发光管上感应出正比于1脚与2脚发光管的电流,在5脚和6脚感应出正比于1脚和2脚光强度的电流。电路中U1在信号输入处加入电压跟随设计,这样能降低阻抗,避免了后级电路对输入信号的影响。电路中HN1的前半部分及运放U1和后半部分及运放U2采用隔离供电。这样能阻断传感器到单片机部分的干扰。
(3)采用网光口设计,网口电路采用W5300芯片,其与核心控制器采用总线方式对其寄存器进行配置。配置过程主要为上电初始化、通用寄存器配置、socket寄存器配置。分站上电后,W5300第66脚拉低3us后恢复高电平持续15ms,保证锁相环稳定后对寄存器进行配置。本机端口号设置通过端口寄存器里面的SO_PORTR进行设置,通讯协议通过模式寄存器下的S0_MR中P3-P0进行设置。然后对控制寄存器S0_CR通过置高开执行打开命令,此时若Socket0寄存器中的S0_SSR变为0x13,则初始化完成。继续对S0_CR发送监听指令0X02,此时若S0_SSR状态变为监听0x14,则执行完侦听任务。W5300设置为TCP服务器;最后等待S0_SSR改变为SOCK_ESTABLISHED(0x17),若S0_SSR变为预期值,则建立了Socket0连接,能进行数据通信。为了实现对外光口进行数据传输,采用市场上常用的2光3电模块,实现电口转光口拓展。图中U5的92,93引脚用于连接mesh模块,通过串口和MESH网口进行连接,当有手表或支持mesh的巡检设备接入时,能预警感知设备信息,实现物联。
2.视频监控群由16台矿用本安摄像仪组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,用于采集机电硐室的视频图像,为火灾图像识别提供视频数据。图像识别算法基于深度学习和卷积神经网构建,构建过程:首先对大量有标签的火灾图像数据进行归一化操作,利用PyTorch库,构建50层ResNet卷积神经网络,然后加载图像进行模型训练,计算误差,调用优化器优化,最后利用测试数据进行模型测试,上述过程反复进行,直到模型预测准确度达到93%。图像识别算法是多维度火焰识别技术的重要组成部分,通过火焰传感器、烟雾传感器、图像识别等多维技术手段最终达到煤矿井下火灾的零误检和零漏检,实现煤矿井下火灾的精准识别。
3.上位机集中监***控包括图像监控和设备参数监控两部分,图像监控结合图形识别算法可实时分析图像中是否发生火情,设备参数监控帮助工作人员远程了解设备状态。
物联网型区域灭火安防监控***在煤矿井下各个设备硐室布置区域灭火装置群和视频监控群,通过火焰传感器、烟雾传感器和图像识别算法,多维度识别煤矿井下是否发生火灾,杜绝矿井火灾的误检和漏检。同时通过核心控制板的技术升级和上位机监控***,实现设备智能互联,打破煤矿井下信息孤岛,实现煤矿井下和地面万物互联,助力煤矿信息化和智能化的发展。
本发明的优点:
煤矿火灾是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,火灾事故不仅会产生大量高温烟流和有毒有害气体,危及井下工作人员的生命安全,而且会烧毁大量井下设备、损耗煤炭资源,给矿井带来巨大灾难。物联网型区域灭火安防监控***,通过火焰传感器、一氧化碳烟雾传感器及图形识别算法,多维度监测煤矿井下是否发生火情,一旦监测到发生火灾,灭火装置快速开启,扑灭火焰。同时区域灭火装置控制器可通过光纤接口接入井下光纤环网,实现灭火设备的远程集中监控,最大程度防止煤矿井下火灾的发生。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为电源一体化区域灭火网口分站架构架构图;
图2为电源一体化区域灭火网口分站电路原理图中T1部分;
图3为物联网型区域灭火安防监控***结构示意图;
图4为图像识别卷积神经网络模型构建流程示意图。
具体实施方式
实施例
本发明提供了一种物联网型区域灭火安防监控***,其特征在于:所述的物联网型区域灭火安防监控***,包括区域灭火装置群,视频监控群及上位机集中监控***;
物联网型区域灭火安防监控***是集图像识别技术、数字化传感器技术、自动控制技术、智能互联技术于一体的智能安防、联方联控、远程监控***,是保障煤矿安全生产的重要且有效的技术与装备。本***主要由区域灭火装置群,视频监控群及上位机***组成。
1.区域灭火装置群由八台升级改造后的矿用区域自动喷粉灭火装置组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,负责机电硐室的防灭火工作。矿用区域自动喷粉灭火装置采用新技术如下:
(1)采用电源一体化技术,将分站和电源设计为一体,减少防爆箱体数量、便于安装和维护;
(2)采用模拟量信号隔离抗干扰设计,电源一体化区域灭火网口分站电路原理图中T1部分为双路模拟信号隔离电路。图中HN1的1脚2脚为隔离信号输入,当输入信号为4-20mA电流型经电阻IV变换后点亮输入发光管,输入信号大小与流过发光管电流大小成比例关系,发光管发出的光会在3脚和4脚的发光管上感应出正比于1脚与2脚发光管的电流,在5脚和6脚感应出正比于1脚和2脚光强度的电流。电路中U1在信号输入处加入电压跟随设计,这样能降低阻抗,避免了后级电路对输入信号的影响。电路中HN1的前半部分及运放U1和后半部分及运放U2采用隔离供电。这样能阻断传感器到单片机部分的干扰。
(3)采用网光口设计,网口电路采用W5300芯片,其与核心控制器采用总线方式对其寄存器进行配置。配置过程主要为上电初始化、通用寄存器配置、socket寄存器配置。分站上电后,W5300第66脚拉低3us后恢复高电平持续15ms,保证锁相环稳定后对寄存器进行配置。本机端口号设置通过端口寄存器里面的SO_PORTR进行设置,通讯协议通过模式寄存器下的S0_MR中P3-P0进行设置。然后对控制寄存器S0_CR通过置高开执行打开命令,此时若Socket0寄存器中的S0_SSR变为0x13,则初始化完成。继续对S0_CR发送监听指令0X02,此时若S0_SSR状态变为监听0x14,则执行完侦听任务。W5300设置为TCP服务器;最后等待S0_SSR改变为SOCK_ESTABLISHED(0x17),若S0_SSR变为预期值,则建立了Socket0连接,能进行数据通信。为了实现对外光口进行数据传输,采用市场上常用的2光3电模块,实现电口转光口拓展。图中U5的92,93引脚用于连接mesh模块,通过串口和MESH网口进行连接,当有手表或支持mesh的巡检设备接入时,能预警感知设备信息,实现物联。
2.视频监控群由16台矿用本安摄像仪组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,用于采集机电硐室的视频图像,为火灾图像识别提供视频数据。图像识别算法基于深度学习和卷积神经网构建,构建过程:首先对大量有标签的火灾图像数据进行归一化操作,利用PyTorch库,构建50层ResNet卷积神经网络,然后加载图像进行模型训练,计算误差,调用优化器优化,最后利用测试数据进行模型测试,上述过程反复进行,直到模型预测准确度达到93%。图像识别算法是多维度火焰识别技术的重要组成部分,通过火焰传感器、烟雾传感器、图像识别等多维技术手段最终达到煤矿井下火灾的零误检和零漏检,实现煤矿井下火灾的精准识别。
3.上位机集中监***控包括图像监控和设备参数监控两部分,图像监控结合图形识别算法可实时分析图像中是否发生火情,设备参数监控帮助工作人员远程了解设备状态。
物联网型区域灭火安防监控***在煤矿井下各个设备硐室布置区域灭火装置群和视频监控群,通过火焰传感器、烟雾传感器和图像识别算法,多维度识别煤矿井下是否发生火灾,杜绝矿井火灾的误检和漏检。同时通过核心控制板的技术升级和上位机监控***,实现设备智能互联,打破煤矿井下信息孤岛,实现煤矿井下和地面万物互联,助力煤矿信息化和智能化的发展。
Claims (3)
1.一种物联网型区域灭火安防监控***,其特征在于:所述的物联网型区域灭火安防监控***,包括区域灭火装置群,视频监控群及上位机集中监控***;
区域灭火装置群由八台升级改造后的矿用区域自动喷粉灭火装置组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,负责机电硐室的防灭火工作;矿用区域自动喷粉灭火装置采用如下新方案,采用电源一体化技术,将分站和电源设计为一体,减少防爆箱体数量、便于安装和维护;采用模拟量信号隔离抗干扰设计,电源一体化区域灭火网口分站电路原理图中T1部分为双路模拟信号隔离电路;HN1的1脚2脚为隔离信号输入,当输入信号为4-20mA电流型经电阻IV变换后点亮输入发光管,输入信号大小与流过发光管电流大小成比例关系,发光管发出的光会在3脚和4脚的发光管上感应出正比于1脚与2脚发光管的电流,在5脚和6脚感应出正比于1脚和2脚光强度的电流;电路中U1在信号输入处加入电压跟随设计,用于降低阻抗,避免了后级电路对输入信号的影响;电路中HN1的前半部分及运放U1和后半部分及运放U2采用隔离供电;这样能阻断传感器到单片机部分的干扰;采用网光口设计,网口电路采用W5300芯片,其与核心控制器采用总线方式对其寄存器进行配置;配置过程主要为上电初始化、通用寄存器配置、socket寄存器配置;分站上电后,W5300第66脚拉低3us后恢复高电平持续15ms,保证锁相环稳定后对寄存器进行配置;
本机端口号设置通过端口寄存器里面的SO_PORTR进行设置,通讯协议通过模式寄存器下的S0_MR中P3-P0进行设置;然后对控制寄存器S0_CR通过置高开执行打开命令,此时若Socket0寄存器中的S0_SSR变为0x13,则初始化完成;继续对S0_CR发送监听指令0X02,此时若S0_SSR状态变为监听0x14,则执行完侦听任务;W5300设置为TCP服务器;最后等待S0_SSR改变为SOCK_ESTABLISHED(0x17),若S0_SSR变为预期值,则建立了Socket0连接,能进行数据通信;为了实现对外光口进行数据传输,采用市场上常用的2光3电模块,实现电口转光口拓展;图中U5的92,93引脚用于连接mesh模块,通过串口和MESH网口进行连接,当有手表或支持mesh的巡检设备接入时,能预警感知设备信息,实现物联。
2.按照权利要求1所述的物联网型区域灭火安防监控***,其特征在于:所述的视频监控群,由16台矿用本安摄像仪组成,布置于煤矿井下各机电设备硐室中,用于采集机电硐室的视频图像,为火灾图像识别提供视频数据。图像识别算法基于深度学习和卷积神经网构建,构建过程:首先对大量有标签的火灾图像数据进行归一化操作,利用PyTorch库,构建50层ResNet卷积神经网络,然后加载图像进行模型训练,计算误差,调用优化器优化,最后利用测试数据进行模型测试,上述过程反复进行,直到模型预测准确度达到93%;图像识别算法是多维度火焰识别技术的重要组成部分,通过火焰传感器、烟雾传感器、图像识别等多维技术手段最终达到煤矿井下火灾的零误检和零漏检,实现煤矿井下火灾的精准识别。
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