基于紅外、紫外雙波段探測(cè)的智能水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

魏崇毓，王馨民

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基于紅外、紫外雙波段探測(cè)的智能水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

魏崇毓，王馨民

（青島科技大學(xué) 信息學(xué)院，山東 青島 266100）

針對(duì)目前大空間傳統(tǒng)智能水炮容易出現(xiàn)漏報(bào)虛報(bào)而造成不必要的損失的問(wèn)題，研究出了一種基于紅外、紫外雙波段檢測(cè)的智能水炮系統(tǒng)。本系統(tǒng)分為消防炮體與現(xiàn)場(chǎng)控制箱兩部分，不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)區(qū)域的功能，而且能夠進(jìn)行手動(dòng)控制。采用高性能、低成本、低功耗的STM32f103作為控制芯片，熱釋電紅外與紫外傳感器共同構(gòu)成火災(zāi)探測(cè)部分，大大提高了火源判斷的準(zhǔn)確性。另外，將CAN總線應(yīng)用到智能水炮中，提高了水炮的響應(yīng)速度與靈活性，通信距離增加到10km。該智能水炮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全時(shí)長(zhǎng)、全方位且更加準(zhǔn)確迅速地自動(dòng)檢測(cè)火源進(jìn)行滅火的功能，為大空間和野外滅火提供了更好的選擇。

雙波段探測(cè)；熱釋電紅外傳感器；紫外傳感器；智能水炮；STM32

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，各種大空間建筑越來(lái)越多，如近年來(lái)建起來(lái)的各種大型體育館、影視劇院、大型倉(cāng)庫(kù)等等，這些建筑大部分為公共場(chǎng)所，因此消防難度比較大，一旦發(fā)生重大火災(zāi)，造成的人員財(cái)產(chǎn)損失將特別大[1-2]。經(jīng)過(guò)多年的研究，傳統(tǒng)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于寫字樓、商場(chǎng)、超市中，取得了較快的發(fā)展，但是傳統(tǒng)自動(dòng)消防噴水滅火系統(tǒng)具有滅火及時(shí)性差，滅火效率低，滅火的針對(duì)性不強(qiáng)，滅火系統(tǒng)管路復(fù)雜等缺點(diǎn)[1]，對(duì)大空間建筑物和大面積曠場(chǎng)的消防顯得無(wú)能為力，因此，現(xiàn)有火焰檢測(cè)及自動(dòng)噴水滅火裝置無(wú)法滿足現(xiàn)代大空間自動(dòng)消防噴水滅火系統(tǒng)的需要。

智能消防炮與傳統(tǒng)的滅火裝置相比具有實(shí)時(shí)性、有效性、可靠性、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安裝方便以及節(jié)能等優(yōu)勢(shì)[3]。國(guó)內(nèi)智能水炮的發(fā)展不是很理想，存在很多問(wèn)題，而日本或者歐美的智能水炮雖然性能優(yōu)越但價(jià)格高昂如日本的消防炮，每臺(tái)折合人民幣約100萬(wàn)元，整套系統(tǒng)可達(dá)上千萬(wàn)[1]，因此開發(fā)性價(jià)比高的智能水炮系統(tǒng)對(duì)我國(guó)大空間火災(zāi)具有重大的意義。因此，設(shè)計(jì)了一種智能水炮控制系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)探測(cè)火災(zāi)定位后進(jìn)行滅火的功能。智能水炮全天全時(shí)長(zhǎng)監(jiān)視保護(hù)區(qū)域，并自動(dòng)定位著火區(qū)域，調(diào)整炮口對(duì)準(zhǔn)著火區(qū)域滅火，將火災(zāi)消滅在萌芽中，避免了火災(zāi)造成的損失。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)分為手動(dòng)與自動(dòng)滅火兩部分。當(dāng)人為發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，工作人員可利用現(xiàn)場(chǎng)控制箱進(jìn)行手動(dòng)控制，滅火結(jié)束后進(jìn)行復(fù)位恢復(fù)自動(dòng)控制，大大提高了系統(tǒng)的靈活性?，F(xiàn)場(chǎng)控制箱功能包括控制炮體上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)、啟動(dòng)電磁閥、啟動(dòng)水泵、控制箱自檢以及手/自動(dòng)切換、復(fù)位、緊急停止等功能。整個(gè)系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體（ST）公司出品的32位ARM處理器STM32f103作為主控芯片，采用國(guó)產(chǎn)專門用于明火探測(cè)的熱釋電紅外傳感器以及日本HAMAMATSU公司出產(chǎn)的紫外傳感器R2868作為整個(gè)水炮的火焰探測(cè)部分來(lái)探測(cè)并定位著火點(diǎn)，采用步進(jìn)電機(jī)作為水炮的動(dòng)力部分來(lái)驅(qū)動(dòng)炮體的上下左右運(yùn)動(dòng)，采用實(shí)時(shí)性較好的CAN（Controller Area Network）總線作為整個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸，提高了信號(hào)的時(shí)效性，且可同時(shí)控制多臺(tái)消防炮進(jìn)行滅火。

從圖1智能水炮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看出，智能水炮系統(tǒng)可劃分為以下3部分。

1）控制與通信部分

智能消防炮控制部分主要包括自動(dòng)與手動(dòng)部分。手動(dòng)部分：現(xiàn)場(chǎng)工作人員在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)消防炮的控制進(jìn)行實(shí)時(shí)滅火，大大節(jié)省了人力；自動(dòng)部分：智能水炮對(duì)紅紫外火災(zāi)探測(cè)信號(hào)的接收、處理，以及對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制以及其他聯(lián)動(dòng)控制。采用STM32作為系統(tǒng)的CPU，采用CAN總線進(jìn)行通信，基于CAN的現(xiàn)場(chǎng)總線，專門用于水炮、各類閥門的運(yùn)動(dòng)控制，以及與泵房和泡沫站的聯(lián)動(dòng)控制，其中包括消防炮的上下左右運(yùn)動(dòng)、閥門的開啟關(guān)閉運(yùn)動(dòng)、泵的開啟和停止運(yùn)動(dòng)等。

2）火焰探測(cè)部分

智能水炮的火焰探測(cè)部分主要完成發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，定位著火點(diǎn)的功能。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)火焰會(huì)輻射出紅外及紫外線[3]，紅外波長(zhǎng)主要集中在4.4mm[4]，紫外波長(zhǎng)在400nm以下。因此通過(guò)對(duì)特定波長(zhǎng)輻射的電磁波進(jìn)行采集測(cè)量，就可以探測(cè)到火災(zāi)。本文采用紫紅外傳感器作為探測(cè)元件，將火焰的熱輻射特性與頻率特性相結(jié)合，提高了火焰探測(cè)的準(zhǔn)確度。

3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分

電機(jī)驅(qū)動(dòng)是智能水炮的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)炮體的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)探測(cè)并定位火源，系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為智能水炮的轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，包括水平與垂直步進(jìn)電機(jī)兩部分，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)接受脈沖信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，并采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，提高了電機(jī)的靈敏度與分辨率。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

如圖2，硬件電路部分主要包括傳感器模塊、STM32控制模塊及其外圍電路、繼電器模塊、消防現(xiàn)場(chǎng)總線、電源模塊以及現(xiàn)場(chǎng)控制器。傳感器模塊包括紫外傳感器R2868與垂直水平熱釋電紅外傳感器來(lái)進(jìn)行火焰的探測(cè)與定位，傳感器將信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換接口傳給單片機(jī)STM32，單片機(jī)內(nèi)核通過(guò)與存儲(chǔ)器中火災(zāi)判定的閾值相比較來(lái)判定是否有火災(zāi)，若有火災(zāi)，通過(guò)繼電器模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行火災(zāi)定位，通過(guò)CAN接口將信號(hào)傳至消防現(xiàn)場(chǎng)總線，來(lái)控制其他聯(lián)動(dòng)裝置完成滅火過(guò)程，電源模塊用來(lái)為各個(gè)模塊供電，現(xiàn)場(chǎng)控制器，顧名思義通過(guò)人為進(jìn)行滅火控制。

2.1 控制與通信

智能水炮采用32位基于ARM核心的帶64K字節(jié)閃存的微控制器STM32f103作為主控芯片，其內(nèi)核為CORTEX-M3，工作頻率最高為72MHz，處理能力為1.25DMips/MHz，功耗為0.19mW/MHz STM32f103具有高性能、低成本、低功耗等優(yōu)點(diǎn)[5]，擁有2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1ms轉(zhuǎn)換時(shí)間）：模數(shù)轉(zhuǎn)換器可直接處理紅紫外模擬信號(hào)，有效減少了開發(fā)難度與工作量，多達(dá)80個(gè)快速I/O端口既可滿足對(duì)電機(jī)的控制，又可作為CAN地址標(biāo)識(shí)，以及9個(gè)通信接口：包括2個(gè)I2C接口，3個(gè)USART接口，2個(gè)SPI接口，CAN接口以及USB接口。多達(dá)3個(gè)USART接口，既可與現(xiàn)場(chǎng)控制箱進(jìn)行通信[6]，又可進(jìn)行擴(kuò)展（可與中控相連），CAN接口滿足了智能水炮的通信基礎(chǔ)，減少了開發(fā)難度。

圖1 智能水炮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 Intelligent water cannon system structure

普通消防炮大部分采用RS485作為通信協(xié)議，本系統(tǒng)采用CAN總線大大提高了總線利用率，降低了錯(cuò)誤率。

從表1中我們可以看出，CAN在智能水炮上的應(yīng)用降低了開發(fā)難度、系統(tǒng)成本及后期維護(hù)成本，以及通信失敗率，并提高了傳輸效率。圖3中STM32的CAN接口將控制信號(hào)以ttl的形式傳遞給CAN收發(fā)器TJA1050，TJA050將信號(hào)傳遞給現(xiàn)場(chǎng)總線，并控制其他聯(lián)動(dòng)裝置，另外，現(xiàn)場(chǎng)總線的情況又通過(guò)TJA1050實(shí)時(shí)反饋給STM32，便于更好地控制。圖4為TJA1050工作電路。這種通信方式為整個(gè)智能水炮系統(tǒng)的反應(yīng)靈敏度與準(zhǔn)確度提供了基礎(chǔ)。

2.2 傳感器部分

物質(zhì)燃燒發(fā)出的光會(huì)表現(xiàn)為光譜、輻射、頻率閃爍等物理特性[4]。即使與燃燒現(xiàn)場(chǎng)有一段距離，也可以檢測(cè)到火焰的存在?；馂?zāi)探測(cè)就是利用這一點(diǎn)來(lái)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

Fig.2 System hardware structure

表1 CAN與RS-485區(qū)別

圖3 CAN通訊流程

火災(zāi)探測(cè)可分為紫外、紅外、以及紅外、紫外復(fù)合探測(cè)3種[7]，紅外傳感器又分為單紅外、雙波段、三波段以及多波段紅外，相對(duì)來(lái)說(shuō)雙波段與三波段紅外設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，因此在實(shí)踐中大部分應(yīng)用單紅外。紅外探測(cè)易受一些溫度高的物體、人、以及太陽(yáng)光等的影響[5]，而紫外傳感器本身具有低噪聲存在[2]，但具有響應(yīng)速度快而對(duì)高溫、人不敏感的特點(diǎn)，智能水炮利用此特性通過(guò)檢測(cè)光譜中的紅外與紫外來(lái)判斷火源，相對(duì)于普通智能水炮的單紅外檢測(cè)來(lái)說(shuō)，抗干擾能力較強(qiáng)，并降低了誤報(bào)虛報(bào)率，本系統(tǒng)將紫紅外火災(zāi)探測(cè)應(yīng)用于智能水炮中，大大提高了智能水炮的性能，降低了誤操作率。

2.2.1 紅外探測(cè)

系統(tǒng)采用熱敏探測(cè)器鉭酸鋰熱釋電紅外探測(cè)器，來(lái)測(cè)量火焰紅外輻射溫度。探測(cè)視角大于100°。紅外探測(cè)器內(nèi)部電路及測(cè)量電路如圖5，圖中黑體輻射通過(guò)窗口被靈敏元電容吸收，并產(chǎn)生電流，從而在g兩端產(chǎn)生電壓，并輸出信號(hào)S，經(jīng)運(yùn)算放大器后輸出o。

圖6為圖5中的運(yùn)算放大電路，因?yàn)榧t外傳探測(cè)器輸出信號(hào)S較微弱，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的前置運(yùn)算放大電路。此運(yùn)算放大電路通過(guò)四運(yùn)算放大器MCP6004進(jìn)行了兩級(jí)放大，為電路板節(jié)省了空間，使探測(cè)器更為小巧輕便，電源模塊為MCP6004以及熱釋電紅外傳感器提供5V直流工作電源，紅外傳感器D端與電源間串聯(lián)了電阻2來(lái)降低射頻干擾，G端接地[8]，S端加負(fù)載電阻1，偏置電壓約為1.7 V，傳感器將輸出信號(hào)s通過(guò)4直接耦合到MCP6004，構(gòu)成帶通濾波以及第一級(jí)放大電路的反向輸入端，再由8與11耦合到二級(jí)反向放大電路進(jìn)行濾波放大，8與11將信號(hào)隔直，13二極管反向接地對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，最終輸出out也就是o。

圖4 TJA1050工作電路

Fig.4 Working circuit of TJA1050

圖5 鉭酸鋰紅外探測(cè)器內(nèi)部電路及測(cè)量電路

圖6中，第一級(jí)反向放大上限截止頻率為：

下限截止頻率為：

當(dāng)輸入信號(hào)頻率為1Hz時(shí)，第一級(jí)放大增益：

第二級(jí)放大增益為：

計(jì)算得帶寬為15.94Hz，放大增益約為69.5dB，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7，據(jù)如圖示波器顯示當(dāng)紅外信號(hào)時(shí)如圖中(a)、(b)、(c)，當(dāng)無(wú)紅外信號(hào)時(shí)，輸出電壓為0，當(dāng)檢測(cè)到明火時(shí)，輸出電壓迅速升到3～5V，經(jīng)測(cè)驗(yàn)，人體及太陽(yáng)光造成的干擾低于3V，因此，紅外傳感器能較好的測(cè)試到火源，經(jīng)測(cè)驗(yàn)探測(cè)距離大于30m，且響應(yīng)時(shí)間為1s。

2.2.2 紫外探測(cè)

系統(tǒng)紫外傳感器采用濱松R2868 UVTRON紫外線開/關(guān)探測(cè)器，R2868利用光電效應(yīng)和氣體倍增效果的原理，測(cè)量的有效波長(zhǎng)為185～260nm[7]，對(duì)可見(jiàn)光不敏感[9-10]，與半導(dǎo)體探測(cè)器不同，它不需要光學(xué)過(guò)濾器[1]，從而使它非常容易使用。R2868具有寬角靈敏度高，能夠可靠、快速發(fā)現(xiàn)紫外輻射等優(yōu)勢(shì)[11-13]。R2868火焰?zhèn)鞲衅靼l(fā)現(xiàn)火焰時(shí)，就會(huì)向外輸出形如鋸齒的模擬電壓，但是單片機(jī)無(wú)法直接對(duì)鋸齒波做出判斷，因此R2868采集的數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的進(jìn)一步處理。

R2868工作電路如圖8，當(dāng)充氣的紫外火焰?zhèn)鞲衅鱑V1（R2868）陰極吸收紫外輻射后，陰極吸收紫外輻射后，陰極上光電子飛向陽(yáng)極，在飛向陽(yáng)極的過(guò)程中，光電子與氣體中的原子發(fā)生碰撞使氣體電離形成雪崩放電[9]。

圖6 運(yùn)算放大電路

Fig.6 Operational amplifier circuit

圖7 紅外輸出信號(hào)測(cè)試

Fig.7 Output signal test of infrared sensor

紫外火焰?zhèn)鞲衅鳟a(chǎn)生雪崩放電后，電阻變小，1中的能量在回路迅速釋放，P與地間產(chǎn)生電壓。當(dāng)電容1兩端電壓下降到傳感器初始敏感直流電壓280V以下時(shí)，傳感器內(nèi)光電子停止放電，傳感器隨之?dāng)嚅_。斷開后，300～350V的直流電源又對(duì)電容1充電。當(dāng)電容1兩端電壓達(dá)到R2868工作電壓后，陰極逸出的電子在外電路下又形成電流，使紫外火焰?zhèn)鞲衅鲀?nèi)部阻值變小。傳感器每導(dǎo)通一次輸出一個(gè)脈沖，且輸出脈沖頻率取決于紫外輻射的強(qiáng)度、電容1、電阻2和3的大小。當(dāng)1、2以及3一定時(shí)，紫外輻射越強(qiáng)，P端頻率越高。經(jīng)過(guò)對(duì)脈沖的整形送入STM32中，并計(jì)數(shù)，當(dāng)脈沖頻率強(qiáng)度大于STM32中的閾值限定時(shí)，判斷紫外傳感器探測(cè)到火焰。

2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分

智能水炮系統(tǒng)將步進(jìn)電機(jī)（電機(jī)控制流程如圖9所示）作為系統(tǒng)動(dòng)力部分，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)輸入端信號(hào)的脈沖量與頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)角度和速度的控制[14]，且步進(jìn)電機(jī)為開環(huán)控制，因此不需要反饋信號(hào)，完全滿足智能水炮功能的要求，且性價(jià)比較高智能水炮在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)設(shè)置了限位，當(dāng)炮體轉(zhuǎn)至限位時(shí)反轉(zhuǎn)，這樣避免了步進(jìn)電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被燒壞的危險(xiǎn)。水炮水平旋轉(zhuǎn)范圍可達(dá)360°無(wú)死角，垂直旋轉(zhuǎn)范圍仰角為30°，俯角為90°。單片機(jī)將信號(hào)通過(guò)繼電器輸出脈沖信號(hào)，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度，從而實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確調(diào)速并定位火源。

3 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)初始化完畢后，如圖10，紫外探測(cè)器24h不斷檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)，一旦發(fā)現(xiàn)火源將信號(hào)傳給STM32f103，STM32f103將接收到的信號(hào)與存儲(chǔ)于STM32f103內(nèi)部EEPROM中的火焰閾值進(jìn)行比較（存儲(chǔ)器中存有5個(gè)安全級(jí)別，可視大空間的現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)設(shè)定），若判定為火源，STM32將驅(qū)動(dòng)炮體水平轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)火源，紅外探測(cè)器開始探測(cè)并不斷將采集信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行火災(zāi)判定，當(dāng)?shù)竭_(dá)掃描時(shí)間時(shí)還未發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，則進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)紅外探測(cè)器探測(cè)到火源時(shí)，炮體轉(zhuǎn)動(dòng)到水平紅外探測(cè)信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)，單片機(jī)控制炮體進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整水炮角度到垂直紅外探測(cè)器信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)[15]，根據(jù)一定的角度補(bǔ)償算法啟泵開閥滅火。并將現(xiàn)場(chǎng)是否有火災(zāi)信號(hào)、以及水壓流量數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分析后進(jìn)行自動(dòng)定位補(bǔ)償調(diào)整，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信號(hào)消失后，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位。若工作人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，則可直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱來(lái)控制炮體轉(zhuǎn)動(dòng)以及其他聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)行滅火，完成后進(jìn)行復(fù)位，智能水炮恢復(fù)自動(dòng)檢測(cè)下一次火災(zāi)。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)智能水炮具有全自動(dòng)、全方位、檢測(cè)及防護(hù)范圍廣的特點(diǎn)，紅外與紫外的反應(yīng)時(shí)間約為1s，智能水炮的反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)25s，探測(cè)距離大于30m，系統(tǒng)將紅紫外雙波段探測(cè)應(yīng)用到智能水炮中，有效降低了水炮的誤動(dòng)作率，減少了不必要的損失，并將CAN應(yīng)用于水炮通信中，傳輸距離與效率大大提高，為遠(yuǎn)程控制水炮提供了基礎(chǔ)。整套設(shè)備在國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)，較國(guó)外設(shè)備來(lái)講價(jià)格低廉，并可以滿足國(guó)內(nèi)大空間火災(zāi)的要求，且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝方便，有很好的應(yīng)用市場(chǎng)。

圖8 R2868工作電路

圖9 電機(jī)控制

Fig.9 Motor control

圖10 軟件流程圖

[1] 莊坤森. 大空間火焰檢測(cè)與自動(dòng)消防炮系統(tǒng)研究[D]. 福州: 福州大學(xué), 2010.

ZUANG Kunsen.Research on Large Space Fire Detection and Automatic Fire-fighting Cannon System[D]. Fuzhou:Fuzhou University, 2010

[2] 李文斌, 張卓, 范賜恩, 等. 基于紫紅外傳感器的火焰探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器, 2015(3): 56-59.

LI Wenbin, ZHANG Zhuo, FAN Cien,Design and implementation of flame detection system based on ultraviolet sensor and infrared sensor[J]., 2015(3): 56-59.

[3] 陳娟. 基于多特征融合的視頻火焰探測(cè)方法研究[D]. 合肥: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2009.

CHEN Juan. Study on method of multi-feature fusion based video flame detection[D].Hefei:University of Science and Technology of China, 2009.

[4] 蔡鑫, 趙敏, 李然, 鄧軍軍. 基于熱釋電紅外傳感器的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 紅外技術(shù), 2007, 29(12): 697- 700.

CAI Xin, ZHAO Min, LI Ran,et al.Design of a fire detection system based on pyroelectric infrared sensor[J]., 2007, 29(12) : 697-700.

[5] 陳學(xué)軍, 楊永明. 基于雙核的視頻智能消防水炮設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2015(12): 4184-4186.

CHEN Xuejun, YANG Yongming. Design of intelligent fire water cannon based on dual-core [J]., 2015(12): 4184-4186.

[6] 華海潔, 陳海龍, 黃曉蘭. 某展廳智能型水炮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J]. 甘肅科技, 2010(9): 128-131.

HUA Haijie, CHEN Hailong, HUANG Xiaolan.The design of intelligent water gun system in an exhibition hall[J]., 2010(9): 128-131.

[7] 喻興隆. 智能消防炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 成都: 西華大學(xué), 2011.

YU Xinglong. The Control System Design of Intelligent Fire Monitor[D]. Chendu:Xihua University, 2011.

[8] 魏麗君, 唐冬梅, 肖遼亮. 基于熱釋電紅外傳感器微弱信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)與分析[J].儀表技術(shù)與傳感器, 2013(7) : 89-91.

WEI Lijun, TANG Dongmei, XIAO Liaoliang. Design and analysis of weak signal processing circuit based on pyroelectric infrared sensor[J]., 2013(7) : 89-91.

[9] 夏煥雄, 孫樹文, 姚益武, 等. 多傳感器器概率綜合的火災(zāi)報(bào)警器計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2011, 19(2): 370-372.

XIA Huanxiong, SUN Shuwen, YAO Yiwu, et al. Design and realization of fire alarm by determining probability based on multi-sensor integrated[J]., 2011, 19(2): 370-372.

[10] 陳章其. 用于火焰探測(cè)的紫外光敏[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào), 1996(1): 55-56．

CHEN Zhangqi. Ultraviolet light sensitive for flame detection[J]., 1996(1): 55-56．

[11] 劉云翔, 陳艷, 原鑫鑫. 火災(zāi)救援系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)定位方法研究[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2012, 20(1): 202-208.

LIU Yunxiang, CHEN Yan, YUAN Xinxin. Dynamic localization research for the fire rescue system[J]., 2012, 20(1): 202-208.

[12] 張紅蘭, 李揚(yáng). 基于多傳感器的智能火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2009, 16(4): 44-47.

ZHANG honglan, LI Yang. Design of intellective fire alarm based on multi-sensor[J]., 2009, 16(4): 44-47.

[13] 張石銳, 鄭文剛, 黃丹楓. 微弱信號(hào)檢測(cè)的前置放大電路設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2009(8): 188, 222-224.

ZHANG Shirui, ZHENG Wengang, HUANG Danfeng. The design of preamplifier circuit based on weak signal detection[J]., 2009(8): 188, 222-224.

[14] 宋建江. 小型智能消防水炮的研究[J]. 低碳世界, 2015(22): 269-270.

SONG Jianjiang. Study on small intelligent fire water cannon[J]., 2015(22): 269-270.

[15] 胡幸江. 多波段紅外火焰探測(cè)器系統(tǒng)研究和產(chǎn)品開發(fā)[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2013.

HU Xingjiang. Research and Product Development of MIR Flame Detector System[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2013.

Design of Intelligent Water Cannon System Based on PIRS and UV Detection

WEI Chongyu，WANG Xinmin

(,266100,)

In this paper, a kind of intelligent water cannon system based on infrared and ultraviolet dual wave detection is proposed, to avoid unnecessary loss from the false alarm and failure alarm. This system is divided into automatic control and manual control to adapt to the situation, and it adopts STM32F103 as the main control chip which has the advantage of high performance, low cost and low power consumption and PIRS infrared sensor and ultraviolet sensor as the part of fire detection. Furthermore, as the communication bus, CAN has greatly improved the reaction speed and flexibility of water cannon, and the communication distance increased to 10km so that the intelligent water cannon can detect the fire more quickly and accurately at a full time, and in all aspects, providing a better choice for large space and outdoor fire.

dual wave detection，pyroelectric infrared sensor，UV sensor，intelligent water cannon，STM32

TN215，TN23

A

1001-8891(2016)10-0877-07

2016-04-29；

2016-05-06.

魏崇毓（1957-），教授/博士，主要研究方向?yàn)橥ㄐ排c電子系統(tǒng)，E-mail：weichongyu@sina.com。