CN113960486A - 消防应急灯具性能现场检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消防应急灯具性能现场检测装置及方法，涉及检测技术领域。针对目前国内消防应急灯具产品的特点，结合工程现场产品监督检查、市场抽查的实际使用环境，开发研制一种便携式可适应现场监督检查的消防应急灯具性能现场检测装置，满足基本功能试验、充放电试验、重复转换试验、转换电压试验、充放电耐久试验的检测要求和消防应急灯具产品的检查要求。实现现场检测数据的自动化保存、技术性能指标是否合格的自动判定、自动生成可以打印的检测报告。设备具有携带方便，测试精度高，使用方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种消防应急灯具性能现场检测装置及方法。
背景技术
消防应急灯具属建筑防火构配件的重要组成部分，包括消防应急照明灯具和消防应急标志灯具，也称火灾应急照明和疏散指示标志。其主要作用是在火灾时正常照明系统不能再提供照明的情况下，为人员安全疏散、特殊岗位坚持工作以及灭火救援行动提供保障，设置的最基本要求是建筑内的人无论处于任何公共部位都可以通过借助一定的照度容易地识别安全出口的位置及规定的疏散路线。大量的火灾案例表明，公共建筑由于安全疏散设施设置不合理或疏散不畅，人员在火灾中不能正确的发现或识别安全出口所处位置，是造成群死群伤火灾事故的主要原因之一。同时，消防应急灯具在救灾抢险、医疗救护等方面起到的作用是空前的，虽然说只有几个小时的照明，但是几个小时可以帮助多少财产和生命得到保障。因此，消防应急灯具在火灾中能否发挥其应有的作用，应当引起我们高度重视。
消防应急灯具生产企业由于市场竞争的压力过度追求降低成本，提高产品利润，导致产品质量良莠不齐。安装在工程现场的消防应急灯具经常会出现以次充好，偷工减料的现象，实际应用中产品的质量和技术参数与检验用的样品存在较大差异，导致消防应急灯具的市场监督工作量不断增加，市场监管的难度不断加大。不合格产品的违法销售和使用严重危害了广大人民的切身利益。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种消防应急灯具性能现场检测装置及方法。实现了现场检测数据的自动化保存、技术性能指标是否合格的自动判定、自动生成可以打印的检测报告。设备具有携带方便，测试精度高，使用方便等优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：
一方面，一种消防应急灯具性能现场检测装置，包括供电模块、按键、锂电池、电源模块、外设装置、MCU、LED指示模块、无线模块、PC端
所述供电模块输出端连接所述锂电池的输入端，锂电池的输出端连接所述电源模块的输入端，电源模块的输出端分别连接所述MCU以及无线模块的电源端；
所述外设装置包括万用表、温湿度计、声度计、光度计、照度计以及钳流表，外设装置的输出端以及按键的输出端连接MCU的输入端，MCU的输出端连接LED指示模块以及无线模块，无线模块的输出端连接所述PC端。
所述PC端包括摄像头以及数据库；所述摄像头获取拍摄监控区域；所述数据库包括创建项目窗口以及功能检测窗口；所述创建项目窗口提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型以及备注信息；所述功能检测窗口包括实验前检查、功能试验、充放电试验、重复转换试验、电压波动试验、转换电压试验、充放电耐久试验以及绝缘电阻试验。
另一方面，一种消防应急灯具性能现场检测方法，基于前述的一种消防应急灯具性能现场检测装置实现，包括以下步骤：
步骤1：在PC端的数据库创建新的项目；
打开数据库创建项目窗口，并提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型，备注信息的输入窗口，采集用户输入的数据，点击“添加”后将用户输入的数据存储到PC端的数据库内；
步骤2：使用外围装置进行数据获取；
开启功能检测窗口中数据获取页面，自动打开串口获取外围装置的采集数据，并进行语音播报，同时留有串口设置窗口对串口进行设置，留有手动输入方式，激活手动输入后，自动停止获取串口数据，停止语音播报，对输入的数据进行有效性验证，点击“保存”后将数据存储入数据库；
所述语音播报通过控制计算机系统自带的SpeechLib进行播报，同时对要播报数据的单位进行汉字替换以便修正单位读取错误的问题；
步骤3：打开PC端摄像头，采用开源的aforge.net对摄像头进行操作；
步骤3.1：用户用鼠标拉框选择监视区域，最多支持10个灯具，存储已经选择好的区域图像；
步骤3.2：将摄像头上传的原始图像数据转换为图形
步骤3.3：将图形按照颜色过滤，然后转换为BT709格式的灰度图形，然后将灰度图形转换为黑白图形，并抠出预先框选的区域；使用指针对图像进行处理，视频存储采用xvid进行编码，存储的视频为未处理的彩色图像，同时在视频左上角添加当前时间和录制总时间；
步骤3.4：将新的数据与之前存储起来的数据进行比较
图形数据的比较采用逐像素点比较的方式进行，如果超过80％的像素匹配预先存储的区域，则认为灯的状态没有改变，否则判定灯的亮灭状态已经改变。
步骤4：点击对应的试验内容时，开启应用窗口，并采集来自人工输入或者设备自动上传的数据，提交存储；
步骤5：生成报告；自动判别检测结果是否合格，并生成至word文档中供用户浏览和打印。
本发明所产生的有益效果在于：
本发明提出一种消防应急灯具性能现场检测装置，本发明通过将各项检验项目所需要的仪器、仪表、检测装置的科学、合理的融合，解决了该现场检测验收装置的便携式的要求；通过对相关外购检测仪器仪表的技术改造与升级，满足了检测数据上传的需要；通过对软件操作平台和数据库的设计满足了现场检测数据的保存、技术指标是否合格的判定、检测报告的生成。通过对试验数据的比对和分析，最终确定了该现场验检测装置达到了科学、可靠的技术性要求。
该装置所采用的硬件与软件技术，目前国内在其他领域应用较为广泛，技术成熟度较高。满足该装置技术先进可靠的要求。
本发明检测装置不仅填补国内在消防应急灯具领域检验设备的空白，而且其良好的稳定性和一致性将有效保证消防应急灯产品的质量，极大降低现场执法人员的操作难度，提高消防应急灯具市场监督检查和抽查的力度与效率，促进消防应急灯行业的健康发展，保障人民生命财产安全，降低突发事件的损失，具有广泛的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例中检测装置总体示意图；
图2为本发明实施例中电源模块重复转换功能调压器电路示意图；
图3为本发明实施例中电源模块重复转换功能主控芯片电路示意图；
图4为本发明实施例中电源模块重复转换试验流程图；
图5为本发明实施例中电源模块转换电压输入电路示意图；
图6为本发明实施例中电源模块转换电压输出电路示意图；
图7为本发明实施例中获取视频流程图；
图8为本发明实施例中摄像头操作流程图；
图9为本发明实施例中图像显示流程图；
图10为本发明实施例中图像识别流程图；
图11为本发明实施例中数据库功能结构图；
图12为本发明实施例中数据库关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种消防应急灯具性能现场检测装置，如图1所示，包括供电模块、按键、锂电池、电源模块、外设装置、MCU、LED指示模块、无线模块、PC端
所述供电模块输出端连接所述锂电池的输入端，给锂电池充电，锂电池的输出端连接所述电源模块的输入端，给电源模块供电，电源模块的输出端分别连接所述MCU以及无线模块的电源端；
所述外设装置包括万用表、温湿度计、声度计、光度计、照度计以及钳流表，外设装置的输出端以及按键的输出端连接MCU的输入端，MCU的输出端连接LED指示模块以及无线模块，无线模块的输出端连接所述PC端；
电源模块给MCU,无线模块,LED供电，MCU用于处理外设的数据，无线模块的数据，按键检测，Led输出指示，LED指示模块显示不同的工作模式，电源指示，充电指示，通讯指示，无线模块：把MCU内的数据发送到PC上，通过按键，进行开机、选择模式、与PC通讯操作。
电源芯片采用SGM2021-3.0芯片，芯片低功耗，低噪声，低压差，CMOS线性稳压器工作于2.5V至5.5V的输入电压。他们是最佳选择低电压，低功耗应用。一个小接地电流使这部分有吸引力的电池供电的系统。该芯片还提供超低压差电压延长便携式电子产品的电池寿命，还具有包括折返电流限制和热关断保护。内部有绿色的sgm2021 sot-23-3包。它工作在环境温度范围内的40℃+85℃，能适应所有场所。
其中对电源模块进行了重复转换功能设计，调压器输出采用三极管控制继电器的形式，正常测试时继电器保持输出，在重复转换试验的时候控制继电器输出形式为1分钟输出，20秒关闭，循环50次，原理图如图2所示，主控芯片采用spansion公司的MB95F564，具有20K字节的flash空间以及496字节RAM，有17个通用输入输出端口，具有看门狗定时器，通用串行接口，6通道外部中断及在线调试功能，同时可进入低功耗模式，如图3所示；其中重复转换试验时的程序流程如图4所示。
对于转换电压部分功能设计，电源采用内建MOSFET的MP2495，它具有宽电压输入，线性整压，输出高达0.5A的能够，并且具有快速稳定，电流限制和过热保护的特点。内部阻抗仅1欧姆，效率高达90％，输出可调整。原理图如图5所示；调压器输出电压检测部分：调压器输出电压检测采用美国微芯公司的高精度模数转换芯片，它是四路低噪音高精度delta-sigma 18位ADC,具有差分输入,采用两线I2C兼容的串行接口,单电源2.7V-5.5V工作,取样速率有3.75,15,60或240/秒，如图6所示；
MCU采用Spansion公司的MB95F636K，该单片机是一种拥有嵌入式快闪记忆体的8位高性能微控制器，每个周期可执行更多的指令。单片机具备丰富的片上时钟控制器、AD转换模块、丰富的模数外设，并且拥有丰富的通讯端口比如LIN-UART、CAN、I2C等来适应不同的应用领域。调试时微控制器上仅使用一个引脚，从而最大限度地减少产品开发时的引脚数。具有专有的F2MC-8FX CPU内核，使控制器最优化的指令系统、增加和分配指令、16位运算操作、BIT测试分支指令、BIT测试操纵指令等。时钟可选择主时钟资源、次时钟资源、外部时钟(32.768kHz)。外部中断、边缘探测器中断(上升边缘、下降边缘、双边缘可选择)可用于从不同的低电力消耗模式激发(也称为备用模式)。还具有在线调试硬件/软件看门狗、低电压探测器复位电路、时钟监督计数器、可编程端口输入电压水平、CMOS输入水平/迟滞输等功能。
无线模块数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小等优点。
所述PC端包括摄像头以及数据库；所述摄像头获取拍摄监控区域；所述数据库包括创建项目窗口以及功能检测窗口；所述创建项目窗口提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型以及备注信息；所述功能检测窗口包括实验前检查、功能试验、充放电试验、重复转换试验、电压波动试验、转换电压试验、充放电耐久试验以及绝缘电阻试验；
数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和建议中的核心技术。由于数据库应用系统的复杂性，为了支持相关程序运行，数据库设计就变得异常复杂，因此最佳设计不可能一蹴而就，而只能是一种“反复探寻，逐步求精”的过程，也就是规划和结构化数据库中的数据对象以及这些数据对象之间关系的过程。而该装置数据库设计与实际需求相结合，能建立、存储、检索所有检验数据。对今后消防工作复查，消防数据的整理和统计作出贡献。该数据库共包含10个表，分别是：项目表、实验前检查表、基本功能一表、基本功能试验二表、充放电表、电压波动表、充放电耐久表、绝缘电阻表
另一方面，一种消防应急灯具性能现场检测方法，基于前述一种消防应急灯具性能现场检测装置实现，具体包括以下步骤：
步骤1：在PC端的数据库创建新的项目；
打开数据库创建项目窗口，并提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型，备注信息的输入窗口，采集用户输入的数据，点击“添加”后将用户输入的数据存储到PC端的数据库内；
步骤2：使用外围装置进行数据获取；
开启功能检测窗口中数据获取页面，自动打开串口获取外围装置的采集数据，并进行语音播报，同时留有串口设置窗口对串口进行设置，留有手动输入方式，激活手动输入后，自动停止获取串口数据，停止语音播报，对输入的数据进行有效性验证，点击“保存”后将数据存储入数据库；
所述语音播报通过控制计算机系统自带的SpeechLib进行播报，同时对要播报数据的单位进行汉字替换以便修正单位读取错误的问题；
步骤3：打开PC端摄像头，采用开源的aforge.net对摄像头进行操作，如图8所示；
摄像头采用开源框架aforge.net进行处理，aforge.net基于LGPL V3协议开源,LGPL允许商业软件通过类库引用方式使用LGPL类库而不需要开源商业软件的代码，程序内以加载动态链接库(*.dll文件)的形式对aforge.net进行调用，由于是基于LGPL使用，所以无需公布本测试软件的源代码。
获取电脑中所有的视频设备，Aforge.net提供一个类来获取电脑中的视频设备，类名为：FilterInfoCollection，如图7所示，程序中只需要将类进行实例化然后逐个检索视频设备名称即可。
步骤3.1：用户用鼠标拉框选择监视区域，最多支持10个灯具，存储已经选择好的区域图像；
步骤3.2：将摄像头上传的原始图像数据转换为图形；
步骤3.3：为了抑制阳光照射等的影响，将图形按照颜色过滤，然后转换为BT709格式的灰度图形，然后将灰度图形转换为黑白图形，并抠出预先框选的区域；由于图像算法复杂，所以处理过程还需要回收内存。监视处理过程中，为了提升处理速度，使用指针对图像进行处理，视频存储采用xvid进行编码，存储的视频为未处理的彩色图像，同时在视频左上角添加当前时间和录制总时间；如图9所示。
步骤3.4：将新的数据与之前存储起来的数据进行比较
图形数据的比较采用逐像素点比较的方式进行，如果超过80％的像素匹配预先存储的区域，则认为灯的状态没有改变，否则判定灯的亮灭状态已经改变；如图10所示。
步骤4：点击对应的试验内容时，开启应用窗口，并采集来自人工输入或者设备自动上传的数据，提交存储。
步骤5：生成报告；自动判别检测结果是否合格，并生成至word文档中供用户浏览和打印，如图11、图12所示。
本实施例中检测装置总体性能指标如下所示：
实现对消防应急灯具表面亮度的测量,测量范围覆盖(0～999)cd/m2，最小分辨率：0.1cd/m2；
a)实现测量消防应急灯具转换电压,电压控制测量范围覆盖(0～250)V，最小分辨率：0.1V；b)通过图像处理技术，实现自动识别并语音提示消防应急灯具应急工作时间，最小分辨率：15s；
c)实现测量消防应急灯具报警时声压级，测量范围覆盖(5～115)dB。
d)实现对消防应急灯具终止电压的测量,测量范围覆盖(0～250)V，最小分辨率：0.1V；
e)实现对消防应急灯具过充电流的测量,测量范围覆盖(0～1)A，最小分辨率：0.0001A；
f)实现对消防应急灯具静态泄放电流的测量，测量范围覆盖(0～100)μA，最小分辨率：0.1μA；
g)实现对消防应急灯具表面温度的测量，范围覆盖(0～100)℃，最小分辨率：0.1℃；实现对试验时环境温度、湿度的测量,满足标准中7.1.1条的试验要求。
温度范围(10-40)℃，
湿度范围(20-80)％RH；
h)完成消防应急灯具重复转换试验，控制转换时间小于1s；完成消防应急灯具充放电耐久实验，控制充放电时间精度为1s。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种消防应急灯具性能现场检测装置，其特征在于，包括供电模块、按键、锂电池、电源模块、外设装置、MCU、LED指示模块、无线模块、PC端
所述供电模块输出端连接所述锂电池的输入端，锂电池的输出端连接所述电源模块的输入端，电源模块的输出端分别连接所述MCU以及无线模块的电源端；
所述外设装置包括万用表、温湿度计、声度计、光度计、照度计以及钳流表，外设装置的输出端以及按键的输出端连接MCU的输入端，MCU的输出端连接LED指示模块以及无线模块，无线模块的输出端连接所述PC端。
2.根据权利要求1所述的一种消防应急灯具性能现场检测装置，其特征在于，所述PC端包括摄像头以及数据库；所述摄像头获取拍摄监控区域；所述数据库包括创建项目窗口以及功能检测窗口；所述创建项目窗口提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型以及备注信息；所述功能检测窗口包括实验前检查、功能试验、充放电试验、重复转换试验、电压波动试验、转换电压试验、充放电耐久试验以及绝缘电阻试验。
3.一种消防应急灯具性能现场检测方法，基于权利要求1所述的一种消防应急灯具性能现场检测装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在PC端的数据库创建新的项目；
打开数据库创建项目窗口，并提供生产商名称，灯具型号，生产编号，项目名称，检验地点，检验人员，检验机构，电池电压，电池容量，灯具类型，备注信息的输入窗口，采集用户输入的数据，点击“添加”后将用户输入的数据存储到PC端的数据库内；
步骤2：使用外围装置进行数据获取；
开启功能检测窗口中数据获取页面，自动打开串口获取外围装置的采集数据，并进行语音播报，同时留有串口设置窗口对串口进行设置，留有手动输入方式，激活手动输入后，自动停止获取串口数据，停止语音播报，对输入的数据进行有效性验证，点击“保存”后将数据存储入数据库；
所述语音播报通过控制计算机系统自带的SpeechLib进行播报，同时对要播报数据的单位进行汉字替换以便修正单位读取错误的问题；
步骤3：打开PC端摄像头，采用开源的aforge.net对摄像头进行操作；
步骤4：点击对应的试验内容时，开启应用窗口，并采集来自人工输入或者设备自动上传的数据，提交存储；
步骤5：生成报告；自动判别检测结果是否合格，并生成至word文档中供用户浏览和打印。
4.根据权利要求3所述的一种消防应急灯具性能现场检测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1：用户用鼠标拉框选择监视区域，最多支持10个灯具，存储已经选择好的区域图像；
步骤3.2：将摄像头上传的原始图像数据转换为图形
步骤3.3：将图形按照颜色过滤，然后转换为BT709格式的灰度图形，然后将灰度图形转换为黑白图形，并抠出预先框选的区域；使用指针对图像进行处理，视频存储采用xvid进行编码，存储的视频为未处理的彩色图像，同时在视频左上角添加当前时间和录制总时间；
步骤3.4：将新的数据与之前存储起来的数据进行比较
图形数据的比较采用逐像素点比较的方式进行，如果超过80％的像素匹配预先存储的区域，则认为灯的状态没有改变，否则判定灯的亮灭状态已经改变。
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