CN203931074U - 客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置 - Google Patents
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Abstract
客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，包括云台摄像头、智能网关、ZigBee监控节点、远程客车监控器。智能网关通过USB接口与3G模块连接同时利用3G无线网络与远程客车监控器连接；智能网关通过串口与ZigBee协调器连接同时利用ZigBee无线网络与ZigBee监控节点连接；云台摄像头的视频信号通过视频解码器接入智能网关，同时利用3G无线网络发送给远程客车监控站。本装置通过ZigBee网络全方位监测车厢内火灾信息同时通过3G网络远程传输视频信息及命令，将火灾预警和远程视频监控有机结合，在紧急情况下发布远程车窗钢化玻璃爆裂命令，启动爆裂装置使乘客能够尽快逃生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，特别是一种基于ZigBee网络火灾监测和3G网络视频实时传输的客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置。
背景技术
近年来，全国部分地区连续发生多起客车火灾事故，有的甚至造成了大量的人员伤亡，在社会上造成了重大的影响。客车属于人员密集的公共场所，很多空调客车车窗都是全封闭的，在这样相对封闭的狭小空间里，一旦发生火灾事故，极易造成重大的人员伤亡。尤其是火灾使安全门无法打开的情况下，如何使乘客尽快逃生，避免重大伤亡，是急需要考虑的问题。
从每起车辆火灾的事故中，可以统计出这样一个数据，一辆车从起火到烧成车架子，只需要10分钟。也就是说，从起火开始的2分钟是最关键的，还有逃生的可能，之后，生存的机会就很小了。因此尽早地对火灾进行监测预警并在紧急情况下采取应急手段对保护乘客的生命安全具有重要的意义。
火灾使安全门无法打开的情况下，以往的方法使用安全锤方法逃生，由于很多乘客不会用安全锤，再加上火灾时车内浓烟滚滚，乘客紧张，而火势有时蔓延很快，所以用安全锤打空调车钢化玻璃的方法，往往效果很差。同时安全锤属于被动安全防范设施,在火灾初期不能主动发现危险。
现在安装或即将安装在客车钢化玻璃自动爆裂装置是由司机控制实现自动爆裂，如果在火灾发生时司机出现了意外或大火烧坏了线路无法完成钢化玻璃自动爆裂，后果将不堪设想。
发明内容
本实用新型专利的目的是要提供一种客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，解决空调客车火灾尽早预警并在安全门无法打开和司机出现了意外或大火烧坏了线路无法完成钢化玻璃爆裂控制的情况下，通过远程视频实时监测，发送远程爆裂命令，通过ZigBee网络无线发送启动爆裂装置的命令，保护乘客的生命安全。
本实用新型专利的目的是这样实现的：客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：该装置由云台摄像头、智能网关、ZigBee监控节点（1-N）、远程公交监控器组成，智能网关通过3G无线通信网与远程客车监控器连接；智能网关通过ZigBee无线通信网与ZigBee监控节点（1-N）连接；云台摄像头为视频角可控CCD摄像头，一方面将采集的视频信息传送至智能网关，另一方面接收智能网关的拍摄视频角控制指令；智能网关安装在驾驶室司机前方，ZigBee监控节点（1-N）安装在带有爆裂装置的车窗内侧、车头的电气线路附近、车尾的发动机舱内、车身顶部空调附近的比较容易起火的重点监控区域。
所述的智能网关由达芬奇处理器、视频解码器、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路组成，达芬奇处理器通过USB接口与3G模块连接，通过3G无线通信一方面接收远程客车监控器发送的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并将该指令传送给ZigBee协调器，另一方面发送DSP对视频信号进行压缩编码后RTP封包处理的视频信息；达芬奇处理器通过串口通信与ZigBee协调器连接，ZigBee协调器通过ZigBee无线通信与ZigBee监控节点（1-N）连接，一方面接收ZigBee监控节点（1-N）的监测信息，另一方面发送智能网关的远程车窗钢化玻璃爆破指令；达芬奇处理器通过视频解码器与云台摄像头连接，接收云台摄像头的采集视频信息；达芬奇微处理器采用ARM+DSP双核架构，ARM端主要控制视频解码、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路；DSP端主要负责视频编解码工作，保证实时性要求。
所述的智能网关的DDR2 SDRAM内存和达芬奇处理器的32 位总线的DDR2 控制器相连，主要用来缓存视频输入图像数据，存储ARM 和DSP代码，采用两片16数据总线的DDR2芯片，分别作为数据总线的高低16 位组成32 位数据总线，将两片16 位DDR2 芯片与32 位总线的DDR2 控制器连接时，把数据总线和相应的数据选通信号及字节使能信号与相应DDR2 芯片分别连接，其它信号两片DDR2 芯片公用。
所述的ZigBee监控节点（1-N）由ZigBee模块、温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器、A/D转换电路、爆破开关控制电路、声音报警电路、温度及浓度LCD显示电路组成，ZigBee模块一方面监测温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器的实时信息，利用ZigBee无线通信将其监测信息通过智能网关的ZigBee协调器发送到智能网关；另一方面通过智能网关的ZigBee协调器接收远程公交监控器发来的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并启动爆破开关控制电路，启动钢化玻璃爆裂装置。
有益效果，由于采用了上述方案，当火灾出现苗头时根据车内ZigBee网络各监控节点监测的数据及时提醒司机停车检查，根据现场情况决定人员疏散并实施灭火；同时通过3G网络向监控中心发送报警信息及摄像头拍摄的视频信息，监控中心通过视频监测，如果发现火势很大，安全门无法打开，司机出现了意外或大火烧坏了线路无法完成钢化玻璃爆裂，就立即发送远程爆裂命令启动爆裂装置。或紧急情况下，当某监测节点监测的烟雾浓度、温度等数据经数据融合处理后已超过指标时，火灾还在蔓延，就自动启动本节点侧窗玻璃的爆裂装置，使人员尽快逃生。ZigBee网络各节点采用电池工作，不受车内供电线路的影响，同时由于节点分布在不同的车窗旁，监测范围可以覆盖整个车厢，这样就可以实现尽早发现火灾及时处理，实现了监测预警并在紧急情况下通过视频监测采取应急手段远程启动钢化玻璃爆裂装置，有效地保护了乘客的生命安全。
优点：
1、实现预警和三级报警功能：多传感器检测和捕捉火灾信息，多传感器数据融合技术进行火灾预警判别，从而大大降低系统的误报率和漏报率。ZigBee监控节点的本机报警、通过ZigBee协调器节点传给司机的报警及通过3G无线网络的视频远程报警，早期的预警和三级报警使对火灾的处理更及时，更完备，为保护生命赢得了时间。而现有的技术只能根据司机的观察启动爆裂装置，无法预警，有可能失去了救助的最佳时机。
2、可以将报警和远程启动爆裂装置相结合， 对于突然的起火，当火势很大，安全门无法打开，司机出现了意外或大火烧坏了线路无法完成钢化玻璃爆裂的情况下，就远程启动爆裂装置，使人员尽快逃生。而现有的技术当出现上述情况无法使乘客疏散就会造成重大人员伤亡。
3、3G实时远程视频传输和ZigBee网络实时数据监测相结合，为紧急情况下处理火灾提供了现场视频实况，为正确决策并及时处理火灾提供了重要的保证。
4、ZigBee无线网络多节点电池单独供电，不受客车供电系统影响，多节点可以单独工作，使系统更可靠。关键时刻哪怕最后只剩一个监测节点爆裂车窗，也可以挽救部分生命。
5、ZigBee网络各节点无线数据传输，相比较有线传输安装方便，更重要是火灾时数据传输不受连接线路损坏的影响，系统更可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图2为智能网关的结构图。
图3 为ZigBee监控节点结构图。
图4为智能网关实施例的结构图。
图5为ZigBee监控节点实施例的结构图。
具体实施方式
下述的实施例是为了更好的理解本实用新型，不作为限制本实用新型的条件。
实施例：客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：该装置由云台摄像头、智能网关、ZigBee监控节点（1-N）、远程公交监控器组成，智能网关通过3G无线通信网与远程公交监控器连接；智能网关通过ZigBee无线通信网与ZigBee监控节点（1-N）连接；云台摄像头为视频角可控CCD摄像头，一方面将采集的视频信息传送至智能网关，另一方面接收智能网关的拍摄视频角控制指令；智能网关安装在公交车驾驶室司机前方，ZigBee监控节点（1-N）安装在带有爆裂装置的车窗内侧、车头的电气线路附近、车尾的发动机舱内、车身顶部空调附近的比较容易起火的重点监控区域。
所述的智能网关由达芬奇处理器、视频解码器、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路组成，达芬奇处理器通过USB接口与3G模块连接，通过3G无线通信一方面接收远程公交监控器发送的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并将该指令传送给ZigBee协调器，另一方面发送DSP对视频信号进行压缩编码后RTP封包处理的视频信息；达芬奇处理器通过串口通信与ZigBee协调器连接，ZigBee协调器通过ZigBee无线通信与ZigBee监控节点（1-N）连接，一方面接收ZigBee监控节点（1-N）的监测信息，另一方面发送智能网关的远程车窗钢化玻璃爆破指令；达芬奇微处理器通过视频解码器与云台摄像头连接，接收云台摄像头的采集视频信息；达芬奇处理器采用ARM+DSP双核架构，ARM端主要控制视频解码、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路；DSP端主要负责视频编解码工作，保证实时性要求。
所述的智能网关的DDR2 SDRAM内存和达芬奇处理器的32 位总线的DDR2 控制器相连，主要用来缓存视频输入图像数据，存储ARM 和DSP代码，采用两片16数据总线的DDR2芯片，分别作为数据总线的高低16 位组成32 位数据总线，将两片16 位DDR2 芯片与32 位总线的DDR2 控制器连接时，把数据总线和相应的数据选通信号及字节使能信号与相应DDR2 芯片分别连接，其它信号两片DDR2 芯片公用。
所述的ZigBee监控节点（1-N）由ZigBee模块、温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器、A/D转换电路、爆破开关控制电路、声音报警电路、温度及浓度LCD显示电路组成，ZigBee模块一方面监测温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器的实时信息，利用ZigBee无线通信将其监测信息通过智能网关的ZigBee协调器发送到智能网关；另一方面通过智能网关的ZigBee协调器接收远程公交监控器发来的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并启动爆破开关控制电路，启动钢化玻璃爆裂装置。
所述的达芬奇处理器选用TMS320DM6446，TMS320DM6446为32位处理器，内部集成TMS320C64x+DSP和ARM926EJ-S MPU双核架构，TMS320DM6446 上的DSP 端主要负责视频编解码工作，H.264压缩算法独立运行在DSP的CodecServer端，保证实时性要求。
所述的3G模块选用中兴MC8630，3G无线网络传输能保证视频质量及实时性。
所述的ZigBee模块选用TI公司的CC2530，它是一款高性能、低功耗的805l内核的单片机及RF发射接收机，是一款符合IEEE802.15.4规范的2.4 GHz的射频器件；CC2530是高度集成的解决方案，仅需很少的外部元件，且所选用元件均为低成本，可支持快速、廉价的ZigBee监控节点的构建。
所述的视频解码器选用TI 公司的视频解码芯片TVP5150并完成视频图像的模/数转换，TVP5150 是超低功耗、支持NTSC/PAL/SECAM 等格式的高性能视频解码器，通过I2C 总线设置其内部寄存器，可以输出8位4:2:2的ITU BT.656信号。
所述的智能网关的DDR2 SDRAM 选用Micron 公司的MT47H32M16BT 型号DDR2芯片，用来缓存视频输入图像数据和存储ARM 和DSP代码，设计采用两片MT47H32M16BT，分别作为数据总线的高低16 位，组成32 位数据总线。
所述的温度传感器选择DS18B20，用于测量温度；所述的烟雾传感器选用MQ-2，用于测量烟雾浓度；所述的气敏传感器选用MQ-7，用于测量气体浓度；MQ-2、MQ-7传感器信号经过放大器OP07放大、ADC0809 模/数转换后供CC2530读取并进行信号处理；DS18B20传感器采用单总线与CC2530相连。
所述的爆破开关控制电路是继电器控制启动开关电路，控制钢化玻璃爆裂装置执行爆裂操作。
工作原理：
ZigBee监控节点作为终端节点，首先搜索ZigBee网络，如果发现有ZigBee协调器节点组建的网络，就申请加入网络，成功后定时采集数据，经数据融合处理后没有发现异常，就进入睡眠状态，定时时间到将其唤醒再次进入数据采集及处理，如果经数据融合处理后仍没有发现异常，就再次进入睡眠状态，如此往复；如果监测的数据出现异常就本机报警，同时将信息通过ZigBee网络迅速传给ZigBee协调器节点，ZigBee协调器节点通过串口将数据和报警信息上传给智能网关的达芬奇处理器TMS320DM6446， TMS320DM6446接收数据后在TFT显示器上显示、向司机声音报警（司机接到报警信息后停车检查，根据现场情况决定人员疏散并实施灭火处理。）同时打开CCD摄像头采集视频信息，视频信息经视频解码芯片TVP5150 完成视频图像的模/ 数转换，经DM6446的视频输入接口在DDR2 SDRAM中缓存。DM6446对采集到的视频数据进行YUV 格式转换后，采用优化的TI 公司H.264 压缩算法对完成处理的YUV4:2:2 格式数据进行帧间编码压缩。压缩编码完成后，进行视频预存缓冲处理，对编码数据进行RTP 封包处理，然后经过USB总线传输到3G 模块中，通过3G无线网络进行发送；远程客车监控中心的远程客车监控器收到报警信息后就通过视频实时监测车内情况，如果发现火势很大，司机无法打开安全门或司机出现了意外或大火烧坏了线路司机无法完成钢化玻璃爆裂，就立即发送远程爆裂命令通过3G无线网络、3G 模块传给智能网关，TMS320DM6446接收数据完成后，进行命令解析处理，如果判断是钢化玻璃的爆裂命令，就通过继电器打开爆裂装置的开关启动钢化玻璃爆裂，使人员尽快逃生。ZigBee网络各节点采用电池工作，不受车内供电线路的影响，同时由于节点分布在不同的车窗旁，监测范围可以覆盖整个车厢，这样就可以实现尽早发现火灾及时处理；同时即使在发生火灾时部分节点损坏也可以使剩余节点爆裂车窗，保护生命安全。
由于采用视频实时监测车内实况，为正确决策提供了重要保证；同时采用多个ZigBee网络节点的无线传输，使系统更可靠，更有效。
实施例2：
1、实时性要求不高情况下，可以用GPRS取代3G，但只能发送文字信息和静止的图片；
2、车内火灾监测的ZigBee网络可以使用CAN总线、485总线等有线连接的监测点来实现。
Claims (4)
1.客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：该装置由云台摄像头、智能网关、ZigBee监控节点（1-N）、远程客车监控器组成，智能网关通过3G无线通信网与远程客车监控器连接；智能网关通过ZigBee无线通信网与ZigBee监控节点（1-N）连接；云台摄像头为视频角可控CCD摄像头，一方面将采集的视频信息传送至智能网关，另一方面接收智能网关的拍摄视频角控制指令；智能网关安装在驾驶室司机前方，ZigBee监控节点（1-N）安装在带有爆裂装置的车窗内侧、车头的电气线路附近、车尾的发动机舱内、车身顶部空调附近的比较容易起火的重点监控区域。
2.根据权利要求1所述的客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：所述的智能网关由达芬奇处理器、视频解码器、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路组成，达芬奇处理器通过USB接口与3G模块连接，通过3G无线通信一方面接收远程客车监控器发送的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并将该指令传送给ZigBee协调器，另一方面发送DSP对视频信号进行压缩编码后RTP封包处理的视频信息；达芬奇处理器通过串口通信与ZigBee协调器连接，ZigBee协调器通过ZigBee无线通信与ZigBee监控节点（1-N）连接，一方面接收ZigBee监控节点（1-N）的监测信息，另一方面发送智能网关的远程车窗钢化玻璃爆破指令；达芬奇处理器通过视频解码器与云台摄像头连接，接收云台摄像头的采集视频信息；达芬奇处理器采用ARM+DSP双核架构，ARM端主要控制视频解码、3G模块、ZigBee协调器、TFT显示器、存储器、报警电路；DSP端主要负责视频编解码工作，保证实时性要求。
3.根据权利要求1所述的客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：所述的智能网关的DDR2 SDRAM内存和达芬奇处理器的32 位总线的DDR2 控制器相连，主要用来缓存视频输入图像数据，存储ARM 和DSP代码，采用两片16数据总线的DDR2芯片，分别作为数据总线的高低16 位组成32 位数据总线，将两片16 位DDR2 芯片与32 位总线的DDR2 控制器连接时，把数据总线和相应的数据选通信号及字节使能信号与相应DDR2 芯片分别连接，其它信号两片DDR2 芯片公用。
4.根据权利要求1所述的客车火灾预警及车窗钢化玻璃爆裂远程控制装置，其特征是：所述的ZigBee监控节点（1-N）由ZigBee模块、温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器、A/D转换电路、爆破开关控制电路、声音报警电路、温度及浓度LCD显示电路组成，ZigBee模块一方面监测温度传感器、烟雾传感器、气敏传感器的实时信息，利用ZigBee无线通信将其监测信息通过智能网关的ZigBee协调器发送到智能网关；另一方面通过智能网关的ZigBee协调器接收远程公交监控器发来的远程车窗钢化玻璃爆破指令，并启动爆破开关控制电路，启动钢化玻璃爆裂装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106899498A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-27 | 山东万腾电子科技有限公司 | 基于SoC的嵌入式工业智能网关及其实时数据采集方法 |
| CN107885111A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-06 | 西安理工大学 | 基于车窗玻璃自动爆裂装置的远程监控逃生系统 |
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2014
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