本文重點(diǎn)介紹了應(yīng)用于煙霧和火災(zāi)探測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)的最新發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是指將計(jì)算機(jī)處理和無(wú)線連接技術(shù)應(yīng)用于物理和電子設(shè)備，以在物理世界中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)支持和數(shù)字化優(yōu)勢(shì)的技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前數(shù)字化浪潮的一個(gè)關(guān)鍵特征。它是工業(yè)4.0模型的基礎(chǔ)技術(shù)，在該模型中，工業(yè)過(guò)程通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和控制，該網(wǎng)絡(luò)使用過(guò)程中的所有離散區(qū)域和運(yùn)動(dòng)作為輸入/輸出節(jié)點(diǎn)。
物聯(lián)網(wǎng)也正在進(jìn)入我們的家庭、辦公室、學(xué)習(xí)場(chǎng)所和公共空間。傳感器、微處理器、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和高效算法的相同應(yīng)用，推動(dòng)了行業(yè)中以數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的決策和性能改進(jìn)，為公眾提供了以數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的智能家居和設(shè)施管理。
煙霧檢測(cè)是智能家居和建筑的一個(gè)重要特征。將煙霧報(bào)警器嵌入數(shù)字傳感器、微處理器、無(wú)線連接和適當(dāng)?shù)哪茉磥?lái)為這些附加設(shè)備供電，可以改善居住者、急救部門及自動(dòng)化或半自動(dòng)化系統(tǒng)的火災(zāi)響應(yīng)，并最終挽救生命。
NB-IoT煙霧探測(cè)系統(tǒng)
最近，中國(guó)齊齊哈爾大學(xué)通信與電子工程學(xué)院的科學(xué)家們闡述了NB-IoT用于煙霧檢測(cè)的好處。
NB系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于有限帶寬的工作。這使得它們更加可靠，因?yàn)闊o(wú)線連接可以更加堅(jiān)固，并且仍然有更多的內(nèi)置冗余來(lái)可靠地運(yùn)行。與傳統(tǒng)無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)相比，NB-IoT技術(shù)可以大大降低設(shè)備的功耗和成本，并提高設(shè)備的使用壽命。
在齊齊哈爾團(tuán)隊(duì)提供的一個(gè)示例系統(tǒng)中，NB-IoT煙霧探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備使用多晶硅光伏電池充電，并使用超級(jí)電容器存儲(chǔ)能量。光伏充電電路采用變步長(zhǎng)電導(dǎo)增量法跟蹤最大功率點(diǎn)，整體提高了太陽(yáng)能在系統(tǒng)中的高效利用。
低成本、超低功耗物聯(lián)網(wǎng)
煙霧報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于減少室內(nèi)火災(zāi)和保護(hù)財(cái)產(chǎn)至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)，包括前期成本高、難以監(jiān)控工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低和管理要求復(fù)雜。
為了解決這些問題，中國(guó)西安科技大學(xué)的科學(xué)家最近在一次會(huì)議上提出了一種基于NB-IoT技術(shù)的獨(dú)立煙霧、溫度和濕度傳感報(bào)警系統(tǒng)。
科學(xué)家們表示該系統(tǒng)成本低；具有超低功耗；特色設(shè)備損壞及電量報(bào)警、多方報(bào)警；采用統(tǒng)一部署管理。
溫度、濕度和煙霧數(shù)據(jù)將相互參照，讓工作人員更清楚地了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，從而使前線人員更好地做出決策。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)能夠待機(jī)工作約5年，適用于偏遠(yuǎn)、難以進(jìn)入的地區(qū)。該團(tuán)隊(duì)表示，與目前市場(chǎng)上的煙霧探測(cè)相比，這種長(zhǎng)壽命的系統(tǒng)非常物有所值。
整合灑水系統(tǒng)和應(yīng)急部門
來(lái)自馬來(lái)西亞亞太科技創(chuàng)新大學(xué)和沙特阿拉伯蘇丹王子大學(xué)的科學(xué)家們將灑水裝置和緊急部門警報(bào)集成到基于物聯(lián)網(wǎng)的煙霧探測(cè)系統(tǒng)中，以提高火災(zāi)響應(yīng)能力。
他們提出了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將集成不同的傳感器，包括熱量、煙霧和火焰。這些信號(hào)通過(guò)一種算法來(lái)檢查火災(zāi)的可能性，然后使用GSM調(diào)制解調(diào)器將預(yù)測(cè)結(jié)果廣播給各方。
為了在不危及人類生命的情況下獲得真實(shí)數(shù)據(jù)，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為消防部門提供了有關(guān)火災(zāi)確切位置、組成和強(qiáng)度的必要數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是使用人工智能(AI)最大限度地減少誤報(bào)，研究人員表示，這使得系統(tǒng)更加可靠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)在可負(fù)擔(dān)性、有效性和響應(yīng)性方面具有*性。這部分是通過(guò)使用Ubidots平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，該平臺(tái)促進(jìn)了更快、更可靠的數(shù)據(jù)交換。
在霧中感應(yīng)煙霧
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通常面臨著在多霧的外部環(huán)境中檢測(cè)煙霧的挑戰(zhàn)。
為了解決這一問題，來(lái)自韓國(guó)首爾世宗大學(xué)、葡萄牙阿威羅研究所和巴西福塔萊薩大學(xué)的一個(gè)國(guó)際跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)最近提出了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能系統(tǒng)，用于正常和霧天物理環(huán)境中的早期煙霧檢測(cè)。
所提出的方法利用了VGG-16架構(gòu)，一種卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，與其他計(jì)算要求更高的網(wǎng)絡(luò)相比，其精度和時(shí)間效率更高。
在基準(zhǔn)煙霧檢測(cè)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)在準(zhǔn)確性、誤報(bào)率和效率方面優(yōu)于最*的方法。研究人員表示，其系統(tǒng)展示了一種可行的基于人工智能的方法，可以在具有挑戰(zhàn)性的條件下進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)煙霧檢測(cè)。
連接物聯(lián)網(wǎng)與警報(bào)和照明，以實(shí)現(xiàn)智能疏散
在20分鐘內(nèi)從火災(zāi)中疏散建筑物可以顯著提高存活率。最近一篇論文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，具有分散控制功能，可加快疏散速度并提高安全性。
煙霧探測(cè)器、火焰探測(cè)器和熱量探測(cè)器等傳感器可以探測(cè)火災(zāi)和有毒氣體的進(jìn)展情況，以及建筑物的振動(dòng)狀態(tài)。
該系統(tǒng)根據(jù)這些條件設(shè)計(jì)疏散點(diǎn)的路徑，并通過(guò)燈光引導(dǎo)疏散人員找到最佳、最安全的出路。
系統(tǒng)環(huán)境由Ember EM250芯片組、傳感器模塊、CDD控制器、通信模塊、電源模塊、CSD控制器、墻壁和門上的LED顯示屏、報(bào)警器等組成。
一旦檢測(cè)到火災(zāi)或煙霧，就可以在建筑物業(yè)主或相關(guān)建筑物的管理人員與應(yīng)急服務(wù)部門之間的合作下進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)集成。
