基于樹莓派的汽車自燃檢測設(shè)計

【摘要】隨著時代的發(fā)展人們越來越富有，許多人的家中都購置了汽車作為代步工具。汽車在給人們的生活帶來諸多便利和情趣的同時，有時也會成為危險的潛在殺手如汽車自燃。本文通過控制檢測系統(tǒng)使用各種傳感器來檢測汽車自燃前的一些特征，然后將這些特征信息通過CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練后的模型后送給以樹莓派為核心的處理系統(tǒng)判斷是否出現(xiàn)火災(zāi)。

【關(guān)鍵詞】汽車自燃CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樹莓派

1 汽車自燃原因分析

汽車在自燃之前會在一定的時間內(nèi)有一些征兆例如在短時間內(nèi)局部溫度的過度升高、車內(nèi)車上物品在燃燒出現(xiàn)明火之前會產(chǎn)生一些黑煙和含有二氧化碳、二氧化硫、甲醛等有毒氣體、汽車啟動突然出現(xiàn)困難或行駛中抖動明顯加劇、.汽車耗油量比平時突然增大，且沒有其他方面的原因、發(fā)動機積垢過多等。汽車自燃一般有以下的原因：一是汽車的油路出現(xiàn)問題，造成漏油、漏液，二是是車輛電線老化或者接駁不當造成短路或產(chǎn)生火花，三是由于高溫引起易燃物品的燃燒，四是由于車輛撞擊，或者機件故障引起火災(zāi)，五是發(fā)動機油泥堆積過多，夏季高溫加上發(fā)動機高溫，導致油泥因高溫而自燃。本次課程設(shè)計就是利用這些汽車自燃之前的征兆，利用多種傳感器進行創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計一種對汽車狀態(tài)實時檢測并能提前警示駕駛?cè)丝赡艹霈F(xiàn)的汽車自燃，以減少人們的財產(chǎn)損失和防止更大的災(zāi)情出現(xiàn)。

2 基于樹莓派的汽車自燃檢測整體設(shè)計

針對這些自燃原因和自燃前出現(xiàn)的征兆本次設(shè)計主要內(nèi)容為：利用熱電式（例如熱電偶）傳感器對汽車發(fā)動機艙異常溫度進行檢測、利用紅外傳感器監(jiān)測汽車整體結(jié)構(gòu)中本不應(yīng)該出現(xiàn)的熱源、利用氣敏傳感器對明火出現(xiàn)前有害氣體的撲捉、振動傳感器監(jiān)測發(fā)動機異常抖動并記錄等，基于這些傳感器加之一個中央控制單元（可用樹莓派、stm32單片機等作為處理核心）給用戶創(chuàng)建一個個性化、能及時預(yù)警或者根據(jù)車輛的以往狀況預(yù)測可能出現(xiàn)的汽車自燃的系統(tǒng)。并且根據(jù)需要在汽車的燃油箱和發(fā)動機艙內(nèi)加裝控制部件杜絕在汽車自燃后事態(tài)的進一步發(fā)展。

本設(shè)計在于系統(tǒng)利用各種傳感器在日常對汽車進行各種數(shù)據(jù)的收集建立一個根據(jù)汽車本身和車主人的行車習慣的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，加以利用如今的人工智能系統(tǒng)的成果對預(yù)警系統(tǒng)進行訓練使其有可能在發(fā)現(xiàn)汽車自燃前的征兆之前能預(yù)測出汽車即將出現(xiàn)的險情。

本系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標為：由以往數(shù)據(jù)結(jié)合智能云端訓練好的模型能及時預(yù)測實時車輛的狀況，如不能預(yù)測即將出現(xiàn)的險情也會立即檢測汽車自燃前的征兆立刻連接車內(nèi)播報系統(tǒng)向正在行車的車內(nèi)人員通報或者通過隨之設(shè)計APP遠程向車主發(fā)出警告信息并采取相應(yīng)的措施控制火情，如下圖所示系統(tǒng)組成。

當各種傳感器采集完信息并通過相應(yīng)的傳感器電路將之轉(zhuǎn)換為電信號后，需要有控制存儲單元對這些信號進行存儲并判斷，然后再根據(jù)判斷的結(jié)果對外發(fā)出控制指令，核心處理系統(tǒng)的作用就是接受并處理來自各種傳感器傳來的電信號，進行數(shù)據(jù)的比對、核驗、判定，而后對外執(zhí)行器件發(fā)出指令控制。

3 系統(tǒng)傳感器控制設(shè)計

樹莓派做為核心的控制存儲處理單元，它通過GPIO口分別與熱電偶傳感器、紅外傳感器、氣敏傳感器、振動傳感器的輸出端通過中間電路進行相連，在系統(tǒng)運行初期接受各種傳感器傳來的數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)的積累加以PC輔助，利用CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學習算法，對系統(tǒng)進行訓練提高其識別隱患的準確率，通過對實時的數(shù)據(jù)分析預(yù)測汽車可能出現(xiàn)的險情。樹莓派的GPIO口還可與執(zhí)行部件電路相連，當其在預(yù)測出或者檢測出汽車自燃前的征兆后連接車內(nèi)廣播系統(tǒng)對車內(nèi)人員進行通報，對于靜默的汽車通過云端運行的APP向車主通報警告。當檢測識別到正在行車過程中的駕駛?cè)藛T未采取措施或者車內(nèi)無人處于靜默狀態(tài)并確切檢測到自燃前的征兆時，樹莓派會自發(fā)的向外發(fā)出指令，系統(tǒng)會使車輛自動減速，切斷油料供給并對油料箱進行保護，對發(fā)動機進行降溫處理，如檢測到是電路出現(xiàn)燃燒問題則控制懸于上端的二氧化碳滅火器進行滅火器進行滅火處理，遏制火焰燃燒到車內(nèi)的車墊座椅等燃燒物。

【參考文獻】

[1]張金全．呂景亮.李忠義.汽車自燃報警裝置的設(shè)計．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016

[2]祝詩平．傳感器與檢測技術(shù)．中國林業(yè)出版社，2016

[3]林德杰．化工儀表及自動化．機械工業(yè)出版社，2017

[4]Matt?Richardson,Shawn?Wallace著.李凡希譯.愛上?Raspberry?Pi[M].北京：科學出版社,2013.

作者簡介：黃晶益，1997.12，男，漢，河南省信陽市商城縣，本科，河南理工大學，測控技術(shù)與儀器。