一种多信息采集的采棉机火灾检测系统与方法

本发明涉及农机装备智能检测，具体涉及一种多信息采集的采棉机火灾检测系统与方法。

背景技术：

1、随着采棉机机械化程度的提高，采棉机在棉花收获中得到广泛应用，棉花收获过程中，也带来一些火灾事故，采棉机因火灾监测不力，采棉机自燃直接危及到驾驶员的人身安全，同时影响棉农的经济利益。因此，为适应采棉机数量的增加及考虑棉农的切身利益，研究一种多信息采集的采棉机火灾监测系统与方法十分有必要的。

2、由于采棉机工作环境的复杂性及火情的隐蔽性，因此采棉机的火灾监测及火情的判断具有一定的困难，目前针对于采棉机火情的监测系统及方法存在以下缺陷：(1)针对采棉机监测点单一，比如只针对输棉管作为火灾监测对象，没有结合采棉机工作特点及采棉机火灾产生机理进行研究，没有针对采摘系统前端进行火灾监测；(2)针对采棉机火灾监测的火灾特征量少，未能进行多特征量融合，比如采棉机作业过程中因石子或枝条等卷入采摘机构，经过长时间摩擦会产生火灾隐患，所以采棉机作业过程中因石子或木块等卷入采摘机构时的异常声响作为火灾特征量之一没有人研究；(3)采棉机火情的实时性较差，缺少针对采棉机工作时火情预警的方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，该系统包括上位机主控制系统和火情信息采集系统；上位机主控制系统用于接收火情信息采集系统采集到的火情数据进行分析，并显示分析得到的数据，当确定发生火灾时进行报警，关闭采摘头送风管与输棉管闸门，完成火灾检测；火情信息采集系统用于采集温度、co浓度、烟雾浓度以及异常声音信息，进行处理后发送至上位机主控制系统；本发明还提供了一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，应用于火灾检测系统中。本发明能够针对采棉机的多个机构进行火灾检测，通过多特征共同预测作业过程的火情状况，火灾预测的可靠性高。

2、本发明采用如下技术方案，一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，包括：上位机主控制系统和火情信息采集系统；

3、所述上位机主控制系统包括工控机、显示模块、声光报警模块；

4、所述工控机用于接收所述火情信息采集系统采集到的火情数据进行分析，并将分析结果发送至所述显示模块；

5、所述显示模块用于显示所述工控机分析得到的数据，包括：温度、烟雾浓度、声音信号的波形以及火情状态；

6、所述声光报警模块用于当确定发生火灾时进行报警，同时关闭采摘头送风管与输棉管闸门；

7、所述火情信息采集系统包括：红外测温传感器、co传感器、烟雾传感器、声音传感器、数据处理模块以及通讯模块；

8、所述红外测温传感器、co传感器、烟雾传感器以及声音传感器分别用于采集温度、co浓度、烟雾浓度以及异常声音信息，并通过adc转化发送至数据处理模块；

9、所述数据处理模块用于对接收到的温度、co浓度、烟雾浓度以及异常声音信息进行处理，通过所述通讯模块发送至所述上位机主控制系统。

10、进一步的，所述火情信息采集系统包括：采摘机构火情信息采集系统、输棉管火情信息采集系统、集棉箱火情信息采集系统；

11、所述采摘机构火情信息采集系统、输棉管火情信息采集系统、集棉箱火情信息采集系统均包含红外测温传感器、co传感器、烟雾传感器、声音传感器、数据处理模块以及通讯模块。

12、进一步的，本发明还提出了一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，应用于所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测系统中，包括：

13、采用labview读取火情信息采集系统采集到的火情数据并进行预处理；

14、所述labview调用matlab软件中的bp神经网络构建火灾预测模型；

15、将预处理后的火情数据作为输入，火灾识别结果为输出，对所述火灾预测模型进行训练，得到训练好的火灾预测模型；

16、根据训练好的火灾预测模型对采棉机进行火灾检测。

17、进一步的，采用labview读取火情信息采集系统采集到的火情数据，具体为：

18、所述labview进行波特率和串口资源名配置后与各系统通过串口通讯；

19、所述labview读取火情信息采集系统采集到火情数据的顺序为：采摘机构火情信息采集系统、输棉管火情信息采集系统、集棉箱火情信息采集系统。

20、进一步的，所述labview包含下拉列表控件、布尔指示灯控件、布尔按键、字符串显示控件、布尔指示灯、路径显示控件和温度、烟雾浓度、一氧化碳浓度、声音大各模块信号的波形图显示及明燃、阴燃、无火火情显示。

21、进一步的，所述labview调用matlab软件中的bp神经网络构建火灾预测模型，具体为：

22、基于matlab编程语言建立模糊神经网络，并采用选择、交叉、变异、适应度函数建立网络权值参数；

23、对所述网络权值参数进行优化后加入所述模糊神经网络中构建火灾预测模型。

24、进一步的，所述火灾识别结果包括：阴燃，明燃以及无火火灾。

25、本发明的有益效果是：本发明通过在采棉机内部的采摘机构、输棉管以及集棉箱分别设置火情信息采集系统，能够针对采棉机的采摘头、输棉管、集棉箱进行火灾检测与火情识别，系统检测位置靠前，可以在采棉机作业发生火灾初期根据采摘机构温度变化、co浓度变化、烟雾浓度变化、采摘机构异常声音的多特征量共同预测作业过程的火情状况进行及时预警，火灾预测及时，且可靠性较高。

技术特征：

1.一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，其特征在于，包括：上位机主控制系统和火情信息采集系统；

2.根据权利要求1所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，其特征在于：所述火情信息采集系统包括：采摘机构火情信息采集系统、输棉管火情信息采集系统、集棉箱火情信息采集系统；

3.一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，应用于权利要求1所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，其特征在于：采用labview读取火情信息采集系统采集到的火情数据，具体为：

5.根据权利要求3所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，其特征在于：所述labview包含下拉列表控件、布尔指示灯控件、布尔按键、字符串显示控件、布尔指示灯、路径显示控件和温度、烟雾浓度、一氧化碳浓度、声音大各模块信号的波形图显示及明燃、阴燃、无火火情显示。

6.根据权利要求3所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，其特征在于：所述labview调用matlab软件中的bp神经网络构建火灾预测模型，具体为：

7.根据权利要求3所述的一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，其特征在于：所述火灾识别结果包括：阴燃，明燃以及无火火灾。

技术总结本发明涉及农机装备智能检测技术领域，具体涉及一种多信息采集的采棉机火灾检测系统，包括上位机主控制系统和火情信息采集系统；上位机主控制系统用于接收火情信息采集系统采集到的火情数据进行分析，并显示分析得到的数据，当确定发生火灾时进行报警，关闭采摘头送风管与输棉管闸门，完成火灾检测；火情信息采集系统用于采集温度、CO浓度、烟雾浓度以及异常声音信息，进行处理后发送至上位机主控制系统；本发明还提供了一种多信息采集的采棉机火灾检测方法，应用于火灾检测系统中。本发明能够针对采棉机的多个机构进行火灾检测，通过多特征共同预测作业过程的火情状况，火灾预测的可靠性高。技术研发人员：石砦,韩长杰,李春兰,仇世龙,黄士杰受保护的技术使用者：新疆农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11