[实用新型]基于FPGA和ARM的燃气泄漏失火无人机智能监测与处理系统

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA和ARM的燃气泄漏失火无人机智能监测与处理系统，属于电子信息结合物联网应用领域。系统以无人机上搭载FPGA开发板、ARM开发板、4G通信模块、红外传感器、自控阀门模块和北斗定位模块。首先通过CMOS图像传感器采集图像数据，经过FPGA芯片处理后存入SDRAM存储模块；同步利用北斗差分定位模块进行定位，采用嵌入电子围栏软件系统动态生成作业安全边界；接着通过4G无线通信模块将数据传输给ARM芯片传输给后台服务器端，实现数据的交互。红外传感部分采集着火点并通过控制自控阀门进行自动灭火的处理。相对于传统监测装置，本实用新型智能化程度高、实用性强，操作简便，灵活性高。

技术领域

本实用新型涉及无人机智能监测和通信技术领域，具体涉及一种基于FPGA和ARM的燃气泄漏失火无人机智能监测和处理系统。

背景技术

我国是矿产资源大国，得益于丰富的矿产资源，我国工业发展迅速。自上世纪七八十年代以来，各类化工厂拔地而起，带动周边地区建设发展，也为我国经济的腾飞不断注入动力。然而，化工原材料多为易燃物，近年来，由于燃气泄漏所引发的火灾及爆炸灾难令人黯然神伤。化工燃气泄漏引发的火灾贻害无穷，第一、化工厂火灾会产生大量如二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物等有害气体，危害人体健康的同时造成大气污染。第二、引发雾霾，燃气泄漏失火是雾霾产生的主要诱因之一。第三、燃气泄漏失火引起的烟雾会乘风飘散，降低能见度，从而导致交通事故的发生。同时也会由于火势的无法控制，引燃周围的其他易燃物体，导致更大面积火灾的发生。第五、大面积燃气泄漏所引发的失火会将地表的微生物烧死，破坏土壤结构和生态平衡，导致农田质量下降，收成降低。因此燃气泄漏失火所导致的危害已经成为公众密切关注的社会和环境问题。

传统的无人机监控系统只是实现了监控的功能并没有进行实时有效的处理。我国主要通过在各化工厂安装烟雾与火警传感器，在发出烟雾报警与火灾报警时发动人工救火救灾。但是传统的报警—抢救方案仍需要经过一定的时间进行救火部署，不仅存在延误救援的可能性，还需要耗费大量的人力物力，对消防人员的安全也没有绝对的保障。

实用新型内容

实用新型目的：针对目前化工厂密集分布的现状及国内燃气泄漏失火处理技术实时性差、流程繁琐，监测次数有限和消防人员存在安全隐患的问题，本实用新型提出一种基于FPGA和ARM的燃气泄漏失火无人机智能监测与处理系统。本系统具有更加便捷，灵活度更高的优点，降低了燃气泄漏失火监控的复杂度，提高了图像处理的速率，提高测量效率的同时降低救援成本，降低消防人员的安全隐患。

技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于FPGA和ARM的燃气泄漏失火无人机智能监测和处理系统，采用无人机作为搭载系统平台，搭载硬件包括ARM开发板、图像处理单元、通信单元、红外传感单元、定位单元和自控阀门；

所述ARM开发板，用于接收红外传感单元采集到的烟雾数据以及图像处理单元传递的图像数据，并根据烟雾数据和图像数据控制自控阀门的开闭；

所述图像处理单元包含CMOS图像传感器、SDRAM以及FPGA芯片，所述CMOS 图像传感器将采集到的数据传输至FPGA，所述FPGA芯片用于对采集到的图像数据进行处理，FPGA和ARM通过外部总线连接，即将FPGA映射成一段存储器进行访问， FPGA将处理后的数据传输给ARM芯片，并将处理后的数据存入SDRAM；

所述通信单元采用4G通信模块，用于通过4G网络与后台服务器连接，并通过USB接口与ARM芯片进行数据通信；

所述红外传感单元包括与ARM相连接的红外传感器，用于采集烟雾数据；

所述定位单元包括与ARM相连接的北斗差分定位模块和定位天线；

所述自控阀门，用于接收ARM发送的使能信号，通过开闭阀门控制灭火装置；