[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971701.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112034766A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗春茂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州邦禾檢測(cè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G01J5/00;G01N27/12;G01N33/00;G01R15/18;G01R19/165;G01R31/52
• 代理公司: 北京萬(wàn)貝專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11520
• 代理人: 陳領(lǐng)

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層，所述感知層包括用于監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)及各實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)采集器，所述應(yīng)用層包括通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)傳輸層接收和處理所述運(yùn)行參數(shù)的云監(jiān)控平臺(tái)以及與該云監(jiān)控平臺(tái)通信連接的遠(yuǎn)程控制中心；

所述的數(shù)據(jù)采集器包括多個(gè)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的傳感器以及各實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的電氣監(jiān)測(cè)模塊；

其中所述傳感器有：有毒氣體濃度傳感器，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境的一氧化碳等有毒氣體濃度；火焰?zhèn)鞲衅鳎糜跈z測(cè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境的火焰大小；紅外溫度傳感器，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境的溫度高低；煙霧傳感器，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境的煙霧濃度；

所述的電氣監(jiān)測(cè)模塊包括：電壓互感器和電流互感器：用于監(jiān)測(cè)各實(shí)驗(yàn)室設(shè)備電壓電流情況的電壓互感器和電流互感器；直流絕緣監(jiān)測(cè)儀，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室管道內(nèi)直流線路是否漏電；交流絕緣監(jiān)測(cè)儀，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室管道內(nèi)交流線路是否漏電；攝像頭，安裝于各個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行圖像采集；

所述的云監(jiān)控平臺(tái)獲取感知層上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行綜合分析，通過(guò)已經(jīng)構(gòu)建好的模型來(lái)診斷實(shí)驗(yàn)室是否存在安全隱患，同時(shí)可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄，并在診斷出故障時(shí)，發(fā)送指令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)保護(hù)操作，同時(shí)將相應(yīng)的報(bào)警信息發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的云監(jiān)控平臺(tái)還包括故障診斷單元，該故障診斷單元通過(guò)已經(jīng)構(gòu)建好的模型來(lái)診斷實(shí)驗(yàn)室是否存在電氣火災(zāi)的安全隱患，并根據(jù)故障的嚴(yán)重程度不同生成相對(duì)應(yīng)的報(bào)警信息；所述報(bào)警信息為三級(jí)報(bào)警，分別為第一安全防護(hù)報(bào)警、第二安全防護(hù)報(bào)警以及第三安全防護(hù)報(bào)警；其中，第一安全防護(hù)報(bào)警的判定標(biāo)準(zhǔn)為電流互感器檢測(cè)到過(guò)流短路或直流絕緣監(jiān)測(cè)儀/交流絕緣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到漏電，第二安全防護(hù)報(bào)警的判定標(biāo)準(zhǔn)為有毒氣體濃度傳感器檢測(cè)到的有毒氣體的流量大小大于預(yù)設(shè)的預(yù)警值，第三安全防護(hù)報(bào)警的判定標(biāo)準(zhǔn)為所述煙霧傳感器檢測(cè)到的試驗(yàn)環(huán)境的煙霧濃度大于預(yù)設(shè)的預(yù)設(shè)濃度值或者火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到的火焰大于預(yù)設(shè)的上限值或者紅外溫度傳感器檢測(cè)到環(huán)境溫度高于預(yù)設(shè)值；

第一安全防護(hù)報(bào)警時(shí)，故障診斷單元判斷可能發(fā)生實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備過(guò)流短路或者漏電現(xiàn)象，此時(shí)將控制聲光報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警，并通過(guò)人為或者遠(yuǎn)程的方式或自動(dòng)方式控制直流供電接觸器/交流供電接觸器斷電，完成報(bào)警處理；

第二安全防護(hù)報(bào)警時(shí)，故障診斷單元控制聲光報(bào)警器啟動(dòng)聲光報(bào)警，按流程依次控制正在運(yùn)行的設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉，并通過(guò)直流供電接觸器、交流供電接觸器切斷電源供應(yīng)，打開(kāi)新風(fēng)系統(tǒng)、打開(kāi)防爆排風(fēng)扇，待有毒氣體傳感器檢測(cè)到的濃度降至安全范圍以下，報(bào)警解除；

第三安全防護(hù)報(bào)警時(shí)，故障診斷單元立即啟動(dòng)聲光報(bào)警，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員緊急疏散，按流程依次控制正在運(yùn)行的設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉，通過(guò)并通過(guò)直流供電接觸器、交流供電接觸器切斷電源供應(yīng)，啟動(dòng)滅火彈及噴淋系統(tǒng)，如果火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到的火焰得不到控制，則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)上報(bào)園區(qū)消防中心，通知專業(yè)人士進(jìn)行處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的云監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)一步通過(guò)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)診斷實(shí)驗(yàn)室是否存在電氣火災(zāi)的安全隱患，通過(guò)攝像頭、傳感器獲取煙霧圖像，采用圖片歸一化方式對(duì)采集的原始圖片進(jìn)行歸一化處理，然后利用煙霧特有顏色變化范圍提取疑似煙霧區(qū)域，進(jìn)而為避免煙霧前期可疑似煙霧區(qū)域比較小而難以檢測(cè)識(shí)別，采用擴(kuò)大疑似煙霧區(qū)域的方法對(duì)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)大，然后將預(yù)處理后的圖片輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行煙霧特征提取和分類，最后根據(jù)分類結(jié)果給出報(bào)警信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)具體步驟如下：首先從攝像頭以及傳感器采集的圖像中提取主要特征，包括：煙霧紋理和顏色矢量特征，使用這些特征作為輸入向量，將并將上述矢量進(jìn)行歸一化融合處理作為輸出向量；訓(xùn)練支持向量機(jī)模型，直到訓(xùn)練完成，最后使用訓(xùn)練好的模型分類煙霧圖像，進(jìn)而根據(jù)識(shí)別結(jié)果選擇是否報(bào)警。