基于物联网技术的火灾环境监测及预防反演研究

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获奖名称：

科学技术奖

获奖区域：

江苏省

获奖等级：

三等奖

主要完成人：

张捷; 郭耸; 赵高鹏; 吕明; 倪渊之; 刘磊; 李辉; 陈志鹏; 左启刚

关键词：

环境;  环境监测;  反演;  技术;  监测;  预防;  火灾;  物联网技术;  研究;  物联网; 

第一完成单位：

南京理工大学

获奖时间：

2016

项目名称：

基于无线传感器网络的油罐区火蔓延预防及反演技术研究

联系人：

徐新艳

联系电话：

13851751882

电子邮件：

xxyxxz@sina.com

邮编：

地址：

江苏省南京市玄武区孝陵卫200号

合作完成单位：

北方信息控制集团有限公司

单位电话：

025-84315260;84315205;84431612

传真：

025-84315608;84431339

网址：

推荐单位(专家)：

摘要：

　　本项目属于信息科学与工程热物理的交叉学科领域，是南京理工大学自动化学院、化工学院和北方信息控制集团有限公司跨专业合作的项目。 　　据统计，近50年国内外油品储罐共发生242起重大事故。油罐区火灾爆炸事故有其独特之处，与单油罐事故不同，油罐区火灾爆炸事故往往更为严重，容易形成火灾蔓延，事故后果更为恐怖。如何在火情初期时，及时、准确的发现火灾，反演寻找火源位置，控制其蔓延，是提高灭火效率，降低灾害规模的关键。传统烟感温感等传感器主要用于局部区域的火灾探测，速度相对较慢，而对于油罐区类大型开敞空间，传统传感器并不能很好地适用，如何更快更准确的发现此类环境中火灾，争取救援时间，控制灾害规模是一直不断探索的问题。因此，如何采用物联网技术，确保整个油罐区的安全更是值得关注的重要课题。 　　针对上述问题，本项目组在江苏省科技支撑工业重点项目、国家自然科学基金、连云港科技支撑项目和军工企业等多项国家、省部级及企业的资助下，通过系列试验、理论分析和工程应用，从火灾探测、网络构建、模型构建、信息传输、多传感器融合等方面展开了全面系统的研究和攻关，取得的创新性成果包括： 　　（1）首次运用复杂网络理论和无线传感技术，构建了油罐区火灾蔓延网络模型，建立了火灾蔓延预警机制。结合所建立的火灾蔓延网络模型，各个网络节点的火灾蔓延特性来反演推算火源位置。 　　（2）基于无线传感器网络的气体环境采集、节点部署、传输和故障诊断等技术。目前油罐区的火灾信息采集系统大多采用有线网络、有人巡检的方式，而本项目采用了无线传感器网络建立了系统的预警系统，克服了有线网络的缺点，系统自动化程度高。根据这些预警信息，建立环境属性数据库；根据油罐区的实际情况，实现了无线传感器网络节点的部署策略，构建了基于地理位置路由协议GPSR的无线传感器路由等。 　　（3）采用双波段视频火灾探测技术，大大缩短了火灾检测时间，可以迅速并准确地发现火灾。不同于传统烟感温感检测火灾方式，设计了基于DSP+ARM的智能火灾安防解决方案，不仅加快火灾监测速度，也提高了火灾检测的准确度，最快只需200ms就能探测到火灾，缩短了检测时间，提高了救援效率。 　　本项目共申请知识产权15项，已授权12项，其中国家发明专利授权5项，实用新型专利授权6项，软件著作权登记1项；发表论文32篇，其中SCI、EI论文25篇。本项目理论成果为油罐区的防灾监控系统设计提供了合理、可靠的依据，其关键技术已应用于镇江润晶高纯化工科技股份有限公司、江西威科油脂化学有限公司、江苏杰克仪表有限公司、江苏华夏仪表有限公司、北京七维航测科技股份有限公司南京分公司以及军工企业，新增产值数百万元。该项研究成果应用到储油罐安防体系中，将极大的提高火灾预警信息的传递效率，做出更准确的防火决策，极大的降低国家的损失，保护人民的生命财产安全，提升我国安防科技水平，符合社会发展的需要，其带来的经济和社会效益是巨大的。