基于物联网的低成本便携式传感器节点用于火灾和空气污染的检测与报警

目录

摘要

引言

材料和方法

传感器节点 IoT 微控制器

颗粒物传感器

环境和气体传感器

MQTT代理

Node-Red监控平台

系统结构

数据存储

工作描述

实验结果

讨论

结论

致谢

参考文献


 

这篇论文的标题是《Low-cost IoT-based Portable Sensor Node for Fire and Air Pollution Detection and Alarming》,作者为Mohammed Faeik Ruzaij Al-Okby、Thomas Roddelkopf和Kerstin Thurow。论文主要介绍了一种基于物联网(IoT)的低成本便携式传感器节点,用于检测火灾和空气污染,并发出警报。以下是论文的主要内容概述:

摘要

  • 强调了早期火灾检测在避免生命和财产损失中的重要性。
  • 提出了一种基于物联网的低成本传感器节点,用于检测烟雾、初期火灾以及实验室环境中的灰尘、固体细颗粒和有毒有害气体。
  • 节点通过处理来自不同传感器的数据,实现对可能的危险/有毒污染、火灾或火灾发生前因素的早期预警。
  • 使用了温度和湿度传感器、二氧化碳气体水平、挥发性有机化合物(VOC)和氮氧化物的测量数据,以及空气中PM1、PM2.5和PM10颗粒物浓度的测量,通过特定算法确定火灾警报阈值。
  • 所有传感器数据可以通过云平台、基于物联网的微控制器、Node-Red平台和MQTT代理服务器无线查看和监控。
  • 系统经过多次测试,证明其在实验室、家庭和易受火灾和化学污染风险的地方的有效性和可靠性。

引言

  • 讨论了颗粒物(PM)作为空气污染物对生命各个方面的威胁。
  • 火灾是常见的灾难之一,尤其在使用易燃溶剂、试剂和气体的工业或实验室环境中更容易发生。
  • 提出了开发高效火灾检测和预警系统的迫切需求。

17cadab166a3442eaba09db7f71b203a.png

材料和方法

  • 介绍了便携式传感器节点的基本单位,包括传感器、物联网微控制器、MQTT代理、Node-Red监控平台等组件。
  • 详细讨论了系统架构,包括数据收集、处理和传输的过程。

传感器节点 IoT 微控制器

  • 微控制器是传感器节点的核心,负责处理来自传感器的数据流,并控制数据流向物联网云平台。
  • 选用了 WeMos D1 mini IoT 控制器,因为它支持多种与传感器通信的协议,包括 UART、I2C 和 USB。
  • 控制器内含 ESP 8266 无线通信单元,使用 Wi-Fi 技术将数据从传感器节点传输到监控和控制站。

颗粒物传感器

  • 使用了 Plantower PMSA00I PM 传感器来测量 PM1、PM2.5 和 PM10 的浓度。

环境和气体传感器

  • 选用了三种 Sensirion AG 公司的传感器:SHT40、SGP41 和 SGP30,以获取环境数据和气体及挥发性有机化合物(VOC)的浓度。
  • SHT40 传感器用于记录温度和相对湿度,这两个因素在火灾发生时会明显变化。
  • SGP41 传感器提供 NOx 指数,指示空气中 NOx 污染的水平,NOx 气体主要由火焰中大气氧气和氮气直接结合产生,可作为火灾事故的指标。
  • SGP30 传感器用于测量空气中 VOC 和 CO2 的浓度,这些参数在检测火灾事故中很有用。

MQTT代理

  • MQTT 代理是物联网系统中的一种通信协议,负责在客户端(传感器节点)和订阅者(监控和控制服务器)之间组织消息的接收和分发。
  • MQTT 代理支持按需数据传输,允许在发送下一个数据包时无需重新连接,提供高效的资源管理,并与许多不同的设备和系统兼容。

Node-Red监控平台

  • Node-Red 是一个图形化编程接口,允许用户创建用于数据显示和控制的终端。
  • 该平台提供与物联网系统和一些服务及硬件组件(包括 MQTT、HTTP 和 WebSocket)通信的重要功能。
  • 通过使用可定制的流程,Node-Red 允许用户快速创建软件功能,非常适合适应不同类型的物联网系统及其配件。

系统结构

  • 论文中通过图 1 展示了系统的结构,包括物联网云、数据库、MQTT 代理、Node-Red 监控 Web 服务器、处理层和感知层的组件。

数据存储

  • 在测试期间,记录的传感器节点数据的副本存储在文本文件中。
  • 所有记录的数据将存储在研究所的云中以及 Microsoft SQL Server 数据库中。

工作描述

  • 描述了火灾发生时环境因素和指标的变化,以及如何使用这些变化来检测可能导致火灾事件的起始。
  • 介绍了Node-Red平台上编程的特殊功能,用于隔离从传感器节点接收到的数据,并根据每个特定传感器接收到的数据设置警报阈值。

01cf069ec71c43e6987b5645eb14b89e.png

a8802b9753304cfab881941ffcfd54b0.png

 

实验结果

  • 展示了传感器节点对火灾迹象(如烟雾和灰烬)的响应测试。
  • 描述了在不同高度下对传感器节点性能的评估测试。
  • 记录了PM1、PM2.5、PM10、VOC指数和TVOC浓度等重要参数的测试结果。

d2be3b2e269d4534b4f55e97be8c4c39.png

讨论

  • 分析了测试结果,展示了系统在不同条件下的性能。
  • 讨论了传感器对不同测试距离的响应,以及在封闭空间内对NOx的检测测试。

结论

  • 提出了一种用于预警火灾事件和环境污染的低成本监控和警报系统。
  • 系统由包含多个传感器的移动传感器节点组成,能够检测空气中的多种环境因素。
  • 实际测试显示了对实验烟雾和污染源的出色响应。
  • 强调了系统低成本、高效率和高可靠性,使其可以广泛使用。

致谢

  • 感谢欧洲研究委员会(ERC)对自主先进材料发现(ADAM)项目的资金支持。

参考文献

  • 列出了相关的参考文献,涵盖了火灾动态、火灾监测和检测、室内空气质量监测等领域的研究。

这篇论文提供了一种创新的解决方案,用于早期检测火灾和空气污染,并通过物联网技术实现远程监控和警报。

复制再试一次分享

 

 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/web/52078.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

数据要素大市场打开新局面——数字经济背景下中国特色的数据产权三权分置

前言 数字经济飞速发展的大背景下,无论是数据要素大市场还是数据资产入表的发展和落地,都需要以数据产权基本制度为保障。对数据产权给与恰当的权利定位,有助于让数据成为创造和捕获价值的新经济资源。数据的价值在于使用,而传统…

链表leetcode-1

目录 1.常用技巧 1.1引入虚拟头结点 1.2对于变量,不要太吝啬,可以多定义,方便处理 1.3快慢双指针 2.例题 2.1两数相加 2.2两两交换链表中的节点 2.3重排链表 2.4合并K个升序链表 2.5K个一组翻转链表 1.常用技巧 1.1引入虚拟头结点 可…

【HTTP、Web常用协议等等】前端八股文面试题

HTTP、Web常用协议等等 更新日志 2024年9月5日 —— 什么情况下会导致浏览器内存泄漏? 文章目录 HTTP、Web常用协议等等更新日志1. 网络请求的状态码有哪些?1)1xx 信息性状态码2)2xx 成功状态码3)3xx 重定向状态码4&…

场景是人工智能第四要素,是垂直领域人工智能的第一要素。

"场景是人工智能的第四要素,与数据、算力、算法同等重要。"拿着技术找场景,还是拿着场景找技术?这个锤子和钉子的问题,一直困扰着各家AI大厂。从近5年的实践来看,拿着场景找技术是更为稳健的,否则…

哪款宠物空气净化器能更好的清理浮毛?希喂、352、IAM测评分享

家里这三只可爱的小猫咪,已然成为了我们生活中不可或缺的家庭成员,陪伴我们度过了说长不长说短不短的五年时光。时常庆幸自己当年选择养它们,在我失落的时候总能给我安慰,治愈我多时。 但这个温馨的背后也有一点小烦恼&#xff0…

ES6语法详解

以下是ES6常用的一些语法和特性: 声明变量的关键字变化:使用let和const、var来声明变量。 箭头函数:使用箭头(>)定义函数,简化函数的写法。 模板字符串:使用反引号(&#xff0…

Numpy中zeros、ones、empty的用法

目录 numpy基础介绍实例分析及结论 numpy基础介绍 Numpy 补充了Python语言所欠缺的数值计算能力,是其它数据分析及机器学习库的底层库。因其完全标准C语言实现,运行效率充分优化。最重要一点是开源免费。numpy的核心是矩阵(即多维数组)。 实…

【java入门】关键字、标识符与变量初识

🚀 个人简介:某大型国企资深软件开发工程师,信息系统项目管理师、CSDN优质创作者、阿里云专家博主,华为云云享专家,分享前端后端相关技术与工作常见问题~ 💟 作 者:码喽的自我修养&#x1f9…

Android 14(API 级别 34)中,DexClassLoader 不再支持可写 dex/jar 文件

Android 14(API 级别 34)中,DexClassLoader 不再支持从可写文件加载 dex/jar 文件。这意味着从Android 14开始,你不能再使用 DexClassLoader 来动态加载位于内部存储中的dex/jar文件,除非这些文件被设置为只读。 解决…

Python统计FreeMind测试用例数量

1.编写背景 由于最近编写迭代测试报告时发现缺少测试用例数量的统计,为了更好地分析迭代测试质量,需统计测试用例与bug的数量占比,故编写此脚本用于统计测试用例的数量(现测试用例编写工具为飞书思维导图,其导出格式为freemind) …

Docker Elasticsearch安装ik分词插件教程

本章教程在通过Docker 安装Elasticsearch,并安装ik分词插件。本文的重点是安装ik分词插件。 一、安装Elasticsearch 安装教程以前写过,参考:https://blog.csdn.net/qq_19309473/article/details/140725121 安装之后,通过http://ip:9200,可以访问,就表示安装成功。 二、安装…

c++学习笔记(5)

151、模板类的示例-栈 示例&#xff1a; #include <iostream> // 包含头文件。 using namespace std; // 指定缺省的命名空间。 // typedef string DataType; // 定义栈元素的数据类型。 template <class DataType> class Stack // 栈类 { private: DataType* item…

Linux终端简单配置(Vim、oh-my-zsh和Terminator)

文章目录 0. 概述1. 完整Vim配置2. Vim配置方案解释2.1 状态行与配色方案2.2 文件管理与缓存设置2.3 搜索与导航优化2.4 缩进与格式化设置2.5 粘贴模式快捷切换2.6 文件编码与格式2.7 性能优化 3. 安装 Oh My Zsh 及配置3.1 安装 Oh My Zsh3.2 Oh My Zsh 配置 3. Terminator终端…

vscode +STM32 VS CODE EXTENSION

stm32 vs code extersion 1.0.0版本可以直接导入cubeide的工程&#xff0c;之后版本不可以&#xff0c;所以为了省事&#xff0c;使用stm32 vs code extersion 1.0.0插件。 安装完stm32 vs code extersion插件&#xff0c;会默认把相关插件一起安装。但是需要手动安装Ninja&am…

交叉编译概念

交叉编译概念 目录 交叉编译概念1. 什么是交叉编译2. 交叉编译的作用3. 交叉编译器4. 交叉编译工具链5. 交叉编译的一般步骤6. 交叉编译实例 1. 什么是交叉编译 交叉编译是指在一个平台上编译代码&#xff0c;使其能够在另一个不同的平台上运行的过程。这种编译方式通常用于开…

Android12——Launcher3文件夹布局修改调整

文章声明&#xff1a;本文是笔者参考良心大佬作品后结合实际需求进行相应的定制&#xff0c;本篇主要是笔者记录一次解析bug笔记&#xff0c;文中可能会引用大佬文章中的部分图片在此声明&#xff0c;并非盈利目的&#xff0c;如涉嫌侵权请私信&#xff0c;谢谢&#xff01; 大…

果蔬识别系统性能优化之路

目录 一级目录二级目录三级目录 前情提要当前问题 优化方案1. 内存化2. 原生化3. 接口化 行动实现结语 一级目录 二级目录 三级目录 前情提要 超详细前端AI蔬菜水果生鲜识别应用优化之路 当前问题 indexddb在webview中确实性能有限&#xff0c;存储量上来后每次读取数据…

【机器学习】交通勘测

交通勘测 交通勘测中的关键应用场景 交通勘测中常用的数据来源 交通勘测中的挑战 结论 &#x1f388;边走、边悟&#x1f388;迟早会好 机器学习在交通勘测中的应用非常广泛&#xff0c;可以用于交通流量预测、事故检测、车辆分类、道路拥堵管理等多个方面。通过结合传感…

什么是函数调用约定?

目录 前言 一、函数调用约定的主要内容 二、常见的函数调用约定 1. __cdecl&#xff08;C Declaration&#xff09; 2. __stdcall&#xff08;Standard Call&#xff09; 3. __fastcall&#xff08;Fast Call&#xff09; 4. __thiscall&#xff08;This Call&#xff0…

【Spring Boot 3】【Web】国际化

【Spring Boot 3】【Web】国际化 背景介绍开发环境开发步骤及源码工程目录结构总结背景 软件开发是一门实践性科学,对大多数人来说,学习一种新技术不是一开始就去深究其原理,而是先从做出一个可工作的DEMO入手。但在我个人学习和工作经历中,每次学习新技术总是要花费或多或…