【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展人們?cè)絹碓礁挥?，許多人的家中都購(gòu)置了汽車作為代步工具。汽車在給人們的生活帶來諸多便利和情趣的同時(shí)，有時(shí)也會(huì)成為危險(xiǎn)的潛在殺手如汽車自燃。本文通過控制檢測(cè)系統(tǒng)使用各種傳感器來檢測(cè)汽車自燃前的一些特征，然后將這些特征信息通過CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練后的模型后送給以樹莓派為核心的處理系統(tǒng)判斷是否出現(xiàn)火災(zāi)。

【關(guān)鍵詞】汽車自燃CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樹莓派

1 汽車自燃原因分析

汽車在自燃之前會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)有一些征兆例如在短時(shí)間內(nèi)局部溫度的過度升高、車內(nèi)車上物品在燃燒出現(xiàn)明火之前會(huì)產(chǎn)生一些黑煙和含有二氧化碳、二氧化硫、甲醛等有毒氣體、汽車啟動(dòng)突然出現(xiàn)困難或行駛中抖動(dòng)明顯加劇、.汽車耗油量比平時(shí)突然增大，且沒有其他方面的原因、發(fā)動(dòng)機(jī)積垢過多等。汽車自燃一般有以下的原因：一是汽車的油路出現(xiàn)問題，造成漏油、漏液，二是是車輛電線老化或者接駁不當(dāng)造成短路或產(chǎn)生火花，三是由于高溫引起易燃物品的燃燒，四是由于車輛撞擊，或者機(jī)件故障引起火災(zāi)，五是發(fā)動(dòng)機(jī)油泥堆積過多，夏季高溫加上發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，導(dǎo)致油泥因高溫而自燃。本次課程設(shè)計(jì)就是利用這些汽車自燃之前的征兆，利用多種傳感器進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種對(duì)汽車狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)并能提前警示駕駛?cè)丝赡艹霈F(xiàn)的汽車自燃，以減少人們的財(cái)產(chǎn)損失和防止更大的災(zāi)情出現(xiàn)。

2 基于樹莓派的汽車自燃檢測(cè)整體設(shè)計(jì)

針對(duì)這些自燃原因和自燃前出現(xiàn)的征兆本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：利用熱電式（例如熱電偶）傳感器對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙異常溫度進(jìn)行檢測(cè)、利用紅外傳感器監(jiān)測(cè)汽車整體結(jié)構(gòu)中本不應(yīng)該出現(xiàn)的熱源、利用氣敏傳感器對(duì)明火出現(xiàn)前有害氣體的撲捉、振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)異常抖動(dòng)并記錄等，基于這些傳感器加之一個(gè)中央控制單元（可用樹莓派、stm32單片機(jī)等作為處理核心）給用戶創(chuàng)建一個(gè)個(gè)性化、能及時(shí)預(yù)警或者根據(jù)車輛的以往狀況預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的汽車自燃的系統(tǒng)。并且根據(jù)需要在汽車的燃油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)加裝控制部件杜絕在汽車自燃后事態(tài)的進(jìn)一步發(fā)展。

本設(shè)計(jì)在于系統(tǒng)利用各種傳感器在日常對(duì)汽車進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的收集建立一個(gè)根據(jù)汽車本身和車主人的行車習(xí)慣的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，加以利用如今的人工智能系統(tǒng)的成果對(duì)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練使其有可能在發(fā)現(xiàn)汽車自燃前的征兆之前能預(yù)測(cè)出汽車即將出現(xiàn)的險(xiǎn)情。

本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)為：由以往數(shù)據(jù)結(jié)合智能云端訓(xùn)練好的模型能及時(shí)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)車輛的狀況，如不能預(yù)測(cè)即將出現(xiàn)的險(xiǎn)情也會(huì)立即檢測(cè)汽車自燃前的征兆立刻連接車內(nèi)播報(bào)系統(tǒng)向正在行車的車內(nèi)人員通報(bào)或者通過隨之設(shè)計(jì)APP遠(yuǎn)程向車主發(fā)出警告信息并采取相應(yīng)的措施控制火情，如下圖所示系統(tǒng)組成。

當(dāng)各種傳感器采集完信息并通過相應(yīng)的傳感器電路將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，需要有控制存儲(chǔ)單元對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)并判斷，然后再根據(jù)判斷的結(jié)果對(duì)外發(fā)出控制指令，核心處理系統(tǒng)的作用就是接受并處理來自各種傳感器傳來的電信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對(duì)、核驗(yàn)、判定，而后對(duì)外執(zhí)行器件發(fā)出指令控制。

3 系統(tǒng)傳感器控制設(shè)計(jì)

樹莓派做為核心的控制存儲(chǔ)處理單元，它通過GPIO口分別與熱電偶傳感器、紅外傳感器、氣敏傳感器、振動(dòng)傳感器的輸出端通過中間電路進(jìn)行相連，在系統(tǒng)運(yùn)行初期接受各種傳感器傳來的數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)的積累加以PC輔助，利用CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)算法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練提高其識(shí)別隱患的準(zhǔn)確率，通過對(duì)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)汽車可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情。樹莓派的GPIO口還可與執(zhí)行部件電路相連，當(dāng)其在預(yù)測(cè)出或者檢測(cè)出汽車自燃前的征兆后連接車內(nèi)廣播系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)人員進(jìn)行通報(bào)，對(duì)于靜默的汽車通過云端運(yùn)行的APP向車主通報(bào)警告。當(dāng)檢測(cè)識(shí)別到正在行車過程中的駕駛?cè)藛T未采取措施或者車內(nèi)無人處于靜默狀態(tài)并確切檢測(cè)到自燃前的征兆時(shí)，樹莓派會(huì)自發(fā)的向外發(fā)出指令，系統(tǒng)會(huì)使車輛自動(dòng)減速，切斷油料供給并對(duì)油料箱進(jìn)行保護(hù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行降溫處理，如檢測(cè)到是電路出現(xiàn)燃燒問題則控制懸于上端的二氧化碳滅火器進(jìn)行滅火器進(jìn)行滅火處理，遏制火焰燃燒到車內(nèi)的車墊座椅等燃燒物。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張金全．呂景亮.李忠義.汽車自燃報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016

[2]祝詩(shī)平．傳感器與檢測(cè)技術(shù)．中國(guó)林業(yè)出版社，2016

[3]林德杰．化工儀表及自動(dòng)化．機(jī)械工業(yè)出版社，2017

[4]Matt?Richardson,Shawn?Wallace著.李凡希譯.愛上?Raspberry?Pi[M].北京：科學(xué)出版社,2013.

作者簡(jiǎn)介：黃晶益，1997.12，男，漢，河南省信陽市商城縣，本科，河南理工大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器。