基于树莓派的汽车自燃检测设计

【摘要】随着时代的发展人们越来越富有，许多人的家中都购置了汽车作为代步工具。汽车在给人们的生活带来诸多便利和情趣的同时，有时也会成为危险的潜在杀手如汽车自燃。本文通过控制检测系统使用各种传感器来检测汽车自燃前的一些特征，然后将这些特征信息通过CNN卷积神经网络训练后的模型后送给以树莓派为核心的处理系统判断是否出现火灾。

【关键词】汽车自燃CNN卷积神经网络树莓派

1 汽车自燃原因分析

汽车在自燃之前会在一定的时间内有一些征兆例如在短時间内局部温度的过度升高、车内车上物品在燃烧出现明火之前会产生一些黑烟和含有二氧化碳、二氧化硫、甲醛等有毒气体、汽车启动突然出现困难或行驶中抖动明显加剧、.汽车耗油量比平时突然增大，且没有其他方面的原因、发动机积垢过多等。汽车自燃一般有以下的原因：一是汽车的油路出现问题，造成漏油、漏液，二是是车辆电线老化或者接驳不当造成短路或产生火花，三是由于高温引起易燃物品的燃烧，四是由于车辆撞击，或者机件故障引起火灾，五是发动机油泥堆积过多，夏季高温加上发动机高温，导致油泥因高温而自燃。本次课程设计就是利用这些汽车自燃之前的征兆，利用多种传感器进行创新设计，设计一种对汽车状态实时检测并能提前警示驾驶人可能出现的汽车自燃，以减少人们的财产损失和防止更大的灾情出现。

2 基于树莓派的汽车自燃检测整体设计

针对这些自燃原因和自燃前出现的征兆本次设计主要内容为：利用热电式（例如热电偶）传感器对汽车发动机舱异常温度进行检测、利用红外传感器监测汽车整体结构中本不应该出现的热源、利用气敏传感器对明火出现前有害气体的扑捉、振动传感器监测发动机异常抖动并记录等，基于这些传感器加之一个中央控制单元（可用树莓派、stm32单片机等作为处理核心）给用户创建一个个性化、能及时预警或者根据车辆的以往状况预测可能出现的汽车自燃的系统。并且根据需要在汽车的燃油箱和发动机舱内加装控制部件杜绝在汽车自燃后事态的进一步发展。

本设计在于系统利用各种传感器在日常对汽车进行各种数据的收集建立一个根据汽车本身和车主人的行车习惯的动态数据库，加以利用如今的人工智能系统的成果对预警系统进行训练使其有可能在发现汽车自燃前的征兆之前能预测出汽车即将出现的险情。

本系统要实现的目标为：由以往数据结合智能云端训练好的模型能及时预测实时车辆的状况，如不能预测即将出现的险情也会立即检测汽车自燃前的征兆立刻连接车内播报系统向正在行车的车内人员通报或者通过随之设计APP远程向车主发出警告信息并采取相应的措施控制火情，如下图所示系统组成。

当各种传感器采集完信息并通过相应的传感器电路将之转换为电信号后，需要有控制存储单元对这些信号进行存储并判断，然后再根据判断的结果对外发出控制指令，核心处理系统的作用就是接受并处理来自各种传感器传来的电信号，进行数据的比对、核验、判定，而后对外执行器件发出指令控制。

3 系统传感器控制设计

树莓派做为核心的控制存储处理单元，它通过GPIO口分别与热电偶传感器、红外传感器、气敏传感器、振动传感器的输出端通过中间电路进行相连，在系统运行初期接受各种传感器传来的数据信息，通过数据的积累加以PC辅助，利用CNN卷积神经网络深度学习算法，对系统进行训练提高其识别隐患的准确率，通过对实时的数据分析预测汽车可能出现的险情。树莓派的GPIO口还可与执行部件电路相连，当其在预测出或者检测出汽车自燃前的征兆后连接车内广播系统对车内人员进行通报，对于静默的汽车通过云端运行的APP向车主通报警告。当检测识别到正在行车过程中的驾驶人员未采取措施或者车内无人处于静默状态并确切检测到自燃前的征兆时，树莓派会自发的向外发出指令，系统会使车辆自动减速，切断油料供给并对油料箱进行保护，对发动机进行降温处理，如检测到是电路出现燃烧问题则控制悬于上端的二氧化碳灭火器进行灭火器进行灭火处理，遏制火焰燃烧到车内的车垫座椅等燃烧物。

【参考文献】

[1]张金全．吕景亮.李忠义.汽车自燃报警装置的设计．产业与科技论坛，2016

[2]祝诗平．传感器与检测技术．中国林业出版社，2016

[3]林德杰．化工仪表及自动化．机械工业出版社，2017

[4]Matt?Richardson,Shawn?Wallace著.李凡希译.爱上?Raspberry?Pi[M].北京：科学出版社,2013.

作者简介：黄晶益，1997.12，男，汉，河南省信阳市商城县，本科，河南理工大学，测控技术与仪器。