Detekcja dymu i czarnego dymu RK3588 z alarmem MCP2221A: studium przypadku

Studium przypadku już wkrótce

Firma Beijing Winge Technology Co., Ltd. dostarczyła jednokanałowy przemysłowy system monitorowania dymu na komputerze RK3588 Ubuntu Edge. Najpierw mały model ONNX MobileNetV3 ocenia trzy kolejne obrazy. W ciągu dnia drugi etap klasyfikuje wykryty dym jako czarny, nieczarny lub nieokreślony. Jeśli warunek czarnego dymu pozostaje spełniony przez czas potwierdzenia, MCP2221A GPIO wysyła skonfigurowany poziom alarmu.

Dostawa obejmowała model, łączność RTSP, konsolę internetową, testy obrazu i wideo, instalację systemd/Nginx, integrację GPIO, pakiet ARM64, kopię zapasową wycofania, sumy kontrolne i testowanie urządzenia. „Czarny dym” oznacza tutaj kolorową etykietę związaną z projektem, a nie poziom Ringelmanna, stężenie substancji zanieczyszczających czy oficjalną ocenę emisji.

Sytuacja wyjściowa

Kamera przemysłowa powinna być podłączona do komputera RK3588 w kontrolowanej sieci LAN. Podgląd i ocena dymu powinny być uruchamiane lokalnie. Dodatkowo wymagane były konfigurowalne poziomy wysokie lub niskie na MCP2221A GP0-GP3 dla sterowników PLC, przekaźników lub urządzeń sygnalizacji wizualno-akustycznej.

Zakres wykraczał zatem poza model klasyfikacji: dekodowanie wideo, wdrażanie ARM64, automatyczne uruchamianie usług, konfiguracja przeglądarki, obsługa błędów, oddzielenie wyników testowych i bieżących, materiały instalacyjne i wycofywanie zmian. Docelowymi środowiskami były RK3588, Ubuntu 22.04 ARM64, Nginx, Gunicorn, OpenCV DNN i ONNX.

Zakres dostawy

element konstrukcyjny	Treść
Poziom dymu	Trzyramkowy MobileNetV3, mała klasyfikacja ONNX
Poziom koloru	Dym czarny, dym nieczarny i przez czas nieokreślony w ciągu dnia
Wideo	RTSP, HTTP lub plik lokalny z podglądem MJPEG
Konsola internetowa	Adres URL strumienia, algorytm, próg koloru, pin GPIO i poziom aktywny
Testowanie mediów	Testy obrazu i wideo z opcjonalnym złączem MCP2221A
Wyjście alarmowe	GP0-GP3, aktywny wysoki lub aktywny niski
Operacja	Nginx, Gunicorn, systemd, udev, kontrola stanu, statyczny adres IP i wycofywanie
Artefakty	Pakiet ARM64, modele, skrypty, testy, dokumenty i SHA-256

Architektura techniczna

Łańcuch przetwarzania: kamera przemysłowa lub przesłane media → dekodowanie OpenCV/FFmpeg → tymczasowa klasyfikacja dymu z trzema klatkami → ochrona stałego widoku i błędnego obrazu → ocena kolorów w ciągu dnia → ciągłe potwierdzenie → MCP2221A-GPIO → stan sieci i logi.

Na RK3588, OpenCV DNN ładuje model ONNX; PyTorch nie jest tam wymagany. Nginx zapewnia dostęp do sieci LAN HTTP, Gunicorn po prostu słucha 127.0.0.1:8000. Poniżej zastosowanie i modele /opt/smoke-control, trwałe ustawienia w obszarze /var/lib/smoke-control/config.json; smoke-control.service rozpoczyna się automatycznie.

Dwustopniowa decyzja i alarm

W pierwszym etapie oceniane są trzy kolejne obrazy. Etap kolorowy działa tylko po sygnale dymnym. Dostarcza w ciągu dnia black_smoke, inny niż czarny dym lub nieokreślony. W nocy wykrywanie dymu pozostaje aktywne, ale kolor jest taki sam unknown_night emitowany i nie uruchamia czujnika czarnego dymu.

W przypadku alarmu musi zostać spełniony jednocześnie dym, czarny kolor dymu, skonfigurowany próg koloru i czas potwierdzenia. Baza projektu wykorzystuje dwie sekundy. Testy przesyłania mogą pozostać oddzielone od działającego GPIO; Jeśli sprzęganie zostanie wyraźnie aktywowane, poziom testowy zostanie utrzymany, a następnie przywrócone zostanie automatyczne sterowanie na żywo.

Problemy terenowe i poprawki

W widoku stałym występowały ciemne meble, odbicia szkła, statyczne ciemne sceny, czarne obrazy testowe, grafika binarna, zaszumione czarne obrazy i ciemne gradienty. Dodano zweryfikowane tło, zamrożenie związane ze strukturą, czarną ramkę, grafikę binarną, nieruchomą klatkę na żywo i pełną ciemną klatkę.

Ogólna zasada ciemności ma zastosowanie tylko do średniej wartości szarości wynoszącej co najwyżej 24 i 99. percentyl co najwyżej 50. Podczas ponownego sprawdzania 1.760 Były czytelne obrazy projektu 0 Uderz. Najciemniejszy znany pozytywny obraz czarnego dymu miał średnią 19,32, ale 99. percentyl 62 i nie został odrzucony.

W przypadku czarnego dymu na jasnym tle wymagana jest przynajmniej starsza zasada 14% ciemne piksele; w 37-sekundowym filmie były rzeczywiście 9,03%–11,38% wcześniej. Nowy dolny limit 8% dotyczy tylko tła P90 250, a nie w zwykłych ciemnych scenach.

Wyniki testu

Wartości pochodzą z wewnętrznych zapisów projektu z okresu od 26 do 29 lipca 2026 r. Dotyczą one wymienionych wersji, modeli, próbek, urządzeń i metod i nie stanowią ogólnego wskazania dokładności dla żadnej lokalizacji.

Egzamin	Wynik i stan
Film klienta	37 s, 1024×540, 30 kl./s, 1110 klatek, 74 próbki w odstępach 0,5 s
Wynik urządzenia	Dym 74/74, czarny dym 73/74, symulowany alarm spełniony
Limit wydatków	Z tą akceptacją `output_isolated=true`, GPIO nieaktywne
v1.9.4 Regresja	TP 57, FN 8, FP 2, TN 83; brak dodatkowego FP do bazy
wersja 2.0.3 lokalna	Zaliczony 70 testów plus 18 podtestów
Regresja ciemnego obrazu	13 czarnych, prawie czarnych, hałaśliwych i gradientowych wariantów pozostało „bez dymu”
Kontrola wsteczna	Nowa reguła całkowitej ciemności trafiła do 0 z 1760 obrazów
Testowanie ciemnego urządzenia klienta	Trzy obrazy szumu/gradientu nie aktywowały sprzężonego wyjścia
Pozytywny czarny dym	Dymienie 98,53%, barwa 99,99%, uzyskano wynik pozytywny
Stan końcowy na żywo	Sześć próbek: strumień podłączony, brak dymu, brak alarmu, GP0 niski
Integralność pliku	Dopasowano SHA-256 czterech zmodyfikowanych plików; Usługa aktywna/włączona

Wynik projektu

Łańcuch end-to-end od wnioskowania RTSP i ARM64 do dwustopniowej decyzji i wyjścia GPIO.
Centralne zarządzanie strumieniem, algorytmem, progiem, pinem i poziomem aktywnym w konsoli internetowej.
Wyraźne oddzielenie między testowaniem multimediów, monitorowaniem na żywo i wyjściem sprzętowym.
Testy regresyjne dla ciemnych scen, czarnych obrazów, grafiki binarnej, szumu, gradientów i jasnego tła.
Pakiety, modele, skrypty instalacyjne, testy, dokumenty, skróty i punkty wycofania.

Odpowiednie zastosowania

Prototypowanie i badania techniczne stałych widoków monitoringu dymu w obiektach przemysłowych.
Widzenie brzegowe i kontrola sieci LAN na komputerach RK3588 ARM64.
Wdrażaj decyzje wizualne w sterownikach PLC, wejściach przekaźnikowych lub sygnałowych.
Lokalny monitoring jednokanałowy ze zmniejszoną potrzebą przesyłania surowego wideo.

Limity dostaw i ryzyko

System nie jest legalnym urządzeniem do pomiaru emisji. Nie podaje poziomu Ringelmanna ani stężenia substancji zanieczyszczających i nie zastępuje testów środowiskowych, certyfikacji ani oceny regulacyjnej. Ekspozycja, balans bieli, kompresja, pogoda, światło, tło, kąt widzenia i odległość wpływają na kolor.

MCP2221A zapewnia jedynie poziomy logiczne i nie steruje bezpośrednio żadnym obciążeniem wysokoprądowym. W przypadku sterowników PLC wymagane są przekaźniki, światła lub syreny, sterowniki lub transoptory zgodnie z wymaganiami dotyczącymi napięcia, prądu, izolacji i bezpieczeństwa, a także odbiór elektryczny na miejscu.

Konsola podstawowa jest przeznaczona do kontrolowanej sieci LAN. Wdrożenie publiczne wymaga uwierzytelniania, kontroli dostępu, protokołu HTTPS, ochrony danych z kamery i maskowania protokołów. Przed rozpoczęciem produkcji należy określić zestaw danych dotyczących lokalizacji oraz kryteria precyzji, wycofania, fałszywych alarmów, pominięć, odzyskiwania, długiego okresu i ponownego uruchomienia.

Często zadawane pytania

Jak określa się czarny dym?

Najpierw wykrywany jest dym z trzech klatek, a następnie kolor w ciągu dnia. Dym, czarny dym, próg i czas potwierdzenia muszą być spełnione razem.

Czy czarny dym w nocy jest sklasyfikowany?

Baza dostaw wykrywa dym tylko w nocy i dostarcza unknown_night dla koloru. Klasyfikacja kolorów nocnych wymaga własnych danych i zasad akceptacji.

Czy to inwigilacja Ringelmanna?

Nie. Czarny dym to wizualna kolorowa etykieta; Poziom Ringelmanna, stężenie cząstek lub wynik legalnej emisji nie są wyprowadzane.

Czy można podłączyć kamerę i sterownik PLC?

Po sprawdzeniu RTSP/HTTP, kodeka, rozdzielczości, FPS, specyfikacji elektrycznej sieci i sterownika PLC. Wyjście MCP2221A wymaga odpowiednich sterowników i izolacji.

Czy należy ponownie przetestować kolejne RK3588 urządzenie?

Tak. System operacyjny, OpenCV/FFmpeg, strumień, sieć, temperatura, obciążenie i kąt widzenia mogą zmienić wynik i stabilność. Należy powtórzyć budowę, funkcję, fałszywy alarm, pominięcie, wyjście i przebieg wytrzymałościowy.