近年來,火災對人們的生命財產(chǎn)安全造成的危害總體上呈上升趨勢,發(fā)生在住宅內(nèi)的火災造成的死傷人數(shù)比例最高,并且目前城市建筑規(guī)模越發(fā)龐大,功能愈加復雜,智能化程度不斷提高。在此背景下,如何將住宅內(nèi)的火災消滅在萌芽狀態(tài)成為急需研究的重點內(nèi)容,目前市場應用的火災探測器多是基于單一傳感器及簡單的算法對火災進行判斷,在應用中仍存在較高的誤報率和漏報率。因此,本文提出一種多傳感器信息融合的智能火災探測系統(tǒng),旨在提高對火災識別的及時性和準確性。針對單一傳感器誤報率、漏報率高的問題,利用煙霧傳感器MQ-2、CO氣體傳感器MQ-7、溫度傳感器DS18B20、紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M成了多傳感器系統(tǒng),結合單片機微控制器設計了下位機硬件系統(tǒng),并通過CC2530模塊實現(xiàn)了上位機與下位機之間的無線通信�；贙eil軟件,以STM32單片機為核心設計了下位機的軟件系統(tǒng),包括主程序設計、DS18B20模塊程序設計、A/D采集模塊程序設計和通信模塊程序設計;基于MATLAB和LabVIEW軟件,以PC機為核心設計了上位機軟件系統(tǒng),實現(xiàn)了實時顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理與實時報警等功能。根據(jù)多傳感器信息融合相關理論設計了火災探測系統(tǒng)的整體算法結構模型,采用單片機對采集到的傳感器信號進行限幅、歸一化等預處理,完成系統(tǒng)的信息層融合,進而將預處理后的信號發(fā)送至上位機;基于MATLAB軟件完成了BP神經(jīng)網(wǎng)絡融合器和模糊推理系統(tǒng)的設計,通過上位機對底層數(shù)據(jù)的處理完成系統(tǒng)的特征層融合;根據(jù)特征層融合的結果并結合火災信號持續(xù)時間,生成多級判據(jù),得出環(huán)境中的火災探測結果,并實現(xiàn)火災報警,完成火災探測系統(tǒng)的決策層融合。針對目前智能火災探測技術的研究多是通過仿真完成,最后進行了火災樣本的采集、模擬火災響應時間實驗以及抗干擾實驗�；馂臉颖緸樯窠�(jīng)網(wǎng)絡的訓練和模糊推理系統(tǒng)的設計提供了依據(jù);通過火災響應時間實驗,并與市面上的一種獨立型煙溫復合火災探測器進行對比,說明了火災探測系統(tǒng)對火災響應的及時性;通過抗干擾實驗,驗證了火災探測系統(tǒng)良好的抗干擾能力。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU892;TP212
【部分圖文】：

數(shù)雖然存在較大的波動，但是總體呈上升趨勢，這說明隨著社會的進步，火災發(fā)生的頻次和火災的危害性反而增加了。如圖1-1所示，本文根據(jù)中國應急管理部消防救援局官網(wǎng)的數(shù)據(jù)繪制了從1979年至2017年的火災起數(shù)和直接財產(chǎn)損失的變化情況折線圖，其中在2008年至2017年的近十年間，我國年均火災發(fā)生次數(shù)達24萬起，造成死亡1490人，受傷947人，導致的直接經(jīng)濟損失達30.87億元。而2013年至2017年發(fā)生在居民住宅及宿舍的火災導致的死亡人數(shù)分別為1215人、1394人、1494人、1269人和1317人[1]，分別占總死亡人數(shù)的57.5%、76.8%、78.7%、80.2%和94.7%，這說明住宅火災對人們的生命安全造成的威脅比例最高且呈上升趨勢。特別是隨著近幾年我國城市化水平的持續(xù)提高，城市規(guī)模持續(xù)擴大，建筑越來越龐大，功能愈加復雜，導致這些大型建筑及住宅的火災危險系數(shù)不斷提高，一旦發(fā)生了火災若不能及時準確地發(fā)現(xiàn)火源并撲滅便會很容易對人們的生命和財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。因此，如何及時準確地探測到住宅內(nèi)的火源，將火災造成的生命財產(chǎn)損失降至最低是火災預防技術領域急需研究的重點內(nèi)容。

3.1 檢測傳感器選型3.1.1 溫度傳感器的選型分析目前，溫度傳感器使用較多的有 DS傳感器和 LM35 模擬溫度傳感器，其中 TC信號，經(jīng)過 AD 轉換，再通過特定的電壓而 DS18B20 直接輸出的是數(shù)字信號，無需現(xiàn)與微處理器的雙向通訊，并且市場上板考慮，本文選用 DS18B20 傳感器作為本系本系統(tǒng)溫度傳感器模塊采用的是如圖電路如圖 3-2 所示，該芯片配置了板載電VCC 和 GND 分別接電源正負極，DQ 與單環(huán)境溫度。

低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器減法圖 3-3 DS183.1.2 紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x型分析本系統(tǒng)采用如圖 3-4 所示的板載紅外要工作元件是一個紅外接收管，能夠探測到探測角度為 60 度左右，輸出形式有 DO 數(shù)電壓為 3.3V~5V。
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