基于多传感器数据融合的图书储藏环境动态监测系统研究

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1、基于多传感器数据融合的图书储藏环境动态监测系统研宄摘要：环境条件是引发图书储藏劣化或损害的主要原因，包括温度、相对湿度、污染气体、光辐射、霉菌等环境参数因素。因此，对图书馆书籍储藏环境的有效监测和控制，最大限度地抑制和减缓环境因素对图书的破坏作用，是预防性地从源头上保护图书书籍的关键，也是当今世界古籍科学保护领域的发展趋势。本文提出一种基于多传感器数据融合的图书储藏环境动态监测方法，进而使得大量图书的储藏环境达到最优的目的。因此，实现图书储藏环境动态监测具有十分重要的现实意义和研究价值。关键词：图书储藏；多传感器；数据融合；环境动态

2、监测我国众多图书馆、博物馆、纪念馆储藏着大量书籍，是我国珍贵文化遗产的重要组成部分。如果长期储藏过程中保管方法不得当，会使我们宝贵的图书质量受到严重损害。尽可能的加强图书书籍储藏环境监测、调控、评价工作，预防性地从源头上保护我们宝贵的文化知识海洋，尽可能延续其寿命，是一项我国图书科学保护十分迫切、艰巨而长期的任务，具有重要的现实意义和深远的战略意义。实现图书储藏环境监测及调控的可靠性，首先体现在采用多个传感器全面采集图书储藏环境动态变化信息，并用智能技术处理传感器提供的图书储藏环境动态变化信息。多传感器信息融合技术应用于图书储藏环境

3、动态监测系统，可以大大地提高整个系统的智能性，有效地提高图书储藏环境动态监测的灵敏度，从而实现图书储藏环境的有效监测和调控。1系统融合结构设计多传感器数据融合就是综合利用多传感器信息，采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器检测数据，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，通过它们之间的协调和性能互补的优势，克服单个传感器的不确定性和局限性，提高整个传感器系统的有效性能，获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策与估计，使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。由于图书储藏环境动态监测系统与温湿度、光强度、灰尘、烟雾、有害气

4、体等诸多因素有关，我们对以上参数进行数据检测、特征量提取与数据融合。基于多传感器数据融合的图书储藏环境动态监测系统中选用了Sensirion盛思锐数字式温湿度传感器SHT75,ROHM原装BH1750FVI光强度传感器，日本GP2Y1010AU0F粉尘传感器及MQ-2型烟雾传感器；系统选取各功能传感器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性高。通过选取不同功能传感器对图书储藏环境的多参数进行实时监测，配以智能判别技术，可以达到提前预测调控、提高可靠性的目的。2图书储藏环境动态监测的数据融合方法2.1同类传感器融合方法多传感器数据融合方法有加

5、权平均法、卡尔曼滤波、贝叶斯估计、统计决策理论、产生式规则、模糊逻辑、Shafer-Dempster证据推理、神经网络等。本文系统的同类传感器信息进行数据融合方法采用自适应加权融合估计算法［5］，它的模型如图2所示。这种数据融合方法不要求知道传感器测量数据的任何先验知识，只是靠传感器所提供的测量数据，就可得出均方误差最小的数据融合值。由于各传感器测量环境动态变化，使得系统中各传感器在不同时刻采集数据和实际值有一定的误差，该算法根据总均方误差最小这一最优条件下，根据同类传感器在各时刻所得到的测量值以自适应的方式寻找其对应的权值，可使融

6、合后的局部估计的达到最优。2.2模糊推理技术同类传感器采集信息的数据融合方法采用自适应加权融合估计算法，以充分提取同类传感器检测对应参数信息特征；融合处理后的传感器信息和图书储藏环境调控模型进行参考比较，再经过模糊推理系统推理，及时掌握环境动态信息，以便作出报警和预测调控。当判断有参数信息超过设定值，可通过警示灯或警铃等工具对工作人员进行提示；同时可以根据系统已设计好的联动逻辑关系，根据图书储藏环境动态变化情况，系统自动启动各参数调控机制，实现环境的自动调节。3结论本文系统将多个不同功能传感器组合使用，对图书储藏环境动态监测过程中如

7、温湿度、光强度、灰尘量、烟雾浓度等多个参数进行探测，对同类功能传感器采用自适应加权融合估计算法进行数据融合，配以智能模糊判别技术，弥补了单支传感器对图书储藏环境信息测量的局限性和片面性。系统设计选取具有灵每女度高、响应速度快、稳定性高的Sensirion盛思锐数字式温湿度传感器SHT75、ROHM原装BH1750FVI光强度传感器、日本GP2Y1010AU0F粉尘传感器及MQ-2型烟雾传感器对图书储藏环境特征进行有效监测，有效地提高了系统对环境各参数探测灵敏度，通过反复的模拟实验和图书储藏所需的环境条件，建立初步的储藏环境动态变化预

8、报模型。本文引入多传感器数据融合技术的图书储藏环境动态监测系统是对当前社会数字化时代中图书馆、档案室等中重要档案及书籍长期储藏环境实时动态监测的一种智能化改进和完善，具有十分重要的现实意义和应用价值。参考文献[1]Sensirion.