基于信息融合技术的复合式火灾探测器

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1、基于信息融合技术的复合式火灾探测器2009年2月第25卷第2期武警学院学报JOURNALOFCHINESEPEOPLE'SARMEDPOUCEFORCEACADEMYFeb.20o9Vol.25No.2基于信息融合技术的复合式火灾探测器•朱红伟（武警学院消防指挥系，河北廊坊065000）摘要:在火灾探测中对单一的火灾特征参数信息进行判断和识别的探测器,易受到环境的干扰,限制了其探测性能，系统的高误报率问题比较突出;复合式火灾探测器采用信息融合技术进行多火灾特征参数信息的判断和识别，提高了火灾探测的可靠性和准确性.介绍了复合式火灾探测器中多传感器的选择.结合火灾探测独特的三层结

2、构（数据层,特征层，决策层）讨论了数据融合技术在火灾探测系统中的应用,并对多传感器在数据层信息融合的模型结构进行了归纳.关键词:消防;火灾探测;多传感器技术;信息融合中图分类号：D631.6文献标识码:A文章编号:1008—2077（2009）02—0048—031引言火灾报警技术是一门跨学科的综合信息处理技术，它以信息论，系统论为理论基础，涉及到数学，物理，机械，电子，传感，计算机及数字信号处理，模式识别和人工智能等学科与技术，是一门实用性很强且交叉多种学科的新兴技术.火灾报警的根本目的是获取火灾发生时的相关信息，并进行处理，达到及时准确报警的目的，传统的探测方法仅仅通过采

3、集单一的火灾特征参数信息进行判断和识别，不可避免地会受到环境的干扰，限制了其探测性能，系统的高谋报率问题比较突出.近年来，多传感器信息融合技术・1获得了普遍的关注和广泛的应用，融合一词被众多应用领域引用•信息融合是利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析，综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程.多传感器数据融合系统与所有单传感器信号处理或低层次的多传感器数据处理方式相比，可以更大程度地获得被测目标和环境的信息•而火灾信号一般由烟，温，光，气等多种参数组成，复合式火灾探测器就是利用多种传感器对两个以上的火灾参数进行多元探测，将多种传感

4、器采集的信息进行融合，从而提高火灾探测的可靠性和准确性.收稿日期:2008—11—05作者简介:朱红伟(1974—)，男，河南新乡人，讲师，硕士.948?2数据融合技术在火灾探测器中的应用2.1传感器的选择和组合不同火灾的各种参量呈现岀不同的特征，选择合适火灾特征参量的传感器是火灾探测器设计的一项重要内容.火灾探测器的屮心元件是对火灾参量敏感的各种传感器，根据探测器的需要采用不同的传感器,目前主要的火灾探测器有:感烟式火灾探测器，感温式火灾探测器，感光式火灾探测器和可燃气体的探测器•这四种探测器对应了多种传感器，这些传感器从火灾参数的各方面对火灾进行全方位检测,基木上包含了火

5、灾信号全部源信息的釆集，但把这些传感器全部集成复合会使器件过于复杂而不实用，并且会增加课报,降低报警的准确率.因此，为实现火灾探测的目的，可根据探测场所的环境和要求选用多种传感器的组合构成复合火灾探测器•选用火灾传感器时应遵循的原则为:根据探测场所的环境和要求选用不同种类的传感器，充分发挥各个传感器的优势，取长补短,实现信息共享的多元探测(Multisensorbaseddetection)•目前，比较成熟的有光电感烟与半导体感温复合，光电感烟离子感烟与半导体感温复合，正在发展的光电感烟，半导体感温和一氧化碳传感复合等.2.2传感器信息的数据融合《武警学院学报｝2009年第2

6、期(总第152期)?防火技术?当选定了若干个火灾传感器以后，关键的问题就是如何将这些传感器探测的信息进行融合，以实现系统正常,高效的工作.多传感器数据融合系统是一种在更高层次上模仿人脑功能的系统，与单传感器信号处理或低层次的多传感器信号处理方式相比，能更有效的利用传感器的资源,协调优化是数据融合的核心•与经典信号处理方法相比，也有着本质的区别，关键在于它所处理的多传感器信息具有更复杂的形式，而且可以在不同的信息层次上出现，这些信息抽彖层次包括数据层，特征层和决策层•数据融合技术应用于火灾探测系统，就是利用其独特的三层结构,使系统层次化，齐种参数信息的组织更加清晰•其层次功能模

7、型如图1所示.数据层网『raJ,〜tl1_J决策输出图1火灾探测器层次功能模型221数据层数据层负责收集现场的各种参数信息,即火灾特征参量信息，并对这些信息进行预处理，主要包括保留信号的轮廓,滤除高频干扰，限幅，归一化，环境补偿,预判等•通过预处理，如果出现非平稳信号，即各参量的变化率超过相应阈值，则提示特征层提取信息•关于数据层对信息的融合的过稈和结构在下面的内容再作介绍.2.2.2特征层特征层将数据层送来的特征信息运用模式识别的方法进行融合,完成对目标对象特征的识别•阴燃火和明火作为火灾的两种状态，