基于多传感器信息融合的火灾预警系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201421203003河北工业大学硕士学位论文基于多传感器信息融合的火灾预警系统研究论文作者：张井超学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：仪器科学与技术指导教师：丁承君职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyFIREWARNINGBASEDONMULTI-SENSORINFORMATIONFUSIONSYSTEMRESEARC

2、HbyZhangJingchaoSupervisor:Prof.DingChengjunMarch2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位

3、论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要火灾是一种在时间和空间上失去控制的燃烧现象，它严重的威胁人类的生命和财产安全。火灾的随机性和复杂性，使得采用传统单一参量的火灾预警技术不能满足人们对火灾预警准确性的要求。针对这一问题，本文提出了基于多传感器信

4、息融合的火灾预警系统。首先，对火灾生成的机理和发展规律进行研究，通过对火灾特征的分析，选择CO浓度、温度和烟雾浓度作为火灾特征参量。该系统利用智能融合算法对CO浓度、温度和烟雾浓度进行融合分析，实现对无火、阴燃火和明火火情的识别。其次,人们生活的环境是复杂的，采用基于一种通讯方式的火灾预警系统不能满足所有的情况，故本文设计了多通讯方式的火灾预警系统。完成了火灾预警系统的整体结构的设计、火灾预警系统硬件设计、火灾预警系统软件设计和火灾预警系统上位机设计。其中火灾预警系统软硬件设计包括区域火灾探测器Zigbee节点、区域火灾探测器W

5、i-Fi节点、区域火灾探测器固定节点、火灾预警控制器、火灾应急报警装置的软硬件设计。再次，本文设计了木材阴燃火和木材明火火灾试验。设计了火灾试验环境，搭建火灾试验平台，完成了木材阴燃火和木材明火火灾试验数据采集，为下一步火灾预警算法研究提供数据支持。最后，介绍了BP神经网络、支持向量机(SVM)和极限学习机（ELM），设计了BP神经网络火灾预警算法、一对一支持向量机火灾预警算法和极限学习机火灾预警算法。利用试验得到的数据对三种火灾预警算法进行仿真对比分析，得到极限学习机火灾预警算法准确率高，泛化能力强。针对极限学习机稳定性较差这

6、一缺点，提出了核极限学习机(KELM)火灾预警算法。然而核极限学习机存在参数敏感性缺点，该设计采用改进粒子群算法对核极限学习机进行优化，提出了惯性粒子群优化核极限学习机火灾预警算法，通过仿真对比分析，证明了惯性粒子群优化核极限学习机火灾预警算法的优越性。关键词：火灾预警信息融合极限学习机核极限学习机粒子群算法IABSTRACTAfireisaburningphenomenonthatiswithoutofcontrolintimeandspace,whichisaseriousthreattohumanlifeandproper

7、ty.Therandomnessandcomplexityofthefiremakethefirewarningtechnologyusingthetraditionalsingleparametercannotmeetthepeople'srequirementoftheaccuracyoffireearlyalarm.Inviewofthisproblem,thispaperpresentsafireearlyalarmsystembasedonmulti-sensorinformationfusion.Firstly,th

8、emechanismoffiregenerationandthedevelopmentlawarestudied.Basedontheanalysisofthecharacteristicsofthefire,theCOconcentration,tempera