智能电子鼻对煤矿火灾预报气味识别的研究.pdf

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1、2010年第29卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)21智能电子鼻对煤矿火灾预报气味识别的研究曾峰，赵国强，宋占魁(辽宁工程技术大学电气与控制学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：设计一种基于模糊神经网络的自适应电子鼻。并根据不同温度下煤矿中的混合气味成分的不同进行成分模拟实验。通过Matlab仿真，验证了该方法的可行性，由于应用模糊神经网络控制算法，从而使它具有自适应能力和容错能力，并对混合气味进行不断学习。实验结果表明：该电子鼻不仅具有辨识的快速性，还提高了自适应

2、辨识精度，从而能够准确做出预报。关键词：传感器；模糊神经网络；电子鼻；自适应；火灾预报；气味识别中图分类号：TP183文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)07-0021-03Research0nintelligentelectronicnoseforsmell●1J●m』●●■m

3、．lcIennIlCatl0nlnC0aItlre10reCaStZENGFeng，ZHAOGuo—qiang，SONGZhan—kui(SchoolofElectricalandControl，LiaoningTechnicalU

4、niversity，Huludao125105，China)Abstract：Inordertoavoidandpredictaccidentsinadvanceincoalmine．aself-adaptiveelectronicnosebasedonfuzzyneuralnetworkwasdesigned．Accordingtodifferentcompositionofmixedgasunderdifferenttemperaturesincoalmine，simulationexperimentswerecarrie

5、dout．ThefeasibilityofthismethodisverfiedbyMatlabsimulation．Itisduetoapplicationoffuzzyneuralnetworkcontrolalgorithm，thatmakingithascapabilityofselfadaptive，fault—tolerance，andcontinouslearningonmixedsmel1．Experimentalresultsshowthattheelectronicnosenotonlyhasrapidid

6、entificationcapability，butalsoimprovetheself-adaptiveprecision．Asaresult，itcanmakepredictionaccurately．Keywords：sensor；fuzzyneuralnetwork；electronicnose；selfadaptive；fireforecast；odorrecognition0引言1智能电子鼻的结构与原理煤矿火灾是煤矿生产中的主要灾害之一，与煤尘、瓦斯1．1智能电子鼻结构爆炸的发生常常是互为因果关系，是酿成煤矿重大恶

7、性事本智能电子鼻主要由气体传感器阵列和模糊神经故的原因之一。我国是矿井火灾比较严重的国家之一。为网络(数据处理)软件构成。传感器阵列相当于嗅觉感受了防范事故的发生，必须采取有效措施，而电子鼻是一种由细胞，产生感应信号，模糊神经网络相当于人的大脑，具有传感器阵列结合一定的模式识别算法组成的气体分析仪分析、判断功能，它主要对混合气体进行成分分析，进行快速辨识，从而得到可靠结论，进行预警，如图l所示。器。本文电子鼻是由多只气体传感器组成的阵列和神经网络进行辨识两大部分组成，它通过模仿人类嗅觉系统功能，信信微控制器／微盘上理=气体传感

8、嚣2A／D气——^号一号一器(模糊神经网络对环境所产生的特征气味模式进行实时的分析检测。煤矿蚀=气体传感器3——采’放_’转—算法实现一模式信=集大粳火灾的发生是由各种因素共同促成，易燃物气体成分比例号识别)一和温度、湿度比例共同作用，当混合气体各个成分达到一定图1智能电子鼻的结构比例，就处于危险阶段，此时是事故的高发期。基于模糊神Fig1Structureofintelligentelectronicnose经网络的电子鼻通过对矿井下实时动态的气体成分进行辨1．2智能电子鼻原理识分析，可有效地预判火灾事故，提高预警机制，降低

9、事故智能电子鼻是应用传感器和模糊神经网络算法来发生几率。模仿实际生物嗅觉的仿生型仪器，如图l所示，混合气体进收稿日期：2009—10-3022传感器与微系统第29卷入气体传感器阵列后产生响应信号，传感器响应信号经处E÷[mi-mjI—r]·c4理电路进行放大、缓冲和数模转换等