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火灾报警体系中信息交融技能的剖析及使用消防全国
来源:未知 作者:admin 发布时间:2018-09-11 13:44 浏览量:

  火灾报警体系中信息交融技能的剖析及使用消防全国

   1 概述

   自上世纪八十年代以来,跟着核算机技能的迅速开展和遍及,火灾报警技能已经成为一门跨学科的归纳信息处理技能,它以信息论、体系论为理论基础,触及到数学、物理、机械、电子、传感、核算机及数字信号处理、模式辨认和人工智能等学科与技能,是一门实用性很强的新式技能。火灾报警的底子意图是获取火灾发作时的相关信息,并进行处理,到达及时精确报警的意图,但在火灾发作的进程中信息多,层次纷歧,怎么对许多信息进行处理和归纳运用是往后火灾报警技能需求要点研讨的问题。

   2 火灾报警中信息分类和归纳运用

   2.1 火灾报警中信息分类

   在火灾发作的进程中,能够运用的信息许多,下面临这些信息进行简略归类[1,2]。

   (1)温度:火灾发作的显著特色就是温度的反常改变,因为火灾发作时,开释许多的光和热,使周围的环境温度急剧升高。

   (2)火焰光谱:它首要由火热微粒的光谱辐射和焚烧气体(首要是CO和CO2)的特征、辐射所构成。前者的光谱形状可用普朗克辐射规律作近似数学描绘,后者的光谱则呈现为带状,且为焚烧火焰所特有。它比火焰中其它原子、分子或基团所宣布的线状或带状光谱具有肯定大的辐射强度。以火热微粒辐射信号进行火灾勘探,若充沛留意其光谱特征并加以运用,在某种程度上可辨认环境中的相关搅扰要素,进步勘探的精确性。

   (3)气体浓度:在放热阶段,可燃气体许多开释,呈现随同更多的烟雾,但显然会遭到气体自身的分散速率及气体周围环境状况的影响。

   (4)其它信息:如焚烧音、火焰能量辐射、湿度等。

   以上几种信息是依据电机状况的物理特征来区分的,这仅仅对火灾中可用信息的一个很大略分类。对这些信息的再作进一步处理之后还能够构成描绘信息(如烟雾浓度的大、中、小)、逻辑型信息(温度高1、低0)等类型。这些信息从不同旁边面、不同程度和不同层次反映了火灾发作的状况,假如能充沛加以运用,就能够进步报警的精确度和牢靠性。

   2.2 火灾报警是一个信息归纳运用的进程

   在实践进程中往往仅仅对火灾信息中的一种或几种进行多层次、多视点的剖析和调查,从中提取有关火灾的物理特征,比方运用温度传感器对火灾信息进行特征提取,因为信号类型单一,能够供给的信息较少,因此很难作出精确的判别。但假如将火灾中的烟雾信号归纳加以考虑,即一起运用感烟传感器收集火灾烟雾信息,那么就能对火灾进行相对较精确的判别。尽管有时运用一种信息能够判别火灾,但在许多的状况下得出的成果并不牢靠。因此,在火灾报警中应充沛运用各种信息,而不该仅局限于一种信息进行特征的提取与辨认,因为从火灾判别的视点来看,任何一种信息都是含糊的、不精确的。任何一种确诊方针,单用一方面信息来反映其状况行为都是不完整的,只要从多方面取得关于同一方针的多维信息,并加以交融运用,才干对火灾进行更精确更牢靠的监测。

   3 根据信息交融的火灾报警技能

   3.1 信息交融技能的布景和特色

   多源信息交融技能是一种将各种途径、消防安全考试简答题模仿试题及答案(四)消防全国。恣意空间、恣意时刻上获取的信息作为一个全体进行归纳处理的技能。尽管人类在社会实践中,一向都在自觉地把各种信息进行归纳处理,可是将信息交融作为一门专门的技能进行研讨,还只要二十年左右的前史,其最早使用于航空电子学上雷达方针辨认问题,首要使用于军事、航天航空、遥感、机器人等范畴,1988年美国国防部将它列为22项要害技能的第13项,英、法等国也先后投入许多的人力、物力进行研讨。现在,信息交融技能研讨首要集中于多传感器数据的交融,其逐步推行并使用到智能制作、进程监测、设备的毛病确诊、资料处理以及经济和人为体系等研讨范畴。

   多传感器信息交融之所以被广泛地研讨是因为它与单一传感器信息运用比较具有如下特色[3,4]:

   (1)容错性。在单一传感器呈现差错或失效的状况下,体系仍能正常牢靠地作业。

   (2)互补性。各传感器除供给方针的共性反映外,还供给与各传感器自身有关的特性反映,因此运用信息交融就能完成不同传感器之间的信息互补,然后进步信息的运用率、削减体系知道的不正确性。

   (3)实时性。能以较少的时刻获取更多的信息。大大进步体系的辨认功率。

   3.2 根据信息交融火灾报警的考虑

   3.2.1 传统的单参量剖析办法仍存在的难点

   (1)因为各种原因,发作一些和火灾发作时物理特征类似的虚伪现象,归纳起来有以下几种状况:①水蒸气,它的发作伴跟着温度的升高和许多的烟雾;②吸卷烟发作的烟雾和火灾发作的烟雾在粒谱特征上非常挨近,感烟勘探(特别是传统式的勘探器)很难辨认,常常引起误报;③清扫房间引起的尘埃;④运用空谐和取暖设备,形成气温的剧烈改变;⑤电磁环境对感烟传感器的影响;⑥布景噪声的影响。如:因为空调好久未用,落了不少的尘埃,在运用时,空调直接把尘埃吹进了感烟传感器,烟尘颗粒巨细与烟雾的巨细附近,用传统的剖析办法就存在不可避免的误报警。

   (2)当多种虚伪火情一起存在,使单参量剖析底子无法精确地检测和判别。

   因为火灾报警技能最底子的意图是充沛获取特征信息,并及时精确的作出判别。要处理以上存在的问题,信息交融的思维供给了一条思路。也就是说,根据信息交融的思维,获取多源信息进行交融并加以运用,完成对火灾的精确判别。

   3.2.2 约束信息交融技能在火灾中使用的原因

   从传感器收集的信息到提取特征信息并进行判别决议计划是一个典型的包含信息处理、信息交融运用的进程,尽管信息交融技能在许多范畴被广泛的研讨使用,但在火灾报警方面,该技能的研讨和开展还停留在较低水平,笔者以为首要是以下几个原因约束了信息交融

   技能在火灾报警中的使用:

   (1)多源信息交融必定触及多源信息的获取,而获取多源信息将大大添加信号测验体系的复杂性,这种要求与客户的要求是相对立的,许多客户所需求的是一个价格相对低价、牢靠性好的报警体系,这种需求对多源信息的获取发作了约束;

   (2)当时火灾报警中缺少有用的多源信息交融处理的战略和计划,本文将在这一方面作一讨论;

   (3)核算量问题。信息维数的添加将意味着核算进程的复杂性和核算量的添加,关于报警体系来说,人们寻求的是实时判别处理,即便对抱负的判别处理也不期望消耗太多的时刻,因此削减因为信息维数添加引起的核算量添加是一个值得深化研讨的问题;

   (4)关于勘探器获取的有限信息,怎么充沛运用以获取更精确的物理特征也是火灾报警的难点。

   3.2.3 火灾报警中运用信息交融技能应侧重处理的问题

   (1)怎么挑选反映火灾特征的状况信号和参数,即参数优化;

   (2)怎么处理多传感器收集的信号,即特征提取;

   (3)怎么挑选较优的信息交融算法和交融进程,即信息交融的战略和计划;

   火灾报警技能是一门多学科穿插技能,跟着核算机及人工智能的开展,以常识处理为中心,信号处理、建模处理与常识处理相结合的信息交融技能是火灾报警体系的开展趋势。

   3.3 一种信息交融办法的提出

   信息交融技能触及信号处理、模式辨认、推理决议计划这三大进程[5,6],文献[7]较具体的研讨了多传感器信息交融体系的一般结构,并提出了改善传感器信息交融潜能的改善体系和使用实例。一般来讲,人们从信息的笼统程度大将信息交融分为三个层次:信号级交融、特征级交融和决议计划级交融。在火灾报警范畴,用得最多的是第二个和第三个进程,即从反映火灾信息的原始数据中提取信息特征,然后由专家体系进行确诊决议计划推理,以完成火灾报警的智能化,根据以上考虑,本文提出了一种信息交融处理进程。

   榜首级是初级信息处理,经过优化挑选状况信号和进程参数,如温度、温度改变率、烟雾改变率等。运用不同的信号处理手法提取出反映毛病某一特点的不同特征信息,以进步不同信息的运用率。

   第二级是中级信息交融处理,在前一级的基础上,对不同特征信息进行交融处理,提取最能反映火灾的归纳目标,这一进程是火灾报警的要害。

   第三级是高档信息交融处理,该进程是在前二个进程的基础上,结合已有的先验常识,对来自不同类型信息源的信息进行交融,然后施行对毛病的智能化正确决议计划。现在在多源信息处理方面的比如有神经网络和专家体系等。

   4 结束语

   运用信息交融技能进行火灾报警的办法许多,首要可归纳如下:

   (1)信号处理:包含时域相关技能、频谱剖析。这些信号处理技能能够对信号进行改换和重构,在不同的剖析域中调查提取信号中蕴涵的特征。

   (2)参数优化:将不同的参数和信号目标进行重新组合和优化,发作更好的反映火灾方针的参数,其间的办法包含:遗传算法,多变量剖析法等。

   (3)计算和模式辨认:包含人工神经网络、聚类剖析、含糊推理等。

   当时许多技能在火灾报警范畴已得到了研讨和使用,怎么在火灾报警中深化信息交融的思维是往后研讨作业的要点。将含糊技能和神经网络使用于火灾信号处理,进步了体系的牢靠性,是未来火灾勘探主动报警体系的开展趋势。(来历:华强电子网 消防全国)