基于模糊神经网络的电气火灾报警系统研究

论文摘要

近年来,随着电气火灾在火灾中的比例越来越高,电气火灾已严重地威胁了人民群众的生命财产安全。而目前市场上主要是针对一般火灾的监控产品,对于监控电气火灾产品的研究相对不足,并且电气火灾探测信号比较单一。因此本文设计了一种新颖的电气火灾报警系统。该系统选取供电线路中的漏电电流及低压配电箱内产生故障电弧时的进线出线电压、电弧光、温度作为探测信号,分为探测器和控制器两个模块,可实现在线检测,不间断地通过液晶屏显示探测信号的信息,能够有效地防止和减少电气火灾危害。控制器模块以单片机C8051F020为核心,为用户提供一个良好的操作环境,实现了火灾报警信息的存储及调用、时间的显示、键盘的扫描、系统的安全维护等功能;探测器模块由单片机P89LPC932A1来控制,主要实现火灾信号的探测与处理。同时在综述神经网络和模糊逻辑的基础上,结合故障电弧自身的特性,提出一种火灾探测特征模型及一种能够给出故障电弧预报概率的智能算法。这种算法结合了神经网络和模糊逻辑各自的特点,能够较为准确地给出发生火灾的概率,仿真研究证明了方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 电气火灾形成的原因
• 1.3 火灾报警系统的研究概况
• 1.3.1 一般火灾报警系统发展现状
• 1.3.2 电气火灾报警系统发展现状
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 系统的总体方案设计
• 2.1 系统功能要求
• 2.2 电气火灾探测信号的甄选
• 2.3 总体设计方案
• 2.3.1 探测器模块
• 2.3.2 控制器模块
• 2.4 系统的抗干扰措施
• 2.4.1 硬件抗干扰措施
• 2.4.2 软件抗干扰措施
• 2.5 本章小结
• 3 电气火灾报警系统的硬件设计
• 3.1 探测器模块的硬件设计
• 3.1.1 电流信号的检测
• 3.1.2 故障电弧电压信号的在线检测
• 3.1.3 故障电弧弧光信号的在线检测
• 3.1.4 温度信号的检测
• 3.1.5 模数转换电路的设计
• 3.2 控制器模块的硬件设计
• 3.2.1 电源模块的设计
• 3.2.2 主控模块的设计
• 3.3 本章小结
• 4 电气火灾报警控制算法研究与仿真
• 4.1 模糊控制与神经网络发展简述
• 4.1.1 模糊控制理论概述
• 4.1.2 神经网络概述
• 4.1.3 模糊控制和神经网络的融合
• 4.2 基于模糊神经网络的电气火灾信号处理
• 4.2.1 数据预处理
• 4.2.2 神经网络构成的预测模型的实现
• 4.2.3 模糊推理系统的实现
• 4.3 网络仿真分析
• 4.3.1 神经网络仿真
• 4.3.2 模糊推理系统仿真
• 4.4 本章小结
• 5 电气火灾报警系统软件设计
• 5.1 软件设计原则与编程方法
• 5.1.1 软件设计原则
• 5.1.2 软件编程方法
• 5.2 集成开发环境与 Keil C51
• 5.2.1 集成开发环境
• 5.2.2 Keil C51
• 5.3 火灾报警系统控制器软件设计
• 5.3.1 液晶显示子程序
• 5.3.2 键盘子程序
• 5.4 火灾报警系统探测器软件设计
• 5.5 通讯模块
• 5.6 火灾报警系统人机交互软件设计
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 6.2.1 电气火灾探测技术的发展方向
• 6.2.2 电气火灾报警系统的发展方向
• 参考文献
• 附录Ⅰ:报警控制器硬件电路图
• 附录Ⅱ:部分程序代码
• 附录Ⅲ 研究生在读期间公开发表的学术论文及科研成果一览表
• 致谢