智能火灾自动报警系统的设计与实现

论文摘要

目前,火灾自动报警系统领域中网络化、自动化技术日臻完善,但火灾探测器还存在着误报和漏报等问题。火灾探测器探测火灾的准确性将直接影响整个自动报警系统的性能。因此,火灾探测器技术已成为该领域的主要发展方向。本文详细论述了火灾探测器电路原理的设计,在硬件设计上,完成了数据采集、火灾报警、故障报警等功能,论述了系统抗干扰能力的设计、可靠性设计、安全性设计及可维护性设计。软件设计包括火灾探测器和区域报警控制器软件设计,完成了火灾探测器软件的功能设计并给出了程序流程图,完成了PCF8583软件设计、与上位机通讯及看门狗软件的功能设计。在算法设计上,利用神经网络算法的学习与联想能力,对阴燃火和明火进行目标识别,得到当前时刻各火情状态的发生概率,为决策层提供火灾的直接性判据。火灾决策输出,利用模糊推理算法将明火、阴燃火概率、持续时间及保护等级进行融合,依照由专家经验制定的控制规则,最终做出火灾探测系统的决策输出。通过实验火灾数据的仿真,证明这种方法可以有效地提高火灾探测系统的决策水平。本系统具有智能化和高可靠性等特点,但是还是有一些环节有待进一步完善,所以文章的最后对智能火灾报警系统的发展作了展望,并提出了系统改善的一些具体方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 火灾报警系统发展历史
• 1.2 火灾智能探测的前景展望
• 1.3 作者要做的工作和论文的安排
• 第二章 火灾信息处理的基本方法
• 2.1 直观阈值法
• 2.1.1 固定门限检测法
• 2.1.2 变化率检测法
• 2.2 趋势算法
• 2.3 特定趋势算法
• 2.4 斜率算法
• 2.5 持续时间算法
• 2.6 探测算法分析比较
• 第三章 硬件设计
• 3.1 系统结构及工作过程
• 3.2 单片机的选择
• 3.3 传感器选型
• 3.4 传感器信息采集电路设计
• 3.4.1 A/D转换电路
• 3.4.2 前端信号调理电路
• 3.5 外部数据存储器的扩展
• 3.6 时钟电路设计
• 3.7 声光报警电路的设计
• 3.8 电源模块/稳压电源
• 3.9 外部I/O口的扩展
• 3.10 通讯电路的设计
• 3.11 抗干扰设计
• 3.11.1 硬件抗干扰措施
• 3.11.2 印制电路板抗干扰措施
• 3.11.3 软件抗干扰措施
• 3.12 可靠性设计
• 3.13 维修性设计
• 3.14 安全性设计
• 第四章 软件设计
• 4.1 火灾探测器软件设计
• 4.2 通信模块软件的设计
• 4.3 PCF8583软件的设计
• 4.4 看门狗定时器
• 第五章 智能型火灾报警系统的算法设计
• 5.1 智能火灾探测报警系统算法框架
• 5.2 神经网络
• 5.2.1 基本神经元
• 5.2.2 神经网络的机理和学习算法
• 5.2.3 改进BP算法及措施
• 5.2.4 MATLAB模拟
• 5.3 火灾探测算法的火灾特征识别仿真
• 5.3.1 神经网络样本选择及训练
• 5.3.2 典型实验火数据仿真检验
• 5.4 火灾探测算法的决策分析
• 5.5 模糊技术的机理
• 5.6 基于模糊推理技术的火灾探测系统决策层的实现
• 5.7 模糊推理系统仿真
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表