【正文】 分類號 密級 U D C 編號 中 南 大 學CENTRAL SOUTH UNIVERSITY碩士學位論文論 文 題 目 智能建筑火災自動報警系統(tǒng)的研究 與應用 學 科、專 業(yè) 軟件工程 研 究 生 姓 名 謝榮全 導師姓名及專業(yè)技術(shù)職務 陳學工 副教授　 MS THESISResearch and Application of Intelligent Construction Fire Autoalarm System Specialty： Software Engineering Master Degree Candidate： Xie Rong Quan Supervisor： Associate Prof. Chen XueGong School of SoftwareCentral South UniversityChangsha Hunan 原 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明，所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中南大學或其他單位的學位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對本研究所作的貢獻均已在論文中作了明確的說明。 作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人了解中南大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權(quán)保留學位論文并根據(jù)國家或湖南省有關(guān)部門規(guī)定送交學位論文，允許學位論文被查閱和借閱；學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用復印、縮印或其它手段保存學位論文。同時授權(quán)中國科學技術(shù)信息研究所將本學位論文收錄到《中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡向社會公眾提供信息服務。作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日摘 要智能建筑火災自動報警系統(tǒng)是為了實現(xiàn)火災確認和報警，防止和減少火災發(fā)生的一種集信息技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)寓一體的智能型、網(wǎng)絡化火警顯示和安全疏散指示系統(tǒng)。在國內(nèi)外重要建筑和公共場所已經(jīng)成為必不可少的消防安全設施。本文從分析智能建筑火災自動報警系統(tǒng)的構(gòu)成原理出發(fā)，通過幾種火災信息識別方法的研究，特別是圖像型的火災信息識別進行重點剖析。同時研究基于BP（ Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡算法實現(xiàn)圖像型火災探測的方法。本論文對火災信息識別的幾種方法：諸如通信數(shù)據(jù)識別方法；圖像識別方法一一做了研究，重點研究了圖像型火災信息識別方法。在此研究的基礎(chǔ)上，針對上述幾種火災信息識別的不足，設計了火災圖像噪聲消除、背景差分法等算法在圖像處理中的應用，通過仿真，驗證了算法的可行性。提出了火焰具有面積、邊緣變化以及形體變化等信息特征的觀點，通過相應的檢測，進行了火焰識別實驗，達到了較好的結(jié)果?？紤]到火災發(fā)生的雙重性，即隨機性與確定性，同時又由于智能建筑火災自動報警系統(tǒng)檢測火災的一項重要任務就是將不確定的一面轉(zhuǎn)化成比較準確的一面。因此，本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法能進行數(shù)值化的和非數(shù)學模型的函數(shù)估計的優(yōu)點，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法引入到圖像型的火災探測中，給出了神經(jīng)網(wǎng)絡的具體結(jié)構(gòu)和輸入輸出單元的設計方案。本文對一系列的火災樣本圖像和干擾圖像進行了實驗。實驗結(jié)果表明，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的火災探測算法能更有效地減少火災的誤報警率，提高火災報警的準確率。關(guān)鍵詞：智能建筑，火災報警，火焰圖像，神經(jīng)網(wǎng)絡 IIABSTRACTThe intelligent building automatic fire alarm system is an intelligent system with colicky network firealarm demonstration and safe evacuation. This system bines Information Technology, Computer Technology with Autocontrol Technology. This system aims to realize the fire confirmation and the warning prevention and fire occurrence reduction. It’s bee a necessary installation of fire protection in important buildings and public places at home and abroad. This thesis fixes on the research as follows: Firstly, it studies the methods of fire information recognition, and its key research on the image fire information recognition methods。 Secondly, research is made on the imagecentered fire detection methods based on BP (Back Propagation) neural network algorithm. This thesis conducts researches on the methods of fire information recognition, and mainly studies the methods of the image fire information recognition methods. It puts forward a series of fire image processing methods such as filtering the noise, difference image and so on. The feasibility of the method is proved by the result of simulation. Based on the flame of the information feature of area, edge and shape change, this thesis studies the corresponding detection algorithms, and gets preferable experimental results through the frame recognition.As for the duality of fire, namely randomness and determinism, the intelligent building automatic fire alarm system has the important task that transforms the randomness accurately in the firm detection. Therefore, this thesis uses the BP neural network algorithm. It gives the detail structure of the BP nerve net and the detail design precept of input and output layer. In this paper, a series of sample images of fire and interference images has been experimented. Experimental results show that fire detection algorithm based on the BP neural network is more effective to reduce fire false positive rate, and improves the accuracy of the fire alarm.KEYWORDS intelligent building, automatic fire alarm system, flame image，neural network。中南大學工程碩士論文 第一章 緒論目 錄第一章 緒論.……………………………………………………………………… 研究背景與意義 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平 3 國外典型產(chǎn)品 4 國內(nèi)典型產(chǎn)品 7 研究的主要內(nèi)容……………………………………………………….5 論文的組織結(jié)構(gòu) 11第二章 智能建筑火災自動報警系統(tǒng)構(gòu)成原理 12 智能建筑的組成及功能 12 智能建筑火災自動報警系統(tǒng) 13 火災自動報警系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 13 火災自動報報警系統(tǒng)基本性能 14 火災自動報警系統(tǒng)基本要求 15 火災探測器原理 16 火災自動報警控制器 16 火災自動報警系統(tǒng)的線制 18 傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng) 19 現(xiàn)代火災自動報警系統(tǒng) 19 本章小結(jié)……………………………………………………………… 第三章 火災自動報警系統(tǒng)信息識別方法 23 火災信息處理的基本概念................................... 21 火災信息處理的基本概念.............................. 22 火災信號的基本特征.................................. 22 通信數(shù)據(jù)信息識別方法..................................... 24 .................................. 25 錯誤!未定義書簽。 . 3 數(shù)據(jù)及實驗分析………………………………………………. 28 圖像型火災識別技術(shù)……………………………………………………30 基本原理 31 火災圖像的預處理 32 火災圖像的分割 33 火災圖像的特征提取 364 實驗結(jié)果及分析 397 本章小結(jié) 419第四章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的火災圖像探測技術(shù) 40 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 40 BP神經(jīng)網(wǎng)絡火災圖像探測算法 40 BP神經(jīng)網(wǎng)絡原理 40 BP神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 41 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法學習步驟 42 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的火災探測實驗 464 本章小結(jié) 486第五章 結(jié)論與展望 519 研究工作總結(jié) 519 進一步研究發(fā)展方向 50參考文獻 51致 謝 54攻讀學位期間主要的研究成果 575第一章 緒論 研究背景與意義隨著信息社會的發(fā)展，智能建筑比傳統(tǒng)建筑更能夠為人們提供理想的工作和生活環(huán)境。因此以1984年1月美國聯(lián)合科技集團UTBS在康乃狄格州哈特福德市(Connecticut Hartford)建設的都市大廈(City Palace)為標志，在美國、歐洲及世界其他地區(qū)相繼興起了營造智能建筑的熱潮。當前，我國的城市建設正在經(jīng)歷一個前所未有的蓬勃發(fā)展階段，同時也陸續(xù)興建了一些不同智能標準的新型智能建筑。尤其是進入20世紀90年代以來，智能建筑在我國似雨后春筍般地拔地而起，并將成為21世紀建筑發(fā)展的主流。智能建筑是綜合經(jīng)濟實力的象征和綜合性科技產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展涉及電力、電子、計算機軟件工程與通訊等多種行業(yè)。同時數(shù)字程控交換機、光纖通訊、衛(wèi)星通訊、區(qū)域網(wǎng)絡與廣域網(wǎng)絡等取得長足發(fā)展，都為智能建筑的興起奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著人們防火意識的增強以及計算機技術(shù)的發(fā)展，智能建筑火災報警系統(tǒng)的探測技術(shù)由單元探測技術(shù)向多元復合探測技術(shù)發(fā)展，提高了探測的靈敏度和可靠性；信息處理技術(shù)由“固定閾”判斷發(fā)展為將現(xiàn)場采集參數(shù)與儲存數(shù)據(jù)進行對比，并開始引進神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)；隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)總線布線技術(shù)由二線制逐步走向CAN、Long Works現(xiàn)場總線技術(shù)，增強了火災報警系統(tǒng)的開放性、準確性和實時性。隨著信息共享性的增強，火災報警系統(tǒng)的管理必將走向網(wǎng)絡化，由監(jiān)控中心進行統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)各部門的聯(lián)動。智能化建筑的興起，以及微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)等的飛速發(fā)展，人們對火災報警系統(tǒng)提出了更高的要求，使得火災自動報警系統(tǒng)也出現(xiàn)了智能化的趨勢[1]。為了加強新型火災報警系統(tǒng)的發(fā)展，有必要對智能火災探測報警技術(shù)進行研究探討，開發(fā)新的傳感技術(shù)和研究新的火災信息處理算法。研究火災自動報警系統(tǒng)的探測、報警、處理、控制等功能，掌握探測火災的規(guī)律，完成火災報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)的識別、檢測、維修等功能，以期降低誤報，杜絕漏報，減少火災給人類生命財產(chǎn)帶來的損失，減少火災給生態(tài)環(huán)境和自然資源造成的破壞具有十分重要的意義[2，3]。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水