【正文】 用，在消防工作中有了舉足輕重的地位。本課題的工作是為更進(jìn)一步解決一般報(bào)警系統(tǒng)常有的誤報(bào)和漏報(bào)難題，設(shè)計(jì)了一種基于多傳感器信息融合的火災(zāi)復(fù)合探測(cè)器，本課題利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法和模糊控制算法，把它們自身的長(zhǎng)處結(jié)合起來(lái)進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合，最終來(lái)獲得火災(zāi)概率，使火災(zāi)探測(cè)更加準(zhǔn)確，提高系統(tǒng)的靈敏度和可靠性。綜上所述，讓多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中使其智能化不斷提升，增加系統(tǒng)的可靠性和精確性、擴(kuò)展系統(tǒng)輔助功能將是火災(zāi)報(bào)警控制技術(shù)發(fā)展的必然方向。如處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的南京市火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，主要通過(guò)公用業(yè)務(wù)電話網(wǎng)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理市內(nèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，高效可靠、控制分散、監(jiān)管集中。目前在國(guó)外還研發(fā)出了一種智能化傳感器，它的硅片由三部分組成，體積較小，把識(shí)別與處理部分都集成在這塊硅片上，運(yùn)行機(jī)制分別相當(dāng)于人眼的光電轉(zhuǎn)化機(jī)制、人視覺(jué)神經(jīng)信號(hào)傳輸機(jī)制和人腦記憶和演算機(jī)制。國(guó)外在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的智能化開(kāi)發(fā)上比較先進(jìn)，他們正在試圖將報(bào)警系統(tǒng)往智能語(yǔ)音化方面研發(fā)。他們不斷地改進(jìn)火災(zāi)報(bào)警滅火系統(tǒng)的技術(shù)，使其相應(yīng)產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與現(xiàn)代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要性能比較，：從中可以看出，兩者的區(qū)別主要是探測(cè)器采集信號(hào)方式的不同、信號(hào)處理算法的不同以及整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)功能上的差異。 現(xiàn)代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)系統(tǒng)的主要區(qū)別是各自探測(cè)器的性能。所以設(shè)計(jì)一個(gè)具有可靠性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高和實(shí)時(shí)性好的火災(zāi)報(bào)警滅火系統(tǒng)是科技化社會(huì)發(fā)展的需要,也是保障人們正常生活的需要。所以設(shè)計(jì)一個(gè)誤報(bào)率低、滅火高效的火災(zāi)報(bào)警滅火系統(tǒng)意義重大。因此，在機(jī)車(chē)內(nèi)非常有必要配備可靠、有效的報(bào)警滅火系統(tǒng)。所以勢(shì)必對(duì)鐵路運(yùn)輸、安全設(shè)施等方面提出了更高的要求。關(guān)鍵詞：ARM；多傳感器信息融合；CAN總線；報(bào)警滅火系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AbstractAt present,a fire occurs in a lootive is still more serious, especially in internal bustion engine lootive. A fire happens quite often because internal temperature is higher when it is driving even though it have automatic fire alarm system, the phenomenon of false alarms and missed alarms is serious for single smoke detector.For in time and exact fire detection and avoid fire accident, this paper analyze traditional fire alarm system and present automatic fire extinguishing system, based on multisensor data fusion. The system is posed of three parts: Intelligent Compound Detector, main controller. The core processor of system detectors and main controller system is made of 32bit ARM order to simplified system structure and reasonable wiring in the small size, munication ponents is based on CAN the field bus throughout the entire system, and it significantly improve reliability of system.Intelligent Detector is made of the smog sensor , temperature sensor and CO gas sensor. It have ability of the realtime data acquisition field information and multisensor data fusion system applied to fire detectors. Fire extinguishing devices use the hanging using relay to weak power controlling strong power, the worker can Confirm whether start the fire fighting by Control Panel. It is more overall design and function.The system use the neural network BP algorithm for multisensor data training by its learning ability and prehensive analysis concluded the judgment. Overe traditional detectors for a single threshold value judgment, it improved the system the veracity and reliability of final judgment. Simulation of our country standard naked light SH4 and smoldering fire two fire signal by MATLAB software, show that the system have strong recognition ability and the antiinterference ability, intelligent fire alarm fire extinguishing system based on multisensor data fusion have a good feasibility.Key words: ARM；MultiSensor Information Fusion；CAN Bus；Automatic Fire Extinguishing System；Neural Networks目 錄摘 要 IIAbstract III第一章 緒論 1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的概述 1 課題來(lái)源及解決方案 1 課題研究的意義 1 現(xiàn)代火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的比較 2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3 本課題研究的主要內(nèi)容 4 本文內(nèi)容安排 4第二章 火災(zāi)探測(cè)算法的研究 5 火災(zāi)探測(cè)器的類(lèi)型 5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)警分析 6 基于多傳感器信息融合火災(zāi)探測(cè)的提出 7 數(shù)據(jù)融合的結(jié)構(gòu) 7 數(shù)據(jù)融合的過(guò)程 8 多傳感信息融合在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用 8 傳感器信息的預(yù)處理 9 特征量的歸一化處理 10 數(shù)據(jù)級(jí)融合 10 特征級(jí)融合 12 決策級(jí)融合 12 本章小結(jié) 12第三章 火災(zāi)報(bào)警滅火系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 13 系統(tǒng)的工作過(guò)程及主要優(yōu)點(diǎn) 13 多傳感器智能探測(cè)器的設(shè)計(jì) 14 傳感器類(lèi)型的選擇 14 智能探測(cè)器總體設(shè)計(jì) 15 嵌入式處理器的選擇 15 現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇 16 機(jī)車(chē)電源模塊的選擇 16 滅火裝置的設(shè)計(jì) 18 七氟丙烷氣體應(yīng)用在機(jī)車(chē)內(nèi)的優(yōu)勢(shì) 18 七氟丙烷滅火裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理 18 本章小結(jié) 20第四章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 21 傳感器的選擇與硬件設(shè)計(jì) 21 溫度傳感器模塊 21 煙霧傳感器模塊 21 CO氣體傳感器模塊 22 主控制器的功能 24 CortexM3處理器的概述 24 CortexM3處理器的結(jié)構(gòu) 24 CortexM3的最小硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 26 復(fù)位電路 26 電源模塊電路設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)報(bào)警電路硬件設(shè)計(jì) 28 鍵盤(pán)顯示模塊的電路設(shè)計(jì) 29 鍵盤(pán)模塊 29 TG12864E液晶顯示模塊 30 實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì) 31 CAN總線接口的設(shè)計(jì) 33 滅火裝置驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì) 34 本章小結(jié) 34第五章 火災(zāi)探測(cè)算法的系統(tǒng)仿真 35 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概述 35 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立 37 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 37 BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法 37 BP算法參數(shù)的選取 40 模糊控制器的設(shè)計(jì) 41 模糊控制器的組成 41 規(guī)范化與模糊化 41 建立模糊推理規(guī)則 42 反模糊化 42 BP網(wǎng)絡(luò)的MATLAB仿真 42 BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練 42 BP網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試 44 模糊推理的MATLAB仿真 45 本章小結(jié) 50第六章 火災(zāi)報(bào)警滅火系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 51 軟件設(shè)計(jì)思路 51 系統(tǒng)軟件總設(shè)計(jì) 51 軟件開(kāi)發(fā)工具 51 軟件流程圖 52 A/D采集模塊程序設(shè)計(jì) 53 液晶顯示模塊的程序設(shè)計(jì) 55 液晶屏初始化 55 液晶屏的調(diào)試運(yùn)行 57 CAN總線通訊的程序設(shè)計(jì) 58 BP網(wǎng)絡(luò)和模糊規(guī)則的C語(yǔ)言設(shè)計(jì) 60 本章小結(jié) 62第七章 總結(jié)與展望 63 總結(jié) 63 展望 64參考文獻(xiàn) 65致 謝 67附錄A 系統(tǒng)總電路圖 68附錄B 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主控制器實(shí)物圖 70附錄C SS3電力機(jī)車(chē)滅火系統(tǒng)布置電氣圖 72附錄D MATLAB仿真程序 73江西理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)書(shū) 7779第一章 緒論 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的概述火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般是由火災(zāi)探測(cè)器、主控制器、火災(zāi)報(bào)警裝置等組成的一個(gè)綜合性系統(tǒng)[1]，通常還結(jié)合其它一些輔助功能裝置，使系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，如滅火裝置、無(wú)線通信模塊、監(jiān)控錄像等。由于在機(jī)車(chē)內(nèi)空間狹小，滅火裝置采用了懸掛式七氟丙烷滅火裝置，用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，工作人員通過(guò)控制面板來(lái)確認(rèn)是否啟動(dòng)滅火，這使得報(bào)警系統(tǒng)功能更加全面化和功能化。本系統(tǒng)主要由復(fù)合智能探測(cè)器、主控制器、滅火裝置等三部分組成。分類(lèi)號(hào)：密　　級(jí)：公開(kāi)學(xué) 號(hào)：6720100342單位代碼：10407碩 士 學(xué) 位 論 文論文題目:基于ARM的機(jī)車(chē)火災(zāi)智能報(bào)警滅火系統(tǒng)研 究 方 向嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用研究專 業(yè) 名 稱控制工程研 究 生 姓 名趙志成導(dǎo)師姓名、職稱王祖麟教授2012年3月15日江西系統(tǒng)探測(cè)器與主控制器的核心處理器采用32位ARM CortexM3。該系統(tǒng)在算法控制上，利用人工智能中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法，通過(guò)自主學(xué)習(xí)能力將多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，綜合處理分析得出判斷結(jié)果。探測(cè)器是探測(cè)火災(zāi)的核心工具，一般放置在火災(zāi)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)巡回探測(cè)，把火災(zāi)參數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào)，采集后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與判斷，如果發(fā)生火災(zāi)，探測(cè)芯片就會(huì)有采取一定的響應(yīng)，常見(jiàn)的有其自身的聲光報(bào)警，甚至可以把探測(cè)器處理完后的信號(hào)傳送給總控制器，在總控制器上顯示出火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間，更全面的系統(tǒng)還可以自動(dòng)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)滅火。為保證機(jī)車(chē)安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的基本要求，其消防安全是舉足輕重的一個(gè)環(huán)節(jié)。本課題以呼鐵局的機(jī)車(chē)火災(zāi)報(bào)警裝置為項(xiàng)目背景、結(jié)合信息融合技術(shù)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制相結(jié)合的人工智能算法對(duì)煙霧傳感器、溫度傳感器和CO氣體傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，最后決策來(lái)判斷是否發(fā)生火災(zāi)，再采用懸掛式七氟丙烷滅火裝置進(jìn)行智能滅火，使工作人員操作更簡(jiǎn)易、更安全。鐵路運(yùn)輸在我國(guó)客運(yùn)和貨運(yùn)中起著舉足輕重的地位，隨著鐵路跨越式發(fā)展的進(jìn)一步深入，高鐵，動(dòng)車(chē)很快成為人們重要的交通工具。針對(duì)目前火災(zāi)報(bào)警中的誤報(bào)，漏報(bào)現(xiàn)象，基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)比較受人們的信賴。探測(cè)器中的傳感器由簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量探測(cè)改為實(shí)時(shí)模擬量探測(cè)，這使報(bào)警系統(tǒng)更加智能化，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。 兩種火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要性能比較 傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器開(kāi)關(guān)量模擬量報(bào)警閾值單一多態(tài)(預(yù)警、報(bào)警、故障等)探測(cè)器靈敏度漂移無(wú)補(bǔ)償“零點(diǎn)”自動(dòng)補(bǔ)償傳感器信號(hào)處理單一處理各種火災(zāi)算法處理、信息融合自診斷能力無(wú)有處理器控制單元單片機(jī)ARM、DSP等自動(dòng)滅火裝置無(wú)有線路多線總線型，屏蔽抗干擾誤報(bào)率、漏報(bào)率高低可靠性、準(zhǔn)確性低高綜合分析，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)從傳統(tǒng)型走向現(xiàn)代型，是降低系統(tǒng)誤報(bào)率和漏報(bào)率的有效方法。在探測(cè)器、信號(hào)線和報(bào)警控制等方面的升級(jí)完善尤為明顯。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這種高智能的報(bào)警系統(tǒng)會(huì)把各種信號(hào)轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音信號(hào)傳遞給工作人員，語(yǔ)音告之如何及時(shí)滅火、如何處理好火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)等。但目前這種技術(shù)還不夠完善，且成本比較昂貴，但如果這種傳感器能大批量研發(fā)生產(chǎn)，且能廣泛應(yīng)于用火災(zāi)探測(cè)中，那將進(jìn)一步促進(jìn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展。我國(guó)在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展前景良好，但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相對(duì)滯后，在國(guó)內(nèi)也相對(duì)滯后于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展。使人們能夠及早的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并有效采取措施，火災(zāi)發(fā)生結(jié)束后能通過(guò)系統(tǒng)存放的火災(zāi)信息了解到起火原因。 本文