多传感器融合的火灾探测系统的设计方案介绍.doc
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1、多传感器融合的火灾探测系统的设计方案介绍具有火灾探测功能的传感器种类很多:烟雾传感器、温度传传感器、火焰感光传感器、气体传感器和复合型火灾探测器等。在选择火灾传感器时,应根据探测区域可能发生火灾的原因,火灾产生的特征来确定传感器的类型。比如:在加油站(或油库)可选择红外线传感器,它对烟头(或能引起油库起火的火星)较敏感。由于物体在燃烧时一般都伴有烟、光、温升、扩散辐射和异常气味等综合现象发生,利用多种传感器各自特点、使用范围、精度以提供局部现象和信息,再加以综合做出准确的判断,可以为决策者提供较准确的信息。多传感器融合的火灾探测是充分利用不同时间与空间的多模态信息,采用人工智能技术,对按时序获
2、得的多模态观测信息在一定准则下加以自动分析、优化综合和使用,获得对被测对象的一致性解释与描述,从而完成所需的决策和估计任务,得到更可靠、准确的结论,使系统获得比它的各组成部分更优越的性能。它必须对来自多传感器的数据进行多级别、多方面、多层次的处理,从而产生新的有意义的信息,而这种信息是任何单一传感器所无法获得的。1 系统硬件设计本方案硬件系统的核心控制器是采用三星的具有ARM920T核的16/32位多功能、低功耗的嵌入式处理器S3C2440.ARMSYS2440系列是基于三星S3C2440微处理器的ARM9高性能的开发平台,提供多款TFT液晶屏配套。主频400MHz,133MHz总线频率。采用
3、最小系统核心板加扩展板的双层构架,可配置1GB闪存,128M内存。直接支持数字摄像头,800x600液晶屏,同时提供WINCE4.2/WINCE5.0,LINUX2.4/2.6操作系统。基于多传感器数据融合的火灾预警系统采用模块化结构,主要由传感器模块、A/D转换模块、S3C2440控制器、报警模块、执行模块和控制器必需的电源模块和存储器模块组成,图1为系统结构图。多传感器模块由多组传感器组成,每组传感器由温度传感器,可燃气体探测器和烟雾探测器组成,在该系统中温度传感器采用法国HuMIREL公司的HM500,它们具有成本低、体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特性;可燃气体探测器选用了深圳市吉安
4、达科技公司最新开发的红外气体传感器,探测器安装于被测气体容易泄露的室内、外危险场所,它们能够灵敏地感知空气中的低浓度污染气体,分别对空气中的异味、CO、H、O有较高的敏感度,本设计中采用的A/D转换模块是TI公司的12位高速并行转换器ADS805,具有采样速度高,稳定性好的特点。S3C2440控制器的核采用一款16/32-bit RISC微处理器,采用6层板工艺,具有低功耗,高速的处理计算能力的特点,简单稳定的设计非常适合对电源要求较高的产品上。采用了新的总线构架(AMBA),其内核为32bit的先进处理器。其主频最高可达到533MHz,在处理大量传感器数据情况下,完全可以保证实时性的要求。其
5、电源管理模块能够提供系统多种电压供电,包括芯片内核电压采用1.8V供电,芯片的I/O部分采用3.3V供电。而片外的一些常规集成电路又采用5V供电。智能电源管理模块很好地解决了对系统各个部分供电要求的不同,降低了功耗,减少了不同电源之间的干扰噪声,提高了系统的集成度。它的存储器模块包括两片SDRAM共64MB和一片64MNandflash(K9F1208)并且可根据存储容量要求选配其他容量Nandflash存储器,存储器模块用来存储系统运行程序和传感器采集的火灾监控过程的数据。报警模块主要当判断有火险发生时,启动声光报警信号来通知值班人员,从而采取相应的措施;执行模块完成火险发生时启动附近的灭火
6、装置,使火灾的危害降低到最小的程度。2 系统软件设计多传感器信息融合的消防报警系统与单传感器数据相比有很多优点。除了将同源数据进行组合而得到统计上的优势之外,使用多种传感器可以提高精度。多传感器数据融合还有许多优点,包括:可以提高报警信息的可信度。该系统的软件部分主要包括系统的上电初始化、系统自检、初始化时钟、中断设置、外设初始化,然后运行主程序main()函数,建立任务后,扩展口对ADC进行控制切换通道采集数据。对数据进行平滑滤波、标定补偿等预处理后,来通过数据融合算法分析火灾发生情况,判断是否报警并循环检测。系统软件流程如图2所示。与一般的数据采集处理系统不同。本系统的数据采集软件和数据处
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