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专利号: 2021104603309
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多传感器信息融合的无线火灾预警系统,其特征在于:该无线火灾预警系统包括上位机组件和下位机组件,所述上位机组件包括移动终端,下位机组件包括采集模块、显示模块、控制器、报警器模块和无线传输模块;所述采集模块包括温度监测传感器、烟雾监测传感器和CO监测传感器;

该无线火灾预警系统的具体实现步骤如下:S1:初始化所述无线火灾预警系统各个模块,设置无线传输模块各个参数;

S2:所述采集模块获取温度、烟雾和CO数据,采用基于改进的D‑S证据理论数据融合算法将读取到的温度、烟雾和CO数据进行信息融合,得到融合后的火灾预警概率值,并将得到融合后的火灾预警概率值上传至显示模块进行显示,并驱动无线传输模块发送信息到云服务器,移动终端可随时查看火灾预警概率值;

所述基于改进的D‑S证据理论数据融合算法进行信息融合的过程如下:S2‑1:将采集模块获取的温度、烟雾和CO数据,并对采集的数据进行预处理,即采用归一化算法将实际获取的上述原始数据转化为火灾支持的可信度,然后基于线性回归分析法剔除异常值;

S2‑2:采用距离加权平均算法对预处理后的数据进行局部融合处理;采用距离加权平均算法对预处理后的数据进行局部融合处理的具体过程如下:(1)计算出预处理后的数据的方差Si;

(2)设Qi为每个特征值的权值,为局部融合后的数值,通过以下公式计算得到权值和局部融合后的数值:

其中,n为融合数据个数,n=10,ti代表监测时间;

S2‑3:基于改进的D‑S证据理论进行数据的全局融合,得到融合后的火灾预警概率值;

S3:当融合后的火灾预警概率值达到预设的报警阈值时,则控制器控制报警器模块报警,并驱动无线传输模块发送信息到云服务器。

2.如权利要求1所述的一种多传感器信息融合的无线火灾预警系统,其特征在于:所述控制器采用STM32主控芯片,所述报警器模块包括LED灯和蜂鸣器,所述无线传输模块为ESP8266WiFi模块,所述温度监测传感器的型号为DS18B20。

3.如权利要求1所述的一种多传感器信息融合的无线火灾预警系统,其特征在于:所述步骤S2‑1中,采用归一化算法将各监测传感器检测得到的火灾特征:温度、烟雾、CO数值转化为火灾支持的可信度,温度上下限分别设置为0和62,烟雾和CO上下限均取值为0和210,所述归一化算法如下所示:

其中,x代表环境中温度实际值,p代表烟雾或者CO实际浓度值,h1(A)表示温度监测传感器的实际温度值对火灾发生支持的可信度,h2/3(A)表示烟雾或CO监测传感器的实际烟雾浓度值或实际CO浓度值对火灾发生支持的可信度;为避免发生误差测量,在各监测传感器工作时,基于线性回归分析法,检测并修复采集到的温度、烟雾和CO异常值;基于线性回归分析法的线性回归方程为h=at+b,a和b的计算公式为:其中,hi代表三种火灾支持的可信度,i表示温度、烟雾或CO,ti代表监测时间,采集的间隔时间为0.01秒,n为监测次数,为hi的平均值,为ti的平均值;

根据该线性回归方程,剔除偏离线性回归方程曲线的异常值。

4.如权利要求1所述的一种多传感器信息融合的无线火灾预警系统,其特征在于:步骤S2‑3中,基于改进的D‑S证据理论进行数据的全局融合及决策的过程如下:(1)该无线火灾预警系统的识别框架U为{A(有火)、B(阴燃)、C(无火)},证据m为{温度(m1)、烟雾(m2)、一氧化碳(m3)},即m1(A)+m2(B)+m3(C)=1;

改进的D‑S证据理论合成规则如下:其中,A为有火事件,m1*m2*m3为各个监测传感器同时对有火支持率的乘积,k为证据之间的冲突因子,k值越大,表示证据之间的冲突程度越严重;q为监测传感器火灾支持均值;

表示,三种监测传感器同时支持有火或者无火情况;

q=0.4*m1+0.3*m2+0.3*m3。