基于多传感器信息融合的电气火灾探测系统研究

作     者：陈鸿海 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵鹤鸣

授予年度：2022年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：电气火灾探测 多传感器信息融合 螺旋型天线 循环神经网络 模糊推理 

摘      要：随着电气设备的日常普及和用电负荷的快速增长,导致电气火灾时有发生。特别是对于配电室这种电气设备密集分布且长时间运行的场所,存在较多的电气火灾隐患,一旦发生电气火灾,将会造成不可估量的损失。因此如何对电气火灾进行早期预防和准确探测就成为亟待解决的一个重要问题。然而,传统的电气火灾探测存在有线传输布线复杂以及各种环境信息干扰严重等问题,难以适应当前复杂环境的电气火灾探测。基于此,本文构建一种多传感器多节点的电气火灾探测系统,并将多传感器信息融合技术应用于电气火灾探测系统中,进一步提高电气火灾探测的及时性、准确性和报警决策的合理性。本文的主要研究工作如下:(1)针对电气设备密集分布和有线传输布线复杂的问题,采用蓝牙Mesh组网技术实现多节点探测信息的无线传输;由于电气火灾节点通信距离的限制以及探测区域内金属物体对探测信息传输的影响,设计一种高增益、远距离传输的螺旋型天线,在不增加电气火灾节点的情况下,延长组网节点的通信距离,确保电气火灾节点在有效通信距离内稳定可靠地传输探测信息。(2)针对现有电气火灾探测方法不能有效利用探测信息时序特征,导致探测准确性较低的问题,利用循环神经网络的记忆能力,提取探测信息的时序特征,并在此基础上提出一种基于LSTM-GRU网络的电气火灾特征识别方法,提高电气火灾探测识别的准确性。(3)针对电气火灾探测报警决策条件单一,决策输出结果难以全面反映探测区域内电气火灾严重程度的问题,利用已有的电气火灾概率和探测区域内的辅助决策因子进行模糊推理融合,提升电气火灾报警决策的合理性。经过仿真和实验测试,本文设计的电气火灾探测系统节点部署简单、可靠性高、经济成本低,能够满足电气设备密集场所的电气火灾探测要求,同时可以有效实现电气火灾的准确探测识别和分级决策报警,具有可行性与实用性。