基于多傳感器的智能火災(zāi)報警器的設(shè)計_第1頁
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文檔簡介

1、科研設(shè)計成果有以下功能與特點:1)安全可靠:安全性由三方面構(gòu)成:a.SQL數(shù)據(jù)庫是大型的、多用戶的數(shù)據(jù)庫,它的安全性高;b.系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權(quán)管理功能;c.防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能,防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊。2)完善的系統(tǒng)日志:系統(tǒng)日志記錄了進(jìn)入系統(tǒng),離開系統(tǒng),收費,設(shè)置硬件,改變運行參數(shù)操作等及操作者,操作時間,凡是改變數(shù)據(jù)庫的操作都被記錄下來;3)抄表速度快:抄表快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,抄表時PC機只讀采集器的數(shù)據(jù),保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性;4)廣播對時功能:該功能可使系統(tǒng)中的所有電能表的時間基準(zhǔn)與PC機保持一致。只要保證在對時時刻,PC機的時間是正確的;5)自動抄表功能:按照設(shè)置的抄表開始時

2、間和抄表間隔,到預(yù)定的抄表時刻,系統(tǒng)便會依次撥號去抄采集器或電表內(nèi)的數(shù)據(jù);6)設(shè)備管理功能:如告警:開箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過載告警、傾斜或移動報警等;控制:對欠費用戶進(jìn)行拉閘等;7)用戶界面清晰美觀,操作簡單,具有完善的在線幫助功能:對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計,分析,繪制負(fù)荷曲線,作平衡分析,具有與銀行,客服中心的聯(lián)網(wǎng)功能。儀器儀表用戶數(shù)據(jù)抄收的功能,解決了實時性、抄收成本及通信距離等間題,本系統(tǒng)已運用于現(xiàn)場。參考文獻(xiàn)1蔣俊峰.自動抄表技術(shù)研究J,電測與儀表,2003,(10)2胡大可等.基于單片機8051的嵌入式開發(fā)指南M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.3任哲等.嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)

3、C/OS-II和LinuxM.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.4沈文等.AVR單片機C語言開發(fā)應(yīng)用實例-TCP/IP篇M.清華大學(xué)出版社,2005.5(美)R.J.(Bud)Bates著,朱洪波等譯.通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)技術(shù)與應(yīng)用.M北京:人民郵電出版社,2004:105130.6范成軍,楊德芳,吳杰,董興欣.基于GPRS的電能表的設(shè)計與實現(xiàn)J.儀表技術(shù),2005,(6):2123.7呂捷.GPRS技術(shù)M.北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001:132151.8OLIVERT.W.YU.End to EndAdaptiveQoSProvisioningoverGPRSWireles

4、sMobileNetwork.MobileNetworks&Applications,2003,(3):7578.9馬彪,楊建華,劉文琦.基于GPRS的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)J.中國儀器儀表,2005,(11):8486.作者簡介:蘇培力,男,河北省欒城縣供電公司,華中科技大學(xué)碩士研究生,研究方向:信息與控制。收稿日期:2009-02-17(9045)4 結(jié)論遠(yuǎn)程無線自動抄表系統(tǒng)利用GPRS通信技術(shù),實現(xiàn)了多表do:i10.3969/.jissn.1671-1041.2009.04.028基于多傳感器的智能火災(zāi)報警器的設(shè)計張紅蘭,李 揚(廣東工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院,廣州510006)摘要:同

5、時采用煙霧傳感器,溫度傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鱽硖綔y火災(zāi)現(xiàn)場,使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對多個傳感器探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和識別。仿真結(jié)果表明,該多傳感器的智能火災(zāi)報警器能夠比較準(zhǔn)確的識別火災(zāi)信號,準(zhǔn)確性較高,誤報率較低。關(guān)鍵詞:多傳感器;火災(zāi)探測;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中圖分類號:TP373 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A的傳感器大多為單一形式的傳感器,所以誤報率較高。本次設(shè)計采用多種傳感器,并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對傳感器探測的信息進(jìn)行處理,從而大大減少了報警器的誤報率。1 系統(tǒng)硬件的組成本次設(shè)計的硬件包括溫度傳感器模塊,煙霧傳感器模塊,火焰?zhèn)鞲衅髂K和智能處理模塊。1.1 溫度傳感器模塊物質(zhì)在燃燒過程中會釋放出大量的熱量,從而使環(huán)境溫度升高。

6、本次設(shè)計采用DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20做感溫模塊,它具有經(jīng)濟(jì)性好、抗干擾能力強和使用方便,測溫范圍寬,精度高等優(yōu)點,而且它是數(shù)字式溫度值,可以直接讀取數(shù)值不需要再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,這樣就大大簡化了外接電路。1.2 煙霧傳感器模塊在物資的燃燒過程中,會產(chǎn)生大量的煙霧,本次設(shè)計采用是離子式煙霧傳感器NIS-05A。這種煙霧傳感器具有極小的電池功耗,結(jié)構(gòu)簡單,比光電式煙霧傳感器更便宜,更耐用,輸出不依賴于煙霧的顏色,放射能很小。該傳感器的檢測電路如圖1所示。當(dāng)煙霧進(jìn)入傳感器內(nèi)室的時候,煙塵粒子就會被壓制成陰陽雙粒子,從而上層室的電離電流就會減弱,最終導(dǎo)致對煙塵密度的輸入電壓比

7、例降低。這種傳感器在空氣中的輸出為5V左右,煙霧敏感度在1.2V左右,所以基本不需要外接放大電路,這樣就簡化了電路。tt/Designofintellitivefirealarmbasedonmulti sensorZHANGHong lan,LIYang(GuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou510006,China)Abstrac:tSmokesensor,tempreturesensorandflamesensorarecombinedasawholetodetectthecondition.Thedata,acquiredbythemulti

8、sensor,isprocessedandanalysedbytheneuralnetwork.Itisprovedthatthisintellitivefirealarmcanidentifyfirecomparetivewellandtruly.Ithasrelativelyhighrateoftruealarmandlowrateoffalsealarm.Keywords:multi sensor;firedetec;tneuralnetwork0 引言火災(zāi)是危害人類生命,財產(chǎn)災(zāi)害中最常見的一種。燃燒是一種伴隨有熱和光的化學(xué)反應(yīng),物質(zhì)在燃燒過程中一般會出現(xiàn)火焰、煙霧、熱等物理現(xiàn)象,人們已

9、經(jīng)根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時所產(chǎn)生的這些現(xiàn)象研制出了各種探測器。但是由于火災(zāi)報警器儀器儀表用戶 科研設(shè)計成果能簡化電路。系統(tǒng)在上電以后,首先是對多個傳感器傳出的模擬信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,然后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對信號進(jìn)行處理。具體的流程圖如圖4。圖1 離子式煙霧傳感器檢測電路1.3 火焰?zhèn)鞲衅髂K火焰是物質(zhì)著火產(chǎn)生灼熱氣體而發(fā)出的光,是一種輻射能量,物質(zhì)從燃燒開始到發(fā)光,是物質(zhì)的全燃燒階段。在這個階段中,火焰的光譜從紫外、可見光到紅外都有能量輻射,但在紅外波段內(nèi)的4.35 m附近有一個峰值,同時由于此波長的太陽輻射因大氣的吸收作用而強烈衰減,因此該波段是用于火焰探測的重要波段。本次設(shè)計采用的是一種紅外熱釋電傳感

10、器,這種傳感器一般是用于人體探測器的,能探測的波長為514 m,雖然不是專門用于火焰探測,但它也能感應(yīng)火焰的部分光譜,而且在價格上比專門的火焰探測器要便宜得多,比較經(jīng)濟(jì)實用2。由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號十分微弱,因此在進(jìn)行信號的處理之前要介入前置放大電路,又由于火焰的閃爍信號頻率為低頻信號,傳感器的輸出信號也以該頻率變化,因此將放大器接成低通形式,具體的接口電路如圖2所示。圖4 系統(tǒng)流程圖圖2 熱釋電紅外傳感器接口電路1.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用當(dāng)中,絕大部分的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是采用BP網(wǎng)絡(luò)和它的變化形式,她也是前向網(wǎng)絡(luò)的核心部分,體現(xiàn)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最精華的部分3。本系統(tǒng)中使用

11、了BP網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)的處理核心,這也是本次設(shè)計中的核心部分。將經(jīng)過處理以后的傳感器信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)事先學(xué)習(xí)好的參數(shù)來判斷是否有火災(zāi)發(fā)生,從而決定是否報警。本次設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),輸入層的神經(jīng)元為三個,分別是溫度信號,煙霧信號和火焰信號,輸出層的神經(jīng)元為三個,分別是無火輸出,明火輸出和暗火輸出,如圖3所示。2.1 數(shù)據(jù)獲取AVR單片機I/O口的A口可以作為通用輸入輸出端口,也可以用作AD轉(zhuǎn)換的輸入口,本次設(shè)計就使用的是A口作為AD轉(zhuǎn)換的輸入口的功能,在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換之前要對A口進(jìn)行設(shè)置。分別選用PA0,PA1作為煙霧信號和火焰信號的AD轉(zhuǎn)換口。煙霧信號的AD轉(zhuǎn)換設(shè)置程序

12、如下:PORTA=OXOO;DDRA=0XOO;/設(shè)置PA口位輸入,無上拉ADCSR=0XAD;/ADC位自由模式且32分頻ADMUX=0X00;/選擇0通道作為煙霧信號的AD轉(zhuǎn)換通道ADCSR=0XED;/開啟AD轉(zhuǎn)換火焰信號的AD轉(zhuǎn)換設(shè)置程序與煙霧信號的設(shè)置相似。選用PA2作為DS18B20溫度傳感器的接口。完成DS18B20溫度轉(zhuǎn)換必須要經(jīng)過4個步驟:復(fù)位初始化,發(fā)送一條ROM指令,發(fā)送一條存儲器指令,數(shù)據(jù)通信。在進(jìn)行編寫程序時,必須要保證嚴(yán)格的時序。溫度傳感器的復(fù)位子程序如下:ucharonline;PORTA&=BIT(PA2);/拉低數(shù)據(jù)線DELAY(480);/延時480

13、usPORTA|=BIT(PA2);/釋放數(shù)據(jù)線DELAY(30);/等待響應(yīng)online=DDRA&0X04;/讀取響應(yīng)DELAY(100);return(online);2.2 信號處理首先讀取溫度信號和采集離子式煙霧傳感器信號。在明火情況下,溫度會有大幅度的升高,在暗火的情況下,煙霧傳感器的信號會有較大的變化,將讀取到的溫度信號和煙霧信號經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)路處理后,判斷當(dāng)前是否能夠確定火災(zāi)的發(fā)生,如果能確定則輸出火警信號,如果不能則進(jìn)一步關(guān)注溫度和煙霧信號的變化,并且采集火焰?zhèn)鞲衅餍盘?將3種信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)行判斷。3 結(jié)論將經(jīng)過訓(xùn)練后的隱層權(quán)值和輸出層權(quán)值編入軟件之中并植入單片機之中

14、,通過三種傳感器的有機結(jié)合以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,就可以實現(xiàn)多傳感器火災(zāi)探測器的智能化。經(jīng)過訓(xùn)練后的火災(zāi)探測系統(tǒng)具有較高的火災(zāi)識別能力,火災(zāi)報警系統(tǒng)報警的準(zhǔn)確率較高,誤報率較低,達(dá)到了預(yù)期的目的。本文作者的創(chuàng)新點:作者同時采用三種不同種類的傳感器對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行探測,并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行信號處理,大大提高了準(zhǔn)確性,降低了誤報率。參考文獻(xiàn)1張巖胡秀芳張濟(jì)國編著.傳感器應(yīng)用技術(shù)M.福建:福建科圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計本次實驗采用的是ATMEL公司ATmega16L單片機來進(jìn)行信號的處理。選用該單片機作為信號處理的一個重要原因是該單片機內(nèi)部帶有8路12位轉(zhuǎn)換精度的AD轉(zhuǎn)換,使用片內(nèi)AD轉(zhuǎn)

15、換能夠提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換速度和抗干擾能力,此外,還49科研設(shè)計成果學(xué)技術(shù)出版社,2005.2蔡鑫,趙敏,李然,等.基于熱釋電紅外傳感器的火災(zāi)探測系統(tǒng)設(shè)計J.紅外技術(shù),2007,(12):697700.3陳蘭莉,高倩.基于BP算法的智能復(fù)合火災(zāi)探測器設(shè)計J.天中學(xué)刊,2006,(4):4547.4飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心編著.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與MATLAB7實現(xiàn)M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.5王娜,夏國榮.智能小區(qū)火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計J.微計算機信息,2005,21(2):7475.儀器儀表用戶6沈文Eaglelee詹衛(wèi)錢編著.AVR單片機C語言開發(fā)入門M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.7耿德根,宋健

16、國,馬潮,等編著.AVR高速嵌入式單片機原理與應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001.作者簡介:張紅蘭(1983),女,碩士研究生,研究方向:信息獲取與信號處理;李揚,男,教授,研究方向:信息獲取與信號處理。收稿日期:2009-01-08(9007)do:i10.3969/.jissn.1671-1041.2009.04.029基于單片機的H2S氣體檢測儀的設(shè)計許方華,顧亞雄,向前勇(西南石油大學(xué)電子信息工程學(xué)院,成都610050)搞要:本文介紹了利用H2S電化學(xué)傳感器對H2S氣體濃度進(jìn)行精確檢測的單片機硬件電路、工作原理及軟件實現(xiàn)方法。所選用的H2S電化學(xué)傳感器及信號電橋放大電路能滿

17、足在常溫下對H2S氣體高精度、寬范圍檢測的要求;在軟件設(shè)計時,對數(shù)據(jù)的處理采用了線性插值算法。另外,該系統(tǒng)還采用了分級報警的方式。關(guān)鍵詞:H2S電化學(xué)傳感器;MSP430單片機;電橋放大電路;線性插值算法;分級報警中圖分類號:TP216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1 硬件電路設(shè)計1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計本設(shè)計中采用MSP430系列單片機MSP430F149組成的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),其總體設(shè)計框圖如圖1所示。ThedesignoftheH2SgasinstrumentationofSCMcontrolXUFang hua,GUYa xiong,XIANGQiang yong(SchoolofElectronic

18、andInformationEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500,China)Abstrac:tThisarticledescribesaSCMcircuitbyhardwarewhichtakesadvantageofthepreciseinstrumentationfortheconsistencyoftheH2Sgas,usingtheH2Selectrochemistrysensor,Itcouldalsoincludetheworkingprincipleandtheachievablemethodoftheso

19、ft ware.TheselectedH2Selectrochemistrysensorandthesignalelec tricbridgeamplifyingcircuitcansatisfytherequirementsofthehighaccuracyandthewidthscopeinstrumentationunderthenormaltem peraturetotheH2Sgas;insoftwaredesign,processingusesthelin earinterpolationalgorithmtothedata.Inaddition,thissystemhasalsoselectedthegraduationwarningmethod.Keywords:H2Selectrochemistrysensor;MSP430SCM;electricbridgeamplifyingcircui;tlinearinterpolationalgorithm;th

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