基于红外技术的野外火灾探测系统研究

论文摘要

随着社会经济的迅速发展和城市人口的急剧增长,各类大型建筑物纷纷涌现。但近年来发生的数起特大火灾事故,从侧面反映了常规的消防设计已经满足不了特殊场合的消防要求,尤其是位于野外的油库、货仓、码头等,由于其建筑结构特殊、防火分区庞大、设施复杂,火灾隐患颇多,一旦发生火灾而不能及时发现,不但会给消防救援带来巨大的压力和困难,同时可能造成严重的经济损失和社会影响,甚至还会导致人员伤亡。因此,完善野外建筑物的消防设施,研究野外火灾自动探测系统是十分必要的。本文首先讨论了火灾的基本知识以及火灾探测的原理和方法,然后针对野外大空间的消防难题,重点研究了红外火灾探测技术,阐述了野外火灾探测选择使用红外技术的原因,之后探讨了热释电红外传感器的结构、工作原理及特点,设计了一个基于热释电红外传感器的火灾探测系统。接着详细分析了火灾信号的特点以及火灾信号处理的基本方法,同时针对传统火灾信号处理方法不够灵活以及误报率高的缺点,进一步研究了智能火灾信号处理技术,选择使用人工神经网络方法分析实现了火灾的识别算法,对神经网络的结构、训练以及识别的效果进行了讨论。本文编写的基于Delphi 7SE的火灾自动探测软件不但实现了信号的获取、预处理以及火灾的自动识别,还与SQL Server 2000数据库进行了良好的连接,完成了火灾报警信息等数据的存储与查询。经验证,本系统对多种形态的火焰具有较高的识别率,对于促进野外大空间消防技术的发展起到了积极的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 火灾发展的一般规律
• 1.3 常用火灾探测技术
• 1.4 本论文研究工作的意义和主要内容
• 第二章 红外技术在火灾探测中的应用
• 2.1 红外技术基础
• 2.2 红外火灾探测技术
• 2.2.1 红外光束感烟探测器
• 2.2.2 红外吸收式气体探测器
• 2.2.3 红外火焰探测器
• 2.2.4 红外图像火焰探测
• 2.3 火焰红外辐射的特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 火灾探测系统硬件设计
• 3.1 系统方案设计
• 3.2 热释电红外传感器
• 3.2.1 热释电效应
• 3.2.2 传感器的结构
• 3.2.3 传感器的选择
• 3.3 红外光学系统设计
• 3.3.1 红外光学系统的特点
• 3.3.2 红外光学系统设计原则
• 3.3.3 本文的红外光学系统设计
• 3.4 放大调理电路设计
• 3.4.1 红外火灾信号的特点
• 3.4.2 实用电路设计
• 3.5 火焰红外波形采集
• 3.5.1 数据采集卡简介
• 3.5.2 数据的采集
• 3.5.3 数据的存储与读取
• 3.6 抗干扰性设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 火灾探测系统软件设计
• 4.1 系统软件方案设计
• 4.2 主要功能的实现方案
• 4.2.1 火灾自动探测
• 4.2.2 报警信息的存储和查询
• 4.2.3 人员权限管理
• 4.3 本章小结
• 第五章 火灾识别算法
• 5.1 火灾信号的特点
• 5.2 火灾识别的难点分析
• 5.3 误报率和漏报率
• 5.4 火灾识别算法探讨
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于BP 网络的火灾识别
• 6.1 火灾识别问题分析
• 6.2 人工神经网络概述
• 6.2.1 人工神经元模型
• 6.2.2 网络模型
• 6.2.3 感知器
• 6.2.4 BP 网络
• 6.3 火灾信号预处理
• 6.3.1 数字滤波
• 6.3.2 离散傅立叶变换
• 6.4 火灾信号特征值的提取
• 6.5 BP 网络火灾识别算法的实现
• 6.6 BP 网络识别算法效果
• 6.7 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文