基于信息融合的无线电气火灾预警系统研究

论文摘要

本文开展了对电气火灾预警系统的研究，主要包括对电气火灾成因的机理分析、信号检测电路的设计与测试、信息的融合处理、Zigbee数据传输和主机预警界面的设计与实验等方面。首先，对电气火灾的成因进行了深入分析，并找寻引发电气火灾的各种成因的相似电气和物理现象，确定了进行电气火灾预警的信号检测对象；同时在参考电气火灾监控器发展情况的基础上，对预警系统的整体工作方案进行了设计。其次，根据信号检测对象，设计了相关的信号检测电路，并对其进行了试验测试，测试结果表明所设计检测电路具有很好的工作表现。然后，使用D-S证据理论对检测信号进行了仿真融合与分析，并改进了对各命题基本概率赋值函数的分配方法；在对多传感信息进行仿真融合后，目标命题（系统预警）的可信性得到了很大的提高、不确定性程度降低。同时，设计了微控器的软硬件处理方案，包括微控器与信号检测电路的接口、微控器主程序、D-S融合算法及其在微控器内的C程序实现等。最后，对Zigbee无线通信模块进行了组网通信、并与所设计的监控主机预警界面进行了通信实验；其数据传输的快速性和灵活性，表明了在预警系统中使用Zigbee通信进行数据传输的可行性和有效性。本文对各部分的工作均进行了试验测试和仿真分析，其结果可以表明所设计的系统具有较好的可行性、可信性与可靠性。由于引入了信息融合技术，系统预警的准确性也获得了很大的提高。但是，由于受到实验环境和条件的限制，系统的一些环节还有待进一步的研究和完善。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电气火灾监控系统
• 1.2.2 火灾监控系统的发展历程
• 1.2.3 电气火灾监控系统现状与问题
• 1.3 课题研究目的和论文安排
• 1.3.1 课题研究目的
• 1.3.2 论文内容及安排
• 2 电气火灾形成机理与系统方案设计
• 2.1 电气火灾形成主因及分析
• 2.1.1 短路
• 2.1.2 接触不良
• 2.1.3 漏电
• 2.1.4 谐波
• 2.1.5 过载
• 2.1.6 其它原因
• 2.2 电气火灾的检测
• 2.2.1 电气故障相似特征及现象
• 2.2.2 火灾预警信号检测参数
• 2.3 系统整体方案设计
• 2.4 本章小结
• 3 信号检测电路设计
• 3.1 信号检测电路设计
• 3.1.1 超声信号检测电路设计
• 3.1.2 紫外光信号检测电路设计
• 3.1.3 电流信号检测电路设计
• 3.2 检测电路实验与分析
• 3.2.1 实验平台
• 3.2.2 信号检测电路测试
• 3.3 本章小结
• 4 火灾信息的 D-S 证据融合算法研究
• 4.1 D-S 证据理论介绍
• 4.1.1 D-S 证据理论基础
• 4.1.2 证据的合成
• 4.1.3 证据推理不可信性的分析
• 4.2 电气火灾预警信息的融合
• 4.2.1 预警识别框架及初始 BPA
• 4.2.2 各命题 BPA 的确定
• 4.2.3 仿真及结果分析
• 4.2.4 对目标命题的决策
• 4.3 本章小结
• 5 微控器软硬件方案设计
• 5.1 硬件设计
• 5.1.1 微控器选型
• 5.1.2 微控器硬件设计
• 5.2 微控器中软件处理思想
• 5.2.1 正常与故障电弧的辨别
• 5.2.2 微控器中软件方案设计
• 5.2.3 D-S 融合算法的软件实现
• 5.3 本章小结
• 6 Zigbee 通信与上位机的设计及实现
• 6.1 Zigbee 技术简述
• 6.1.1 Zigbee 的工作频段
• 6.1.2 Zigbee 的网络结构
• 6.1.3 Zigbee 的数据传输
• 6.2 Zigbee 的通信实现
• 6.2.1 Zigbee 产品选型
• 6.2.2 Zigbee 通信实验
• 6.3 上位机的设计
• 6.3.1 VB2005 简介
• 6.3.2 监控界面及功能
• 6.4 本章小结
• 7 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集