一种基于多传感器的火灾预警方法技术

一种基于多传感器的火灾预警方法，采用测温传感器和CO浓度传感器实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算温度值和CO浓度值对应的发生火灾的概率值，然后分别采用D‑S证据理论融合方法和Vague模糊集数据融合方法对温度值的对应发生火灾的概率值和CO浓度值的对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，当最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％才发出报警信号，本发明专利技术采用两种融合方法对传感器采集的数据进行融合，可以弥补每种融合方法的不足，进一步提高火灾报警器的报警准确率和减少误报、漏报的概率，不增加报警器的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器的火灾预警方法
本专利技术涉及一种基于多传感器的火灾预警方法。
技术介绍
火灾一直伴随人类的社会经济活动，可以导致人员伤亡、财产损失、环境污染甚至生态失衡，严重威胁到人类的生命财产安全和自然环境资源，因而进一步提高火灾报警器的报警准确率和减少误报、漏报的概率具有重要的意义。为了达到减少火灾报警器误报、漏报概率的目的，一般从以下两个途径入手:①提高探测传感器的灵敏度和可靠性；②采用多传感器探测并在软件上采用融合算法。由于单一传感器的火灾报警器价格相对低廉，所以工程应用上大部分还是这种报警器。多传感器报警器需要进行数据融合，同时通常采用组网进行集中监控，所以价格相对较高。在多传感器数据融合的方法上，文献报道未见有采用两种融合方法进行数据融合的案例。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种基于多传感器的火灾预警方法，能提高火灾报警器的报警准确率和减少误报、漏报的概率，且不增加产品的成本。本专利技术一种基于多传感器的火灾预警方法，采用测温传感器和CO浓度传感器实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算该温度值和CO浓度值对应发生火灾的概率值，然后分别采用D-S证据理论融合方法和Vague模糊集数据融合方法对温度值的对应发生火灾的概率值和CO浓度值的对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，当最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％才发出报警信号。具体包括如下步骤：步骤1、采用测温传感器和CO浓度传感器，实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算出其对应的发生火灾的概率值：步骤11、将采集的温度值归一化计算，获得该温度值对应发生火灾的概率值：温度值的归一化公式如下所示：其中，MT(C)表示在某一温度x下发生火灾概率的可信度，数值在0-1之间；用MT(N)表示在某一温度下发生火灾概率的不可信度，数值也在0-1之间，MT(N)＝1-MT(C)；式(1)中的温度节点值42℃和65℃是按国家标准GB4716-2005确定的；42℃～65℃之间发生火灾的概率经过MATLAB仿真计算确定；步骤12、将采集的CO浓度值归一化计算，获得该CO浓度值对应发生火灾的概率值：CO浓度值的归一化公式如下所示：其中,MCO(C)表示在某一一氧化碳浓度x下发生火灾概率的可信度，数值在0-1之间；用MCO(N)表示在某一一氧化碳浓度下发生火灾概率的不可信度，数值也在0-1之间，MCO(N)＝1-MCO(C)；式(2)中的CO浓度节点值10ppm、15ppm、20ppm和25ppm是参照欧洲6种标准火CO最大生成量，上述各区间对应的发生火灾的概率经过MATLAB仿真计算确定；步骤2、分别采用D-S证据理论融合计算和Vague模糊集数据融合计算对步骤1所采集的温度值和CO浓度值对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，该最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％，取两者的均值为融合结果，并发出报警信号；步骤21、利用D-S证据理论融合计算所采集的温度值和CO浓度值对应的发生火灾的概率值：步骤211、利用D-S证据融合规则可以计算这两个证据共同作用产生的能够较好地反映数据融合结果的基本概率分配函数：可信度m(C)＝MT(C)×MCO(C)(3)不可信度m(N)＝MT(N)×MCO(N)(4)模糊度m(φ)＝MT(C)×MCO(N)+MT(N)×MCO(C)(5)不一致因子K＝1-m(φ)(6)式中不一致因子K表示2个证据体矛盾的程度，D-S证据融合规则的结果根据K值进行归一化，如果K＝1，则表示几个证据体完全矛盾；步骤212、计算发生火灾的概率：M(C)＝m(C)/(1-K)(7)如果当M(C)≥0.5时，表示会出现火灾；步骤22、利用Vague模糊集融合计算所采集的温度值和CO浓度值对应的发生火灾的概率值：设U是论域，x∈U，对于论域U称满足下述条件的集合A＝{＜x,MA(x),NA(x)＞|x∈U}可信度范围MA(x)＝[uA(x),1-vA(x)]不可信度范围NA(x)＝[vA(x),1-uA(x)]模糊度范围PA(x)＝[0,πA(x)]，πA(x)＝1-uA(x)-vA(x)；首先利用步骤1的归一化算法对采样所得到的温度值和CO浓度值进行归一化处理，转化为Vague模糊集的表达方式：temp＝{uA1(x),vA1(x),πA1(x)}，其中x为温度传感器采集的温度值，uA1(x)代表支持度，vA1(x)代表反对度、πA1(x)代表不确定度；CO＝{uA2(x),vA2(x),πA2(x)}，其中x为CO传感器采集的CO浓度值，uA2(x)代表支持度、vA2(x)代表反对度、πA2(x)代表不确定度；根据实际情况，对温度传感器和CO浓度传感器给予的权重分别为W＝(0.45,0.55)，根据条件属性，做出系统有火灾、无火灾、无法确定的概率，即：利用激励-惩罚带参数的方式对无法确定部分进行划分，将πA(x)部分划分到uA(x)中：即为Vague模糊集支持的发生火灾的概率；步骤23、参考步骤21和23的计算结果进行火灾预警决策：a)如果则表示发生火灾的概率大于50％；b)如果则需M(C)和都大于50％，才表示发生火灾的概率大于50％，报警器报警，发生火灾的概率若采用更多的传感器进行数据采集时，多次循环步骤1至2。本专利技术采用两种融合方法对传感器采集的数据进行融合，不但可以弥补每种融合方法的不足，进一步提高火灾报警器的报警准确率和减少误报、漏报的概率，不增加报警器的成本。具体实施方式本专利技术一种基于多传感器的火灾预警方法，采用测温传感器和一氧化碳(CO)浓度传感器实时探测环境温度值和CO浓度值，温度值与发生火灾的关系参照国家标准GB4716-2005(点型感温火灾探测器)计算出其对应的发生火灾的概率；CO浓度值与发生火灾的关系由于没有国家标准，所以，参照欧洲6种标准火CO最大生成量(即木材明火、木材热解火、棉绳阴火、聚氨酯塑料明火、正庚烷火和酒精明火)计算出其对应的发生火灾的概率(准确的数值需要根据经验并按具体监测对象的不同和空间大小进行适当调整)；然后分别采用D-S证据理论融合方法和Vague模糊集数据融合方法对温度值的对应发生火灾的概率值和CO浓度值的对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，当最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％才发出报警信号；具体包括如下步骤：步骤1、采用测温传感器和一氧化碳(CO)浓度传感器，实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算出其对应的发生火灾的概率值：步骤11、将采集的温度值归一化计算，获得该温度值对应发生火灾的概率值：温度值的归一化公式如下所示：其中，MT(C)表示在某一温度x下发生火灾概率的可信度，数值在0-1之间；用MT(N)表示在某一温度下发生火灾概率的不可信度，数值也在0-1之间，MT(N)＝1-MT(C)；式(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多传感器的火灾预警方法，其特征在于：采用测温传感器和CO浓度传感器实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算该温度值和CO浓度值对应发生火灾的概率值，然后分别采用D‑S证据理论融合方法和Vague模糊集数据融合方法对温度值的对应发生火灾的概率值和CO浓度值的对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，当最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％才发出报警信号。

【技术特征摘要】
2016.04.11 CN 20161022037771.一种基于多传感器的火灾预警方法，其特征在于：采用测温传感器和CO浓度传感器实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算该温度值和CO浓度值对应发生火灾的概率值，然后分别采用D-S证据理论融合方法和Vague模糊集数据融合方法对温度值的对应发生火灾的概率值和CO浓度值的对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，当最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％才发出报警信号；具体包括如下步骤：步骤1、采用测温传感器和CO浓度传感器，实时探测环境温度值和CO浓度值，分别计算出其对应的发生火灾的概率值：步骤11、将采集的温度值归一化计算，获得该温度值对应发生火灾的概率值：温度值的归一化公式如下所示：其中，MT(C)表示在某一温度x下发生火灾概率的可信度，数值在0-1之间；用MT(N)表示在某一温度下发生火灾概率的不可信度，数值也在0-1之间，MT(N)＝1-MT(C)；式(1)中的温度节点值42℃和65℃是按国家标准GB4716-2005确定的；42℃～65℃之间发生火灾的概率经过MATLAB仿真计算确定；步骤12、将采集的CO浓度值归一化计算，获得该CO浓度值对应发生火灾的概率值：CO浓度值的归一化公式如下所示：其中,MCO(C)表示在某一一氧化碳浓度x下发生火灾概率的可信度，数值在0-1之间；用MCO(N)表示在某一一氧化碳浓度下发生火灾概率的不可信度，数值也在0-1之间，MCO(N)＝1-MCO(C)；式(2)中的CO浓度节点值10ppm、15ppm、20ppm和25ppm是参照欧洲6种标准火生成CO的最大生成量，上述各区间对应的发生火灾的概率经过MATLAB仿真计算确定；步骤2、分别采用D-S证据理论融合计算和Vague模糊集数据融合计算对步骤1所采集的温度值和CO浓度值对应发生火灾的概率值进行融合，当两种融合结果的概率值之间的相对误差小于阈值时，即以两种融合结果的概率值的均值为最终火灾概率值，该最终火灾概率值超过50％即发出报警信号；否则，只有当两种融合结果的概率值都超过50％，取两者的均值为融合结果，并发出报警信号；步骤21、利用D-...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡植善，陈木生，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建;35