基于SVM的多传感器火灾报警系统

２１ Ｏ ２年 ９ 月
Ｓｅ ２０１ ｐ． ２
基于 Ｓ ＶＭ 的 多传 感 器 火 灾 报警 系统
张建化 ， 万 程 ， 万 里 ， 李 王树 臣
（ 州 工程 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 徐 江 ２ ０ ８
摘要 ： 为提 高火 灾报警 系统 的灵敏 性和 可 靠性 ， 温度传 感器 、 雾传感器 、 将 烟 二氧化 碳传感 器 和
不可 分 问题时 ， 常用 的方法 是通 过非 线性 映射 ： Ｈ， 原 始 空 间 的样 本 映射 到 高 维特 征 空 间 Ｈ 中 ， Ｒ一 将 再
１ 火 灾 报 警 器 系统 设 计
火 灾报 警系统 检测 参量 的选择 将直 接影 响火灾 报警 的灵 敏 度和 诊 断能 力． 采用 单 一 传感 器 只能 检 测 单
一
特征 量 ， 发生 火灾 时除 了会产 生 Ｃ 还 会产 生 Ｃ 和大 量 的烟 雾 ， 但 Ｏ ， Ｏ 同时环 境 温度 也 在 升高 ， 因此 ， 以 可
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６ ・ ４
张建化 ， ： 于 Ｓ 等 基 ＶＭ 的多 传 感 器 火 灾 报 警 系统
２ Ｓ Ｍ 在 火 灾 报警 系 统 中 的应 用 Ｖ
智 能化 的识 别处 理是火 灾报 警 系统 的核心 之一 ， 提高 可靠 性 和 减少 误 报 率 的关 键 所在 ． ＶＭ 采用 结 是 Ｓ
收 稿 日期 ： ０ ２０ — ８ ２ １－４１
基 金 项 目 ： 苏省 高 等 学校 大 学 生 实践 创 新 训 练 计 划 项 目（０ ０ 江 ２１） 作 者 简 介 ： 建 化 （９ ９ ） 男 ， 南灵 宝人 ， 师 ， 士 ， 要 从 事机 器人 控 制 及 嵌 入 式 系统 开发 研 究 张 １７ 一 ， 河 讲 博 主
第 ２ ７卷 第 ３期
Ｖｏ． ｏ １ ２７ Ｎ ．３
徐 州 工 程 学 院 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｏ ｒａ ｏ Ｘｕ ｈ ｕ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｓ ｄ ｔ ｎ ｚ ｏ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｔ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｉ
一
氧 化碳传 感器 探测 到 的数据作 为 多分类 Ｓ ＶＭ 的输入 ， 利用 Ｓ ＶＭ 的分类泛 化 能力实 现火 灾信 号
的识 别． 仿真结 果表 明， 于 Ｓ 基 ＶＭ 的 多传 感器 火 灾 报警 系统 能准 确地 识 别 多种 火 灾信 号 ， 高 系 提
统 的抗 干扰 能力． 关 键 词 ： 灾 ； 感 器 ；ＶＭ 火 传 Ｓ
构风 险最 小化 准则 ， 在最 小化样 本误 差 的 同时最小 化结 构风 险 ； 用核 函数 映射 技术 ，ＶＭ 可 以通 过 小训 采 Ｓ
练样 本集 数据 的学 习获得很 好 的分类 泛化 能力 ， 没有数 据维 数 的限制 ． 且
２ １ Ｓ Ｍ 识 别 原 理 ． Ｖ
Ｓ ＶＭ 通过 对给 定训练 样本输 入模 式 的学 习构造 出最 优决 策 函数 ， 而实 现智 能识 别． ＶＭ 在处 理 线性 从 Ｓ
报警 器往 往存 在漏报 、 报率 高 、 敏度低 等 问题 ， 乏诊 断 能力 ， 误 灵 缺 因此 ， 多 传感 器 智 能火 灾 报警 器 的研 究 对
迫 在眉 睫 ． 近年来 ， 支持 向量 机算 法 （ ｕ ｐ ｒ ｖ ｃｏ ｃ ｉｅ Ｓ ｓ ｐ ｏｔ ｅｔｒｍａｈｎ ， ＶＭ） 的应 用 受 到 各 界 广泛 关 注 ， 文 采用 本 Ｓ ＶＭ 来 处理传 感器 采集 的信 号． ＶＭ 算法 建立 在结 构风 险最小 化 的理论 之上 ， 于人 工神 经 网络和其 他规 Ｓ 优 则 的分类 器 ． 通过选 用核 函数 ， ＶＭ 可 以对传感 器采 集 的各种信 号进 行整 体最小 化分 类． ＶＭ 的运用 ， 有 Ｓ Ｓ 将 效地 提 高火 灾报警 系统 的灵敏 度 ， 加 准确地 判断火 灾 的发生 ， 更 减少 生命财 产 的损失 ．
参 量… ．
基于 Ｓ ＶＭ 的 多传感 器报警 系统 模型 如 图 １所示 ， 其工 作原 理概述 如 下 ： 过 多个 传感 器 采集 需 要 同时 通
检 测 的参量 （ （ 质量浓 度 、 Ｏ质量浓 度 、 ｃ） ： Ｃ 温度 以及烟 雾 质量 浓 度 ） 采 集 的信 息 变量 经 过 预处 理 后 ， ， 转换 成 Ｓ ＶＭ 能够识 别 的信 号 ， 将这 些 信号 输 入 Ｓ ＶＭ ， Ｓ 让 ＶＭ 处 理并 识 别 火灾 信 号 ， 执行 器 根 据 Ｓ ＶＭ 的识 别 结
综 合考 虑利 用 Ｃ Ｃ 的质量 浓度 比和温 度来 区别 明火 和阴燃 火 ， 用 Ｃ Ｏ 与 Ｏ 利 Ｏ的上 升率 来 识别 火 源 和干 扰． 本 文最 终确 定选 择 Ｃ 量浓 度 、 Ｏ 质量 浓 度 、 度 以 及 烟雾 质 量 浓 度 作 为 火 灾报 警 器 系统 同时 检 测 的 Ｏ质 Ｃ 温
中 图分类 号 ： ２ ２ ９ 文献标 识码 ： ＴＰ １ ． Ａ
文章编 号 ：６ ４３ ８ ２ １ ） ３０ ６ —３ １ ７ — ５ Ｘ（ ０ ２ ０ — ０ ４０
火灾 报警 系统 ， 作为人 们 生活 中的安全 卫士 ， 预防 和减小 火 灾危 害 方 面起 着 至关 重 要 的作 用． 见 的 在 常 火 灾报警 系统 一般 就火灾 发生 的某一 特征 进行 报警 ， 如温 感 式火 灾报 警 器 、 体 式 火灾 报 警器 等 ． 些 火灾 气 这
果 ， 判断 是否 发生火 灾 ， 否需 要报警 ． 来 是
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图 １ 基于 Ｓ ＶＭ 的 多传 感 器报 警 系统 模 型