基于模糊控制的飞机火警报警系统的设计与仿真

本科毕业设计（论文）基于模糊控制的飞机火警报警系统的设计与仿真学生姓名：***专业：电气工程及其自动化学号： *********指导教师：***所属学院：电子信息与自动化学院二〇一七年五月中国民航大学本科毕业论文创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。

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（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要火灾是一种常见的灾害，它可以给人类生命和财产带来无法估量的危害。

在追求快速化出游的今天，飞机成为人们中远途旅行的首选交通方式。

而由真正的火灾或者由于火警报警器误报而迫降的飞行安全事故也成为对航空公司和人们生命财产的安全隐患。

正因如此，世界各国对火灾的防范意识越来越强，并对火灾发生的各种原因及现象、内在机理进行深入的研究，尽量降低火灾发生的概率，和降低发生火灾之后的生命财产损失。

根据火灾发生时的特征数据分析显示，要想降低火灾发生的概率或者减少火灾带来的生命财产损失，最有效的措施是在火灾发生初期能够准确地探测，并及时地采取消防措施防止火情扩大。

因此，对火灾监控和报警技术具有很高的要求。

传统的飞机火警报警器具有采集参数单一，存在误报、漏报概率较大等劣势。

针对传统报警器的这些缺点，本文对模糊控制理论、对火灾探测器的选择、信号处理方法等方面进行了系统的研究和分析，并利用MATLAB对模糊控制部分进行了仿真以证明其可行性。

关键词：模糊理论；火警报警；火灾探测技术；MATLABDesign and Simulation of Aircraft Fire Alarm SystemBased on Fuzzy ControlAbstractFire is a common disaster, it can bring immeasurable harm to human life and property. In the pursuit of rapid travel today, the aircraft has become the preferred way of travel in the long-distance travel. And by the real fire or fire alarm due to false groundbreaking flight safety accident has become a security risk for airlines and people's lives and property. For this reason, the world's awareness of the fire more and more strong, and the fire of the various causes and phenomena, the inherent mechanism of in-depth study, to minimize the probability of fire, and reduce the fire after the loss of life and property.According to the analysis of the characteristics of the fire when the data show that in order to reduce the probability of fire or reduce the loss of life and property caused by the fire, the most effective measure is the early detection of the fire can be accurately detected and timely measures to prevent fire expand. Therefore, the fire monitoring and alarm technology has a high demand. The traditional aircraft fire alarm with a single acquisition parameters, there is false positives, omission probability and other disadvantages. In view of these shortcomings of traditional alarm, this paper systematically studies and analyzes the fuzzy control theory, the selection of fire detectors, the signal processing methods and so on, and uses MATLAB to simulate the fuzzy control part to prove its feasibility.Key words: fuzzy theory; fire alarm; fire detection technology目录摘要 (3)Abstract (4)第1章绪论 (1)1.1 研究工作的背景、目的及意义 (1)1.2 火灾探测技术概述 (1)1.2.1 目前火灾探测技术的发展概述 (1)1.2.2 火灾探测技术的发展趋势 (2)1.3课题的主要研究内容 (2)第2章火灾系统的特征分析和系统设计 (4)2.1 火灾的特征现象分析 (4)2.1.1 物质燃烧的基本特征 (4)2.1.2 火灾特征信号 (5)2.1.3 火灾探测器的选择 (5)2.2 模糊控制理论概述 (6)2.3 本章小结 (7)第3章火警自动报警系统的设计 (8)3.1 火警自动报警系统的基本组成和结构 (8)3.2 火警自动报警系统中的模糊逻辑系统 (10)3.2.1 模糊化处理 (10)3.2.2 模糊规则库的建立 (11)3.3.3 去模糊化 (14)3.3.4 模糊控制的MATLAB仿真 (14)3.3 火警自动报警系统的决策层 (19)3.4 本章小结 (19)第4章总结与展望 (20)4.1 文章总结 (20)展望............................................................................................................. 错误!未定义书签。

第1章绪论1.1 研究工作的背景、目的及意义火灾是世界范围的灾难性问题，它是出现频率很高的一种灾害。

特别是在民航领域内，由于飞机火警报警系统误报、漏报而造成的火灾数不胜数。

无论是飞机在空中，还是在地面，着火都是对飞机的威胁之一。

飞机着火不但会造成财产的巨大损失，还会对生命造成不可估量的危害。

因此随着民航业的发展，对飞机的火警报警系统的精确度要求越来越高。

传统的火灾报警系统主要针对火焰的某一特性进行报警（如烟雾的浓度，周围空间温度或光的强度等等），对探测使用的传感器的处理也多采用比较简单的“与”或“非”的关系；或者对其简单地设定一个阈值，作为是否发生火警的依据。

这些对数据的处理方法缺乏柔性，没有将传感器信息在一定程度下进行综合性的分析和处理，不能解决系统灵敏度和误报率的问题。

因此需要一种高灵敏度、低误报率的火警报警系统来替代传统类型的报警系统。

本文主要研究基于模糊控制的火警报警系统，通过运用模糊控制技术，利用模糊系统分析推理能力强、建模简单、鲁棒性强等优点，增强了整个系统的柔性，大大降低了系统的漏板率和误报率，还可以在很大程度上提高抗干扰能力，提高了系统精度。

对于在飞机上能够及早发现火情并启动灭火程序提供一定的帮助，减少飞机因发生火灾或误报而产生的经济损失和人员安全事故。

1.2 火灾探测技术概述1.2.1 目前火灾探测技术的发展概述火灾探测技术是一门多专业、多学科的综合应用科学。

在过去的一个多世纪中，随着世界科学技术的迅猛发展，火灾探测技术业取得了长足的进步，基于各种火灾识别原理的火灾探测器相继问世，并且日趋完善。

特别在最近的二十年中，火灾探测技术取得了傲人的成就，最先进的知识理论的火警探测器已相当成熟并应用于各大领域。

火灾早期探测技术的发展大体上分为四个阶段。

起步阶段，从19世纪40年代到20世纪40年代，感温探测器一直处与主导地位。

1847年，美国牙医Charming和缅因大学教授Farmer 研究出了世界第一台应用于城镇火灾报警的发送装置。

1890年，第一个感温式火灾探测器由英国研制成功。

在这漫长的一百年中，感温探测器的应用经久不衰，同时还在不断地发展。

但在应用的过程中人们发现，其灵敏度比较低，探测火灾的速度比较慢，并且只适用于发生火灾但不会产生大量烟雾的场合。

因此，人们对其他种类的火灾探测器的研究也提上了日程。

初级阶段，从20世纪中期到70年代末期，离子感烟探测器的出现替代了感温探测器继而成为当时应用最广泛的火灾探测器。

与此同时，人们也在研究光电感烟技术，直到20世纪70年代末，对具有优良性能的光电元件的研究得到了突破性的进展，由此光电感烟传感器应运而生。

由于离子探测器中含有放射源，会对周围环境造成污染，所以光电感烟探测器取代离子感烟探测器在感烟探测器中占据了主导地位，火灾传输信号为多线制，判断为阈值型。

发展阶段，20世纪70年代到80年代的十几年，随着单片机技术应用的普遍，并且由于多线制施工复杂、维护维修不便等原因，总线制替代多线制成为技术主流，提高了火警报警定位的准确性。

智能阶段，从20世纪80年代后期，随着时代的发展，人们对火灾规律的认识越来越深入，与此同时，随着计算机技术、传感器技术、电子技术等的快速发展，火灾探测技术产生了革命性的变化，从此进入了智能时代，主要包括分布智能探测系统、集中智能探测系统和以两种系统为基础发展而来的网络通信系统结构。