[发明专利]基于数据融合的电气火灾报警系统

说明书

技术领域

本发明涉及火灾报警系统，尤其是一种基于数据融合的电气火灾报警系统。

背景技术

信息融合技术，也可称为多传感器信息融合技术或数据融合技术，是对人脑综合处理复杂问题方式的功能模拟。其利用计算机技术按照一定准则对多时空传感器采集到的信息进行自动分析和优化组合，从而得到对被检测目标的一致性完整解释与描述，完成所需逻辑处理与决策。

多源信息的多层次处理一般分为信息层融合、特征层融合和决策层融合。每一层信息融合都对原始数据进行了一定程度的抽象。低层的信息融合对信息的抽象程度低；高层的信息融合对信息的抽象程度高，因此对原始信息的细节要求就低(数据处理层次为：数据-信息层融合-特征层融合-决策层融合)。

火灾是在时间和空间上失去人力控制并形成一定灾害的燃烧过程。火灾发生的基本条件是可燃物、助燃物、点火源以及三者之间的相互作用。助燃剂通常是指空气中的氧气(或氧化剂)，为了维持燃烧，可燃物要有一定的数量，其以固态、气态和液态三种形态存在。根据可燃性气体在燃烧过程中与空气不同的混合方式，可以分为预混燃烧和扩散燃烧。预混燃烧是指可燃气体与空气均匀混合进行的燃烧；扩散燃烧是指可燃气体在燃烧区一边与空气混合一边燃烧。而液态和固态是凝聚态物质，在受到外界加热时，液体蒸发成可燃蒸汽，固体发生热分解(熔化、蒸发)析出可燃气体，从而发生气相扩散燃烧。

凝聚态物质在发生燃烧时产生的可燃性气体(CO，H₂等)、颗粒直径较大的分子团、灰烬以及未完全燃烧的物质颗粒悬浮在空气中，这些物质的直径通常在0.01μm左右，被总称为气溶胶，同时也会产生离子直径为0.01～10μm的液体或固体颗粒，即为烟雾。火灾是可燃物和助燃剂在满足一定的条件下产生的强烈的化学反应，并在燃烧过程中伴有发热和发光的物理化学现象。此外还会产生燃烧波。火灾过程中产生的特殊现象与物质如气溶胶、烟雾、光、热以及燃烧波等都被称为火灾参量，火灾探测就是通过这些火灾参量的测量和分析，来确定火灾的过程。

根据火灾燃烧过程的不同，可分为慢速阴燃、明火以及快速发展火焰等。阴燃是指在稀疏物质或颗粒环境中进行的缓慢热分解和氧化反应，能较长时间地自我保持或扩散，并在条件允许的情况下转化为明火或自行熄灭，是引发火灾的重要因素；明火是指燃烧时迸发出火焰并释放出可燃气体，从而进一步使燃烧扩散；快速发展火焰是指燃烧火焰的扩散速度极快，这种情况通常发生在燃烧火焰周围分布有大量的可燃气体。

由于火灾早期特征状态的不稳定以及火灾事件的偶然性，传感器输出信号x(t)是事先未知或不能确定的信号，且由于外界环境如气候、灰尘、湿度、电子噪声等对x(t)的影响，使得火灾信号具有以下特征：(1)人们对火灾表象十分清楚并能做出准确判断与应对，但若要用数字语言进行精确地表达却十分困难；(2)以往的火灾范例可以提供参考或研究；(3)通过联想可以进行正确识别。因此，火灾检测相比于其他典型信号检测来说是一种十分困难的信号检测问题。火灾的检测信号特征有以下特点：(1)可检测到的火灾信号均为随机信号，其统计特性随时间或环境的改变而改变；(2)火灾现象与正常现象相比出现的几率很小，探测器基本上都是工作在正常情况下；(3)检测环境中的噪声特征与检测信号特征有时十分相似，因此很容易影响到辨识结果。虽然检测火灾特征信号x(t)比较困难，但x(t)还是有一定的规律可循，或者说其还是表现出了火灾发生的一些特点，如x(t)的时间和频谱特性，x(t)一般被认为是一种非平稳随机过程，用函数表达即为：