專利名稱：基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道火警預(yù)警方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隧道是一種相對(duì)特殊的建筑物，一旦發(fā)生火災(zāi)，逃生和救援工作相當(dāng)困難。因此，高效的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)于消除火災(zāi)隱患、保護(hù)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。目前，常用的隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要采用熱敏合金線式、光纖式和雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)器式等探測(cè)和檢測(cè)方式。而隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)逐步應(yīng)用到隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中。與傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)相比，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠有效地降低火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的漏報(bào)率。但是，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)只是將各個(gè)獨(dú)立的傳感器做簡(jiǎn)單的并列、疊加處理。如《一種新型隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)及控制方法》(公開(kāi)號(hào):CN200610025959.6)僅將火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、煙霧傳感器并列分布在預(yù)警系統(tǒng)上。各個(gè)傳感器只是獨(dú)立的檢測(cè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，然后系統(tǒng)將采集自傳感器的信號(hào)值與固定閾值進(jìn)行比較以判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。這種方法的不足之處在于預(yù)警系統(tǒng)無(wú)法感知環(huán)境參數(shù)的變化。有些隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)考慮到了環(huán)境參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響，如《城市長(zhǎng)隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的多傳感器融合方法》(公開(kāi)號(hào):CN200710052839.X)。但是這種方法將環(huán)境因素與火災(zāi)報(bào)警分開(kāi)考慮，用于不同的報(bào)警模塊，而并未將兩者有機(jī)的結(jié)合在一起，達(dá)到精確火災(zāi)預(yù)警的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中傳感器設(shè)置結(jié)構(gòu)單一、系統(tǒng)感知環(huán)境參數(shù)變化性能不足、系統(tǒng)報(bào)警閾值無(wú)法根據(jù)環(huán)境參數(shù)變化調(diào)整的缺點(diǎn)，提出了一種新型的基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警控制方法及系統(tǒng)。1.基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)控制方法包括:I)主傳感器組歷史數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理裝置以5分鐘為時(shí)間間隔記錄過(guò)去24小時(shí)內(nèi)的主傳感器組數(shù)據(jù)；2)定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理裝置以60分鐘為時(shí)間間隔定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)；3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，指數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)預(yù)置的一種運(yùn)算規(guī)則，以主傳感器組歷史數(shù)據(jù)和副傳感器組數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算得到當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值；4)計(jì)算結(jié)果回傳，指數(shù)據(jù)處理裝置將當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。5)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置執(zhí)行的控制，包括:
5.1)主傳感器組火災(zāi)閾值修正，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將數(shù)據(jù)處理裝置的回傳結(jié)果設(shè)置為當(dāng)前的主傳感器組火災(zāi)閾值；5.2)火災(zāi)發(fā)生判斷，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量與火災(zāi)閾值進(jìn)行比較。如果連續(xù)3次檢測(cè)到當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量超出火災(zāi)閾值，那么判定火災(zāi)發(fā)生；否則，判定沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括ー種復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分為兩大部分:主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和權(quán)值決定并輸出主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中隱含層和輸出層的各個(gè)權(quán)值，所述主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和權(quán)值決定和輸出火災(zāi)閾值；其中，主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出相聯(lián)系；對(duì)于復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，通過(guò)改變隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，找出網(wǎng)絡(luò)誤差的極小值，從而確定該網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用過(guò)程分為:A.權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練，復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每半年進(jìn)行一次訓(xùn)練，訓(xùn)練數(shù)據(jù)除原有數(shù)據(jù)外，還增加半年內(nèi)該隧道記錄數(shù)據(jù)日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到最終總輸入輸出關(guān)系，半年內(nèi)火災(zāi)預(yù)測(cè)情況由該輸入輸出關(guān)系得到，最終輸出為火災(zāi)閥值。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟A所述權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練步驟如下:Al初始化，置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為隨機(jī)數(shù)；A2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入；A3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值；A4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值計(jì)算出最終輸出；A5計(jì)算主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出和期望的誤差，并反向傳播回主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到調(diào)整后的權(quán)值；A6將主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后的權(quán)值尺度變換后作為輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出期望，并計(jì)算輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出與期望的誤差；A7反向傳播回輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，并返回計(jì)算步驟4)，直到誤差滿足要求。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟B所述日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算步驟如下:BI置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為訓(xùn)練得出的權(quán)值系數(shù)；B2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入；B3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值；B4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輸入計(jì)算得出火災(zāi)閾值。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式引入溫度主導(dǎo)的自動(dòng)調(diào)整機(jī)制，以增強(qiáng)極端天氣下的系統(tǒng)穩(wěn)定性，具體方法如下:在保證初始階段的復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式正確的基礎(chǔ)上，傳感器收集數(shù)據(jù)，然后通過(guò)復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輸出結(jié)果；當(dāng)結(jié)果屬于無(wú)火勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)可以把溫度傳感器的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷處理器。若系統(tǒng)一直顯示無(wú)火，那么溫度數(shù)據(jù)可以每隔30s傳送判斷一次；具體判斷規(guī)則如下:
O t<0°Cfit) =Il O cT < i < 30 0C2 />30 0Ct是溫度，f(t)是模式狀態(tài)。當(dāng)f (t)=0時(shí)，復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在較低溫的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，所以系統(tǒng)能很好地在低溫情況下反映計(jì)算出真實(shí)的外部火災(zāi)情況，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇低溫模式。當(dāng)f(t)=l時(shí)系統(tǒng)選擇正常溫度模式，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在正常溫度的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，這時(shí)系統(tǒng)能很好地?cái)M合周圍環(huán)境并輸出正確的情況。當(dāng)f(t) >30度時(shí)，系統(tǒng)選擇高溫模式，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在溫度較高的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，這時(shí)系統(tǒng)能很好地?cái)M合高溫環(huán)境并輸出正確的情況。7.如權(quán)利要求1所述的方法的專用隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及報(bào)警顯示裝置構(gòu)成；其中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置用于收集隧道中的各類環(huán)境參數(shù)，根據(jù)主傳感器組信號(hào)是否超出火災(zāi)閾值判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，并通知數(shù)據(jù)處理裝置；數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)副傳感器組信號(hào)，調(diào)整主傳感器組信號(hào)的火災(zāi)閾值，并且將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。同時(shí)，在收到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的報(bào)警信息后，數(shù)據(jù)處理裝置將控制報(bào)警顯示裝置報(bào)警；報(bào)警顯示裝置由通用的報(bào)警燈、蜂鳴器等組成，用于向人們提供聲、光報(bào)警信息；所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，包括主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和天線、微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路和電源部分；其中所述主傳感器組由多個(gè)煙霧傳感器和多個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鹘M成，用于直接檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的主要特征信息；所述副傳感器組由一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)光強(qiáng)度傳感器和一個(gè)濕度傳感器組成，用于檢測(cè)隧道的環(huán)境參數(shù)信息；所述信號(hào)調(diào)理電路用于將主傳感器組和副傳感器組采集的信號(hào)做放大、濾波或者模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，以適合微控制系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)傳感器的信號(hào)收集；所述無(wú)線通訊模塊和天線用于將信息以無(wú)線的方式進(jìn)行收發(fā)處理；所述的微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成一個(gè)完整的微控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可讀取信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)、控制無(wú)線通訊模塊的數(shù)據(jù)傳輸，并且具有改變主傳感器組的火災(zāi)閾值、根據(jù)主傳感器組的信號(hào)變化量是否超過(guò)火災(zāi)閾值判斷火災(zāi)是否發(fā)生的功能；所述的電源部分用于向主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和微控制系統(tǒng)提供各自需要的穩(wěn)定的電壓或者電流；所述數(shù)據(jù)處理裝置由嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路和電源部分組成；所述嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路和時(shí)鐘電路組成一個(gè)完整的高性能的嵌入式系統(tǒng)；該嵌入式系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置發(fā)送來(lái)的報(bào)警信息控制報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路；同時(shí)，能夠根據(jù)副傳感器組的信號(hào)變化量調(diào)整主傳感器組的火災(zāi)閾值，并將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置；所述液晶顯示電路用于顯示嵌入式系統(tǒng)的參數(shù)信息。所述按鍵輸入電路用于設(shè)置嵌入式系統(tǒng)的工作參數(shù)。所述報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警顯示裝置；所述電源部分用來(lái)給嵌入式系統(tǒng)、液晶顯示電路、按鍵輸入電路和報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定的電壓或者電流。與現(xiàn)有各類文獻(xiàn)中提出的方法相比，本發(fā)明的突出優(yōu)勢(shì)在于:1)具有層次化的傳感器設(shè)置結(jié)構(gòu)，即將煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅髟O(shè)置為主傳感器組，將溫度傳感器、光強(qiáng)傳感器和濕度傳感器設(shè)置為副傳感器組。主傳感器組用于檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的主要特征；副傳感器組用于檢測(cè)隧道內(nèi)環(huán)境參量的變化。2)具有動(dòng)態(tài)、靈活的火災(zāi)閾值調(diào)整方法，即采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的方法，對(duì)主傳感器組的歷史數(shù)據(jù)和副傳感器組的當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到適合當(dāng)前環(huán)境參數(shù)的火災(zāi)閾值。并且用新的火災(zāi)閾值替換原有的火災(zāi)閾值。本發(fā)明能夠有效地降低因隧道環(huán)境變化而引起的火災(zāi)判定誤差，降低隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的錯(cuò)報(bào)率與漏報(bào)率。


圖1隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意3數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意4權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖
具體實(shí)施例方式參照附圖:1.基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)控制方法包括:I)主傳感器組歷史數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理裝置以5分鐘為時(shí)間間隔記錄過(guò)去24小時(shí)內(nèi)的主傳感器組數(shù)據(jù)；2)定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理裝置以60分鐘為時(shí)間間隔定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)；3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，指數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)預(yù)置的一種運(yùn)算規(guī)則，以主傳感器組歷史數(shù)據(jù)和副傳感器組數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算得到當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值；4)計(jì)算結(jié)果回傳，指數(shù)據(jù)處理裝置將當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。5)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置執(zhí)行的控制，包括:5.1)主傳感器組火災(zāi)閾值修正，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將數(shù)據(jù)處理裝置的回傳結(jié)果設(shè)置為當(dāng)前的主傳感器組火災(zāi)閾值；5.2)火災(zāi)發(fā)生判斷，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量與火災(zāi)閾值進(jìn)行比較。如果連續(xù)3次檢測(cè)到當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量超出火災(zāi)閾值，那么判定火災(zāi)發(fā)生；否則，判定沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括一種復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分為兩大部分:主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和權(quán)值決定并輸出主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中隱含層和輸出層的各個(gè)權(quán)值，所述主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和權(quán)值決定和輸出火災(zāi)閾值；其中，主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出相聯(lián)系；對(duì)于復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，通過(guò)改變隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，找出網(wǎng)絡(luò)誤差的極小值，從而確定該網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用過(guò)程分為:A.權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練，復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每半年進(jìn)行一次訓(xùn)練，訓(xùn)練數(shù)據(jù)除原有數(shù)據(jù)外，還增加半年內(nèi)該隧道記錄數(shù)據(jù)日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到最終總輸入輸出關(guān)系，半年內(nèi)火災(zāi)預(yù)測(cè)情況由該輸入輸出關(guān)系得到，最終輸出為火災(zāi)閥值。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟A所述權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練步驟如下:Al初始化，置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為隨機(jī)數(shù)；A2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入；A3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值；A4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值計(jì)算出最終輸出；A5計(jì)算主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出和期望的誤差，并反向傳播回主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到調(diào)整后的權(quán)值；A6將主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后的權(quán)值尺度變換后作為輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出期望，并計(jì)算輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出與期望的誤差；A7反向傳播回輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，并返回計(jì)算步驟4)，直到誤差滿足要求。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟B所述日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算步驟如下:BI置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為訓(xùn)練得出的權(quán)值系數(shù)；B2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入；B3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值；B4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輸入計(jì)算得出火災(zāi)閾值。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式引入溫度主導(dǎo)的自動(dòng)調(diào)整機(jī)制，以增強(qiáng)極端天氣下的系統(tǒng)穩(wěn)定性，具體方法如下:在保證初始階段的復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式正確的基礎(chǔ)上，傳感器收集數(shù)據(jù)，然后通過(guò)復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輸出結(jié)果；當(dāng)結(jié)果屬于無(wú)火勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)可以把溫度傳感器的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷處理器。若系統(tǒng)一直顯示無(wú)火，那么溫度數(shù)據(jù)可以每隔30s傳送判斷一次；具體判斷規(guī)則如下:
O / < O 0C/(Z) = Jl 0°C</<30°C2 />30 0Ct是溫度，f(t)是模式狀態(tài)。當(dāng)f (t)=0時(shí)，復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在較低溫的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，所以系統(tǒng)能很好地在低溫情況下反映計(jì)算出真實(shí)的外部火災(zāi)情況，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇低溫模式。當(dāng)f(t)=l時(shí)系統(tǒng)選擇正常溫度模式，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在正常溫度的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，這時(shí)系統(tǒng)能很好地?cái)M合周圍環(huán)境并輸出正確的情況。當(dāng)f(t) >30度時(shí)，系統(tǒng)選擇高溫模式，這時(shí)的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值是在溫度較高的情況下訓(xùn)練出來(lái)的，這時(shí)系統(tǒng)能很好地?cái)M合高溫環(huán)境并輸出正確的情況。7.如權(quán)利要求1所述的方法的專用隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及報(bào)警顯示裝置構(gòu)成；其中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置用于收集隧道中的各類環(huán)境參數(shù)，根據(jù)主傳感器組信號(hào)是否超出火災(zāi)閾值判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，并通知數(shù)據(jù)處理裝置；數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)副傳感器組信號(hào)，調(diào)整主傳感器組信號(hào)的火災(zāi)閾值，并且將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。同時(shí)，在收到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的報(bào)警信息后，數(shù)據(jù)處理裝置將控制報(bào)警顯示裝置報(bào)警；報(bào)警顯示裝置由通用的報(bào)警燈、蜂鳴器等組成，用于向人們提供聲、光報(bào)警信息；所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，包括主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和天線、微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路和電源部分；其中所述主傳感器組由多個(gè)煙霧傳感器和多個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鹘M成，用于直接檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的主要特征信息；所述副傳感器組由ー個(gè)溫度傳感器、一個(gè)光強(qiáng)度傳感器和ー個(gè)濕度傳感器組成，用于檢測(cè)隧道的環(huán)境參數(shù)信息；所述信號(hào)調(diào)理電路用于將主傳感器組和副傳感器組采集的信號(hào)做放大、濾波或者模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，以適合微控制系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)傳感器的信號(hào)收集；所述無(wú)線通訊模塊和天線用于將信息以無(wú)線的方式進(jìn)行收發(fā)處理；所述的微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成一個(gè)完整的微控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可讀取信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)、控制無(wú)線通訊模塊的數(shù)據(jù)傳輸，并且具有改變主傳感器組的火災(zāi)閾值、根據(jù)主傳感器組的信號(hào)變化量是否超過(guò)火災(zāi)閾值判斷火災(zāi)是否發(fā)生的功能；所述的電源部分用于向主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和微控制系統(tǒng)提供各自需要的穩(wěn)定的電壓或者電流；所述數(shù)據(jù)處理裝置由嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路和電源部分組成；所述嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路和時(shí)鐘電路組成一個(gè)完整的高性能的嵌入式系統(tǒng)；該嵌入式系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置發(fā)送來(lái)的報(bào)警信息控制報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路；同吋，能夠根據(jù)副傳感器組的信號(hào)變化量調(diào)整主傳感器組的火災(zāi)閾值，并將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置；所述液晶顯示電路用于顯示嵌入式系統(tǒng)的參數(shù)信息。所述按鍵輸入電路用于設(shè)置嵌入式系統(tǒng)的工作參數(shù)。所述報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警顯示裝置；所述電源部分用來(lái)給嵌入式系統(tǒng)、液晶顯示電路、按鍵輸入電路和報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定的電壓或者電流。圖1為隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)際使用過(guò)程中，隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)可以設(shè)置I個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置、多個(gè)報(bào)警顯示裝置和多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。其中，數(shù)據(jù)處理裝置與報(bào)警顯示裝置通過(guò)有線信道進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)處理裝置與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置可以通過(guò)有線信道進(jìn)行通信；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置之間一般通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行通信，多傳感器的數(shù)據(jù)以“多跳”的形式在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置之間傳遞?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置用于收集隧道中的各類環(huán)境參數(shù)(如煙霧濃度、紅外線強(qiáng)度、溫度、濕度和光強(qiáng)度等)，根據(jù)主傳感器組信號(hào)是否超出火災(zāi)閾值判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，并通知數(shù)據(jù)處理裝置；數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)副傳感器組信號(hào)，調(diào)整主傳感器組信號(hào)的火災(zāi)閾值，并且將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。同時(shí)，在收到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的報(bào)警信息后，數(shù)據(jù)處理裝置將控制報(bào)警顯示裝置報(bào)警；報(bào)警顯示裝置由通用的報(bào)警燈、蜂鳴器等組成，用于向人們提供聲、光報(bào)警信息。圖2是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，包括主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和天線、微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路和電源部分。其中所述主傳感器組由多個(gè)煙霧傳感器和多個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鹘M成，用于直接檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的主要特征信息；所述副傳感器組由一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)光強(qiáng)度傳感器和一個(gè)濕度傳感器組成，用于檢測(cè)隧道的環(huán)境參數(shù)信息；所述信號(hào)調(diào)理電路用于將主傳感器組和副傳感器組采集的信號(hào)做放大、濾波或者模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，以適合微控制器系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)傳感器的信號(hào)收集；所述無(wú)線通訊模塊和天線用于將信息以無(wú)線的方式進(jìn)行收發(fā)處理；所述的微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成一個(gè)完整的微控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可讀取信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)、控制無(wú)線通訊模塊的數(shù)據(jù)傳輸，并且具有改變主傳感器組的火災(zāi)閾值、根據(jù)主傳感器組的信號(hào)變化量是否超過(guò)火災(zāi)閾值判斷火災(zāi)是否發(fā)生的功能；所述的電源部分用于向主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和微控制系統(tǒng)提供各自需要的穩(wěn)定的電壓或者電流。
圖3是數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述數(shù)據(jù)處理裝置由嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路和電源部分組成。所述嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路和時(shí)鐘電路組成一個(gè)完整的高性能的嵌入式系統(tǒng)。該嵌入式系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置發(fā)送來(lái)的報(bào)警信息控制報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路；同時(shí)，能夠根據(jù)副傳感器組的信號(hào)變化量調(diào)整主傳感器組的火災(zāi)閾值，并將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。所述液晶顯示電路用于顯示嵌入式系統(tǒng)的參數(shù)信息。所述按鍵輸入電路用于設(shè)置嵌入式系統(tǒng)的工作參數(shù)。所述報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警顯示裝置。所述電源部分用來(lái)給嵌入式系統(tǒng)、液晶顯示電路、按鍵輸入電路和報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定的電壓或者電流。圖4是權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖。在具體實(shí)施過(guò)程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分是模型的學(xué)習(xí)訓(xùn)練階段。具體的訓(xùn)練分為兩大部分:正向傳播和反向傳播。即，圖4中所示權(quán)值傳遞與反向權(quán)值誤差傳遞部分。正向傳播又分為兩部分:輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播和主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播。反向傳播又分為兩大部分:主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向傳播和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向傳播。它們?cè)趩未斡?xùn)練的時(shí)序?yàn)檩o正向傳播、主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播、主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向傳播、輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向傳播。首先，給出輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算過(guò)程參量定義:I)輸入向量為X=U1, X2, x3)T,分別對(duì)應(yīng)溫度傳感器、一個(gè)光強(qiáng)度傳感器和一個(gè)濕度傳感器。2)隱層輸出星為 Y=Cy1, J2-..Jj- ym)τ3)輸出層輸出星為 O=(C)1, O2...0k...01)4)輸出層的期望向量為D=W1, d2...dk...(I1)T (D不會(huì)直接由樣本給出)5)輸入層到隱含層之間的權(quán)值矩陣用V= (V1, V2...Vj...Vffl)表示，其中列向量VjS隱層第j個(gè)神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的權(quán)向量6)隱層到輸出層之間的權(quán)值矩陣用WMW1, W2...Wk...W1)表示，其中列向量Wk為輸出層第k個(gè)神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的權(quán)向量。其次，給出主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算過(guò)程參量定義:I)輸入向量為 X’ = (x/，x2’)τ2)隱層輸出星為 Y = (Y1 , Y2...Yj-...Ym' )T
3)輸出層輸出量為0’=o’4)輸出層的期望向量為D=d’ (D由訓(xùn)練樣本直接給出)，在本模型中本發(fā)明給期望的定義是這樣的:d’= (0，0.1)無(wú)火；d’= (0.1，0.2)有火災(zāi)的可能；d’= (0.2,0.3)即將發(fā)生火災(zāi)；d’ = (0.3,0.5)輕微火災(zāi)；d’ = (0.5,0.7)中度火災(zāi)；d’ = (0.7，I)嚴(yán)重火災(zāi)5)輸入層到隱含層之間的權(quán)值矩陣用V’ =(V/ , V；...V/...Vノ )表示，其中列向量V/為隱層第j個(gè)神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的權(quán)向量6)隱層到輸出層之間的權(quán)值用列向量W’表不，W’為輸出層的神經(jīng)兀對(duì)應(yīng)的權(quán)向量。一、所述輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播過(guò)程網(wǎng)絡(luò)傳播開(kāi)始前先給模型的權(quán)值賦初始值。將X1對(duì)應(yīng)溫度傳感器的采集的數(shù)據(jù)，將X2對(duì)應(yīng)光強(qiáng)度傳感器的采集的數(shù)據(jù)，將^對(duì)應(yīng)光濕度傳感器的采集的數(shù)據(jù)。通過(guò)尺度變換將輸入的數(shù)據(jù)限制在
區(qū)間內(nèi)。具體變換式如下:Xi=/ = 1,2,3 Qi為第i個(gè)傳感器的輸入數(shù)據(jù)，Qfflin為輸入數(shù)據(jù)的最小值，Qfflax為輸入數(shù)據(jù)的最大值，Xi為變換后的正式輸入。接著，各層信號(hào)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如`下:對(duì)于隱層:Iietj = YiViiXj j = \,2...m ( 1.0 )
1=1 'yj=f (netj) j=l，2...m (1.1)對(duì)于輸出層:
m,ヽnetkを=1,2.../ {1.2)
J=Iok=f (netk) k=l，2.I (1.3)式(1.1)和(1.3)中，轉(zhuǎn)移函數(shù)f (X)均為雙極性Sigmoid函數(shù):
I—X/(X) = -^經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，本發(fā)明得到了 0=(Ol, O2...0k...01)1ニ、主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播過(guò)程從輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳播本發(fā)明得到了 0=(Ol，O2...0k...0l)T，然而它的各個(gè)元素取值范圍都在(0，I)之內(nèi)，故有必要對(duì)它進(jìn)行變換，變換式如下:hk=A (ok-0.5) k=l, 2...1A是ー個(gè)很大的常數(shù)，這樣理論上hk可以在很大的正負(fù)區(qū)間內(nèi)任意取值，例如A可以取10000，則hk大約可以在(-5000，5000)內(nèi)取值，具體取值范圍還要根據(jù)具體情況分析。得到hk后，將I個(gè)hk與主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中l(wèi)=3m’個(gè)權(quán)值一一對(duì)應(yīng)。于是本發(fā)明就得到了主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值。然后，主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向傳播就可以正式開(kāi)始了。將Xl’對(duì)應(yīng)煙霧傳感器的采集的數(shù)據(jù)，將x2’對(duì)應(yīng)火焰?zhèn)鞲衅鞯牟杉臄?shù)據(jù)。通過(guò)尺度變換將輸入的數(shù)據(jù)限制在
區(qū)間內(nèi)。具體變換式如下:
權(quán)利要求
1.基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)控制方法包括: 1)主傳感器組歷史數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)處理裝置以5分鐘為時(shí)間間隔記錄過(guò)去24小時(shí)內(nèi)的主傳感器組數(shù)據(jù)； 2)定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理裝置以60分鐘為時(shí)間間隔定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)； 3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，指數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)預(yù)置的一種運(yùn)算規(guī)則，以主傳感器組歷史數(shù)據(jù)和副傳感器組數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算得到當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值； 4)計(jì)算結(jié)果回傳，指數(shù)據(jù)處理裝置將當(dāng)前環(huán)境參數(shù)下的主傳感器組火災(zāi)閾值傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。
5)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置執(zhí)行的控制，包括: 5.1)主傳感器組火災(zāi)閾值修正，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將數(shù)據(jù)處理裝置的回傳結(jié)果設(shè)置為當(dāng)前的主傳感器組火災(zāi)閾值；5.2)火災(zāi)發(fā)生判斷，指現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置將當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量與火災(zāi)閾值進(jìn)行比較。如果連續(xù)3次檢測(cè)到當(dāng)前主傳感器組的信號(hào)量超出火災(zāi)閾值，那么判定火災(zāi)發(fā)生；否則，判定沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的步驟3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括一種復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述的復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分為兩大部分:主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；所述輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和權(quán)值決定并輸出主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中隱含層和輸出層的各個(gè)權(quán)值，所述主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和權(quán)值決定和輸出火災(zāi)閾值；其中，主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出相聯(lián)系；對(duì)于復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，通過(guò)改變隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，找出網(wǎng)絡(luò)誤差的極小值，從而確定該網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干:復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用過(guò)程分為:A.權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練，復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每半年進(jìn)行一次訓(xùn)練，訓(xùn)練數(shù)據(jù)除原有數(shù)據(jù)外，還增加半年內(nèi)該隧道記錄數(shù)據(jù)日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到最終總輸入輸出關(guān)系，半年內(nèi)火災(zāi)預(yù)測(cè)情況由該輸入輸出關(guān)系得到，最終輸出為火災(zāi)閥值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟A所述權(quán)值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體訓(xùn)練步驟如下: Al初始化，置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為隨機(jī)數(shù)； A2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入； A3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值； A4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值計(jì)算出最終輸出； A5計(jì)算主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出和期望的誤差，并反向傳播回主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到調(diào)整后的權(quán)值； A6將主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后的權(quán)值尺度變換后作為輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出期望，并計(jì)算輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出與期望的誤差； A7反向傳播回輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，并返回計(jì)算步驟4)，直到誤差滿足要求。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟B所述日常值嵌套的復(fù)合式BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體計(jì)算步驟如下:BI置輔助網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值系數(shù)為訓(xùn)練得出的權(quán)值系數(shù)； B2將傳感器數(shù)據(jù)尺度變換，得到的主輔神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入； B3通過(guò)輔助網(wǎng)絡(luò)得到輸出，將輸出數(shù)據(jù)尺度變換，得到主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)權(quán)值； B4主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和輸入計(jì)算得出火災(zāi)閾值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式引入溫度主導(dǎo)的自動(dòng)調(diào)整機(jī)制，以增強(qiáng)極端天氣下的系統(tǒng)穩(wěn)定性，具體方法如下: 在保證初始階段的復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式正確的基礎(chǔ)上，傳感器收集數(shù)據(jù)，然后通過(guò)復(fù)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輸出結(jié)果；當(dāng)結(jié)果屬于無(wú)火勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)可以把溫度傳感器的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷處理器。若系統(tǒng)一直顯示無(wú)火，那么溫度數(shù)據(jù)可以每隔30s傳送判斷一次； 具體判斷規(guī)則如下:
7.如權(quán)利要求1所述的方法的專用隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及報(bào)警顯示裝置構(gòu)成；其中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置用于收集隧道中的各類環(huán)境參數(shù)，根據(jù)主傳感器組信號(hào)是否超出火災(zāi)閾值判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，并通知數(shù)據(jù)處理裝置；數(shù)據(jù)處理裝置用于根據(jù)副傳感器組信號(hào)，調(diào)整主傳感器組信號(hào)的火災(zāi)閾值，并且將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置。同時(shí)，在收到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的報(bào)警信息后，數(shù)據(jù)處理裝置將控制報(bào)警顯示裝置報(bào)警；報(bào)警顯示裝置由通用的報(bào)警燈、蜂鳴器等組成，用于向人們提供聲、光報(bào)警信息； 所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，包括主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和天線、微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路和電源部分；其中所述主傳感器組由多個(gè)煙霧傳感器和多個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鹘M成，用于直接檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的主要特征信息；所述副傳感器組由一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)光強(qiáng)度傳感器和一個(gè)濕度傳感器組成，用于檢測(cè)隧道的環(huán)境參數(shù)信息；所述信號(hào)調(diào)理電路用于將主傳感器組和副傳感器組采集的信號(hào)做放大、濾波或者模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，以適合微控制系統(tǒng)進(jìn)行各個(gè)傳感器的信號(hào)收集；所述無(wú)線通訊模塊和天線用于將信息以無(wú)線的方式進(jìn)行收發(fā)處理；所述的微控制器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成一個(gè)完整的微控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可讀取信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)、控制無(wú)線通訊模塊的數(shù)據(jù)傳輸，并且具有改變主傳感器組的火災(zāi)閾值、根據(jù)主傳感器組的信號(hào)變化量是否超過(guò)火災(zāi)閾值判斷火災(zāi)是否發(fā)生的功能；所述的電源部分用于向主傳感器組、副傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線通訊模塊和微控制系統(tǒng)提供各自需要的穩(wěn)定的電壓或者電流；所述數(shù)據(jù)處理裝置由嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路、時(shí)鐘電路、液晶顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路和電源部分組成；所述嵌入式處理器、存儲(chǔ)電路、復(fù)位電路、晶振電路和時(shí)鐘電路組成一個(gè)完整的高性能的嵌入式系統(tǒng)；該嵌入式系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置發(fā)送來(lái)的報(bào)警信息控制報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路；同時(shí)，能夠根據(jù)副傳感器組的信號(hào)變化量調(diào)整主傳感器組的火災(zāi)閾值， 并將調(diào)整后的火災(zāi)閾值回傳到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置；所述液晶顯示電路用于顯示嵌入式系統(tǒng)的參數(shù)信息。所述按鍵輸入電路用于設(shè)置嵌入式系統(tǒng)的工作參數(shù)。所述報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警顯示裝置；所述電源部分用來(lái)給嵌入式系統(tǒng)、液晶顯示電路、按鍵輸入電路和報(bào)警裝置驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定的電壓或者電流。
全文摘要
基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)控制方法，包括主傳感器組歷史數(shù)據(jù)記錄、定時(shí)讀取副傳感器組數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算、計(jì)算結(jié)果回傳、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行控制等步驟，其專用系統(tǒng)包括由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及報(bào)警顯示裝置構(gòu)成。具有動(dòng)態(tài)、靈活的火災(zāi)閾值調(diào)整方法，即采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的方法，對(duì)主傳感器組的歷史數(shù)據(jù)和副傳感器組的當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到適合當(dāng)前環(huán)境參數(shù)的火災(zāi)閾值。并且用新的火災(zāi)閾值替換原有的火災(zāi)閾值。能夠有效地降低因隧道環(huán)境變化而引起的火災(zāi)判定誤差，降低隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的錯(cuò)報(bào)率與漏報(bào)率。
文檔編號(hào)G06N3/02GK103136893SQ201310029908
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者沈立峰, 黎翔, 趙俊斌, 陳炯, 葉子威, 付明磊, 樂(lè)孜純 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)