多傳感器信息融合技術(shù)在火災報警系統的應用

摘要：針對單一普通型火災探測器的環(huán)境適應性和功能局限性，將多傳感器信息融合技術(shù)應用于火災報警系統，實(shí)施多個(gè)傳感器同步探測，全面提取火災信息。同時(shí)，應用智能算法，對提取到的信息進(jìn)行融合，實(shí)現信息的優(yōu)化，完整地反映環(huán)境的信息，準確地預報火災。在此采用多傳感器信息融合方法中的Bayes理論，給每類(lèi)火災探測器的探測結果分配相應的概率，然后運用Bayes理論，進(jìn)行信息的融合，從而獲得最終的判決結果。有效地降低了誤報率和漏報率，提高了整個(gè)火災報警系統的可靠性。
關(guān)鍵詞：多傳感器信息融合；貝葉斯估計；火災報警系統；同步探測

火的出現和使用對人類(lèi)社會(huì )的進(jìn)步起到極大的作用，沒(méi)有火也就沒(méi)有人類(lèi)今天的繁榮和成就。然而隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和居民生活水平的提高，火，電，油，氣使用越來(lái)越普遍，火災的危險性，次數和損失也越來(lái)越大，據統計，2011年我國火災已達12．54萬(wàn)起，造成多達18．8億元的財產(chǎn)損失。同時(shí)隨著(zhù)我國城鎮化步伐的加快，城市的建筑物越來(lái)越密集，人口逐漸集中，城市中易燃易爆物品源點(diǎn)多、量大、面積廣，帶了更多的火災隱患，一旦發(fā)生火災，就會(huì )造成重大的人員傷亡和嚴重的經(jīng)濟損失以及重大的政治損失。因此，早期預報火情，及時(shí)準確報警，防火于未然就顯的極為重要。
火災發(fā)生的時(shí)候伴有煙霧、高溫、火光及可燃性氣體等現象特征，火災探測器通過(guò)檢測和捕捉火災中出現的煙霧、高溫、火光及可燃性氣體等物理現象和特征信號，獲知火災的發(fā)生。但是，傳統的基于某一物理量檢測的火災探測器，有一定的環(huán)境適應性和功能局限性，不可避免地會(huì )受到周?chē)h(huán)境的影響，發(fā)生誤報和漏報。針對這一現象，本文采用多傳感器信息融合技術(shù)來(lái)提高火災報警系統準確率和可靠性。

1 多傳感器信息融合的內涵
多傳感器信息融合類(lèi)似于人類(lèi)和其他生物系統基本功能。人類(lèi)通過(guò)五官(耳、鼻、口、手、眼)和其他器官，感知聲音、氣味，獲得味覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)等信息，借助先驗知識和大腦的關(guān)聯(lián)推理，對周?chē)沫h(huán)境和正在發(fā)生的事情做出估計。多傳感器信息融合類(lèi)似上述人類(lèi)處理信息的過(guò)程，它利用多個(gè)傳感器獲得多方面的信息，合理支配和使用，充分發(fā)揮多個(gè)傳感器冗余性與互補信息的優(yōu)勢，并依據一些優(yōu)化準則進(jìn)行組合，形成對外部環(huán)境或是被測對象特征的一致性解釋和描述。
多傳感器信息融合借助多個(gè)傳感器采集到的信息，多視角地對信息進(jìn)行處理和綜合，從而獲知信息的內在聯(lián)系和規律，并能夠剔除錯誤和無(wú)用的信息，保留正確和有用的信息，實(shí)現信息的優(yōu)化，完善、準確的反映環(huán)境特征。它的最終目的是利用多個(gè)傳感器一起工作、聯(lián)合操作的優(yōu)勢，提高整個(gè)傳感器系統的有效性。
目前常用的多傳感器信息融合方法，有加權平均法、卡爾曼濾波、貝葉斯估計、統計決策理論、產(chǎn)生式規則、模糊邏輯、D-S證據推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等。本文采用貝葉斯估計的方法。
假設事件H由H1，H2，H3，…，Hm，m個(gè)互斥完備的事件構成，它們發(fā)生的先驗概率分別為P(H1)，P(H2)，P(H3)，…，P(Hm)，Bayes定理可表述為：

式中：P(Hi|Ak)為在給定證據Ak的條件下，假設事件Hi發(fā)生的概率；P(Ak|Hi)為在假設事件Hi發(fā)生的情況下，證據Ak出現的概率；P(Hi)為假設事件Hi發(fā)生的先驗概率。