多傳感器信息融合技術(shù)在火災(zāi)報警系統(tǒng)的應(yīng)用

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

火的出現(xiàn)和使用對人類社會的進步起到極大的作用，沒有火也就沒有人類今天的繁榮和成就。然而隨著社會的發(fā)展和居民生活水平的提高，火，電，油，氣使用越來越普遍，火災(zāi)的危險性，次數(shù)和損失也越來越大，據(jù)統(tǒng)計，2011年我國火災(zāi)已達12．54萬起，造成多達18．8億元的財產(chǎn)損失。同時隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快，城市的建筑物越來越密集，人口逐漸集中，城市中易燃易爆物品源點多、量大、面積廣，帶了更多的火災(zāi)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會造成重大的人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟損失以及重大的政治損失。因此，早期預(yù)報火情，及時準(zhǔn)確報警，防火于未然就顯的極為重要。
火災(zāi)發(fā)生的時候伴有煙霧、高溫、火光及可燃性氣體等現(xiàn)象特征，火災(zāi)探測器通過檢測和捕捉火災(zāi)中出現(xiàn)的煙霧、高溫、火光及可燃性氣體等物理現(xiàn)象和特征信號，獲知火災(zāi)的發(fā)生。但是，傳統(tǒng)的基于某一物理量檢測的火災(zāi)探測器，有一定的環(huán)境適應(yīng)性和功能局限性，不可避免地會受到周圍環(huán)境的影響，發(fā)生誤報和漏報。針對這一現(xiàn)象，本文采用多傳感器信息融合技術(shù)來提高火災(zāi)報警系統(tǒng)準(zhǔn)確率和可靠性。

1 多傳感器信息融合的內(nèi)涵
多傳感器信息融合類似于人類和其他生物系統(tǒng)基本功能。人類通過五官(耳、鼻、口、手、眼)和其他器官，感知聲音、氣味，獲得味覺、觸覺和視覺等信息，借助先驗知識和大腦的關(guān)聯(lián)推理，對周圍的環(huán)境和正在發(fā)生的事情做出估計。多傳感器信息融合類似上述人類處理信息的過程，它利用多個傳感器獲得多方面的信息，合理支配和使用，充分發(fā)揮多個傳感器冗余性與互補信息的優(yōu)勢，并依據(jù)一些優(yōu)化準(zhǔn)則進行組合，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傳感器采集到的信息，多視角地對信息進行處理和綜合，從而獲知信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，并能夠剔除錯誤和無用的信息，保留正確和有用的信息，實現(xiàn)信息的優(yōu)化，完善、準(zhǔn)確的反映環(huán)境特征。它的最終目的是利用多個傳感器一起工作、聯(lián)合操作的優(yōu)勢，提高整個傳感器系統(tǒng)的有效性。
目前常用的多傳感器信息融合方法，有加權(quán)平均法、卡爾曼濾波、貝葉斯估計、統(tǒng)計決策理論、產(chǎn)生式規(guī)則、模糊邏輯、D-S證據(jù)推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。本文采用貝葉斯估計的方法。
假設(shè)事件H由H1，H2，H3，…，Hm，m個互斥完備的事件構(gòu)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(jù)Ak的條件下，假設(shè)事件Hi發(fā)生的概率；P(Ak|Hi)為在假設(shè)事件Hi發(fā)生的情況下，證據(jù)Ak出現(xiàn)的概率；P(Hi)為假設(shè)事件Hi發(fā)生的先驗概率。