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1、分类号：密级：公开学 号：6720100342单位代码：10407硕 士 学 位 论 文论文题目:基于ARM的机车火灾智能报警灭火系统研 究 方 向嵌入式系统及应用研究专 业 名 称控制工程研 究 生 姓 名导师姓名、职称毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作
2、 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人
3、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要目前，机车内发生火灾情况仍然比较严重，尤其是在内燃机车内，行车时内部温度比较高，起火现象常有发生，现在即使在机车内配置了
4、自动报警系统，但所用的探测器往往只是单一的烟雾探测器，误报、漏报现象严重。为了及时发现机车内各种火灾隐患，避免火灾事故的发生，本文在讨论传统火灾报警系统的基础上，提出了基于多传感器信息融合的火灾自动报警灭火系统。本系统主要由复合智能探测器、主控制器、灭火装置等三部分组成。系统探测器与主控制器的核心处理器采用32位ARM Cortex-M3。在机车内由于空间小，为了简化系统结构、合理布线，通信部分采用CAN现场总线贯穿整个系统，使系统的可靠性大大提高。智能探测器采用烟雾传感器、温度传感器和CO气体传感器三种传感器实时采集现场信息，把多传感器信息融合技术应用到火灾探测器中，使探测器更加智能化。由于
5、在机车内空间狭小，灭火装置采用了悬挂式七氟丙烷灭火装置，用继电器来实现弱电控制强电，工作人员通过控制面板来确认是否启动灭火，这使得报警系统功能更加全面化和功能化。该系统在算法控制上，利用人工智能中神经网络BP算法，通过自主学习能力将多传感器数据进行训练，综合处理分析得出判断结果。克服了传统探测器进行单一阈值的判断问题，更加提高了系统最终判断的准确性和可靠性。利用MATLAB仿真软件对我国标准明火SH4、标准阴燃SH1等两种火灾信号进行了仿真，仿真结果表明该系统具有较强的识别能力和抗干扰能力，因此本文基于多传感器融合的智能火灾报警灭火系统有很好的可行性。关键词：ARM；多传感器信息融合；CAN总
6、线；报警灭火系统；神经网络AbstractAt present,a fire occurs in a locomotive is still more serious, especially in internal combustion engine locomotive. A fire happens quite often because internal temperature is higher when it is driving even though it have automatic fire alarm system, the phenomenon of false alar
7、ms and missed alarms is serious for single smoke detector.For in time and exact fire detection and avoid fire accident, this paper analyze traditional fire alarm system and present automatic fire extinguishing system, based on multi-sensor data fusion. The system is composed of three parts: Intellig
8、ent Compound Detector, main controller. The core processor of system detectors and main controller system is made of 32-bit ARM Cortex-M3.In order to simplified system structure and reasonable wiring in the small size, communication components is based on CAN the field bus throughout the entire syst
9、em, and it significantly improve reliability of system.Intelligent Detector is made of the smog sensor , temperature sensor and CO gas sensor. It have ability of the real-time data acquisition field information and multi-sensor data fusion system applied to fire detectors. Fire extinguishing devices
10、 use the hanging FM-200.and using relay to weak power controlling strong power, the worker can Confirm whether start the fire fighting by Control Panel. It is more overall design and function.The system use the neural network BP algorithm for multi-sensor data training by its learning ability and co
11、mprehensive analysis concluded the judgment. Overcome traditional detectors for a single threshold value judgment, it improved the system the veracity and reliability of final judgment. Simulation of our country standard naked light SH4 and smoldering fire two fire signal by MATLAB software, show th
12、at the system have strong recognition ability and the anti-interference ability, intelligent fire alarm fire extinguishing system based on multi-sensor data fusion have a good feasibility.Key words: ARM；Multi-Sensor Information Fusion；CAN Bus；Automatic Fire Extinguishing System；Neural Networks目 录摘 要
13、IIAbstractIII第一章 绪论11.1 火灾报警系统的概述11.2 课题来源及解决方案11.3 课题研究的意义11.4 现代火灾报警系统和传统火灾报警系统的比较21.5 火灾自动报警系统在国内外的研究现状及发展趋势31.6 本课题研究的主要内容41.7 本文内容安排4第二章 火灾探测算法的研究52.1 火灾探测器的类型52.2 火灾自动报警系统的误报警分析62.3 基于多传感器信息融合火灾探测的提出72.3.1 数据融合的结构72.3.2 数据融合的过程82.4 多传感信息融合在火灾报警系统中的应用82.4.1 传感器信息的预处理92.4.2 特征量的归一化处理102.4.3 数据级融
14、合102.4.4 特征级融合122.4.5 决策级融合122.5 本章小结12第三章 火灾报警灭火系统的总体结构设计133.1 本系统的总体结构框图133.2 系统的工作过程及主要优点133.3 多传感器智能探测器的设计143.3.1 传感器类型的选择143.3.2 智能探测器总体设计153.4 嵌入式处理器的选择153.5 现场总线的选择163.6 机车电源模块的选择163.7 灭火装置的设计183.7.1 七氟丙烷气体应用在机车内的优势183.7.2 七氟丙烷灭火装置的结构与工作原理183.8 本章小结20第四章 火灾报警系统的硬件电路设计与实现214.1 传感器的选择与硬件设计214.1.1 温度传感器模块214.1.2 烟雾传感器模块214.1.3 CO气体传感器模块224.2 主控制器的功能244.2.1 Cortex-M3处理器的概述244.2.2 Cortex-M3处理器的结构244.3 Cortex-M3的最小硬件系统设计264.3.1 系统时钟电路264.3.2 复位电路264.4 电源模块电路设计264.5 系统报警电路硬件设计284.6 键盘显示模块的电路设计294.6.1 键盘模块294.6.2 TG12864E液晶显示模块304.6.3
