基于CAN总线的火灾概率分级预警系统的研究与设计

【摘要】火灾是危害人类生命财产灾害中最常见的一种。因此,如何提高火灾预警系统的性能,实现早期预报火情、及时报警、防火于未燃是火灾预警系统完成的任务。传统的火灾预警系统多采用多线制连接报警装置,在实际环境中存在布线困难、费线费工等缺点,并且这些报警装置采用单一的温度传感器监测现场环境,往往会因一些干扰因素而产生漏报和误报,因此本设计采用多传感器电路进行数据采集,采用CAN总线进行数据传输并用PSO-SVM算法对数据进行处理后分级预警,可有效降低漏报和误报的可能性。本项目主要研究基于CAN总线的火灾预警系统的设计和实现方法,使用TMS320F28335芯片和CAN总线设计了一套火灾预警系统,主要包括主机控制节点和从机监控节点两个部分。CAN总线以其可靠性高、实时性好、性价比高等优点得到广泛认可和使用,并被认为是最有影响的几种总线之一。火灾预警系统采用温湿度、烟雾、CO和火焰四种传感器探测火灾现场的数据信息,将四种物理量的变化参数进行数据融合判别,以降低系统的误报率。论文详细描述了系统硬件、软件和算法设计。系统的硬件和软件设计采用了主从式结构,主节点与从节点的微控制器都采用了TMS320F28335系统芯片。为了实现从节点采集的信息能及时发送到主节点,在主节点和从节点处都设计有CAN通信电路模块,由TMS320F28335芯片内置的CAN控制器和收发器SN65HVD230组成CAN通信接口。另外,主节点的外围电路部分还包括时钟电路功能模块、SD存储功能模块、串口通信电路模块,液晶显示屏模块。从节点的外围电路除了CAN通信模块、报警模块还包括传感器模块电路。从节点温湿度传感器采用的是AM2301采集模块,烟雾和CO传感器分别采用MQ-2和MQ-7型传感器,火焰采用的是R2868型紫外线传感器。由于烟雾和CO传感器采集到的现场火灾数据是模拟量,因此从节点处设计了A/D转换功能模块,使用的是8位串行TLC549转换芯片。本文通过火灾危险度和火灾危害度来确定火灾预警等级,运用一种PSO-SVM分类算法,将火灾预警分为三个等级进行决策输出,该算法进一步提高了火灾探测系统的准确性。本文对系统的可靠性和实时性进行了分析,其仿真结果表明可以满足火灾预警要求,达到设计的目的,具有较高的应用价值。本系统具有智能化和实时性等特点,但是还有一些部分有待进一步完善,所以本章的最后对火灾预警系统的完善和发展趋势做了展望。
【作者】梅申合；
【导师】廖晓纬；
【作者基本信息】安徽大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】CAN总线；火灾概率；分级预警；TMS320F28335；

【参考文献】
[1]吕春雷.J2EE体系结构下信息系统的分析与部署[D].大连海事大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[2]郭海南.清末东北矿权交涉研究（1905-1911）[D].华中师范大学,中国近现代史,2014,硕士.
[3]苏星.论英国国有化、私有化与政府管制体制改革[D].山东师范大学,世界史,2003,硕士.
[4]黄小花.正常成人喉部及喉癌的三维超声显像研究[D].福建医科大学,影像医学与核医学（专业学位）,2014,硕士.
[5]孙胜男.永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D].东北石油大学,电气工程（专业学位）,2013,硕士.
[6]谷美英.基于生态视角下的陕西省高中英语课堂调查研究[D].西安外国语大学,课程与教学论,2014,硕士.
[7]王艳.69例小儿气管支气管软化症临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[8]季佑仙.高分辨率地震资料解释[J].石油地球物理勘探,2002,06:653-657+660.
[9]杨波.加筋土挡墙抗震性能的数值分析研究[D].重庆交通大学,道路与铁道工程,2012,硕士.
[10]孙吉喆.国际股票市场波动特征比较研究[D].吉林大学,金融,2013,硕士.
[11]刘胜美.学生个体学习评价在田径教学中的应用研究[D].苏州大学,体育教育训练学（专业学位）,2013,硕士.
[12]丁远晴.快时变MIMO OFDM信道建模分析与信道估计技术研究[D].西南交通大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[13]姜小阳.纳米二氧化硅的制备及表面修饰[D].青岛科技大学,无机化学,2012,硕士.
[14]陈海燕.子宫内膜癌中抑癌基因甲基化及其表观遗传调控的研究[D].山东大学,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[15]花寅.六旋翼无人直升机控制技术研究[D].南京理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[16]台启民,张顶立,房倩,孙毅,于富才,孟猛.暗挖重叠地铁隧道地表变形特性分析[J].岩石力学与工程学报.
[17]祁淑宇.余额宝存在的风险及对策研究[D].内蒙古大学,金融,2014,硕士.
[18]姜帅.风与环境温度对大面积混凝土地面连续浇筑长度的影响研究[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[19]江术新.MW级风电机组变桨系统动力学及结构仿真分析[D].重庆大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[20]史晓泽.石墨烯基复合纳米材料的制备及其在肿瘤成像和光热治疗中的应用[D].苏州大学,材料学,2014,硕士.
[21]章琪.我国医患纠纷现状、根源与化解对策[D].宁波大学,政府管理（专业学位）,2013,硕士.
[22]程蕾萌.具有APF功能的三相并网逆变器的研究[D].湖北工业大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[23]丁建.两种废物重金属分布形态的热力学平衡模拟[D].沈阳航空航天大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[24]王岩.钛合金超深小孔电解加工装置研制及工艺研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2014,硕士.
[25]肖勇.个人信息的刑法保护研究[D].南昌大学,刑法学,2012,硕士.
[26]张萌.空调产品有效品质改善方法的研究[D].天津大学,机械工程,2013,硕士.
[27]赵明旺.求解一类不可微优化问题的拟Powell方法[J].控制与决策,1998,05:52-56.
[28]孙莉.新经济浪潮下战略管理会计的引入与应用[D].中国地质大学（北京）,2003.
[29]冯兆美.基于互信息的医学图像非刚性配准研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),光学工程（专业学位）,2013,硕士.
[30]孙淑慧.在思想政治教育视野下构建幸福教育[D].苏州大学,思想政治教育,2012,硕士.
[31]李松慧.加强制度执行力度提升企业管理水平[J].企业改革与管理,2014,02:109.
[32]曹月洁.新时期小说中的工人形象研究[D].南京师范大学,中国现当代文学,2011,硕士.
[33]徐晞.政府信用法律问题研究[D].华侨大学,经济法学,2004,硕士.
[34]赵帅.我国上市公司董事会秘书制度研究[D].河北经贸大学,经济法学,2012,硕士.
[35]尤桃如.使用微型计算机控制野外地震勘探质量的设想[J].石油地球物理勘探,1982,05:84-87.
[36]李明欣.公路型交通走廊沿线空间利用研究[D].山东建筑大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[37]贾沛璋.舰载声纳对运动声源跟踪定位中的病态问题[J].自动化学报,1994,02:218-222.
[38]刘子嘉.结构加载试验系统液压驱动系统设计及控制方法的研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2014,硕士.
[39]薛菲.论营销组合策略在我国网上银行发展中的运用[D].南京航空航天大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[40]汤鸣龙.女性着装自我欣赏对自我接纳影响的研究[D].西南大学,应用心理学,2014,硕士.
[41]黄百重.纵观世界企业兼并风潮[J].中国纺织.1997(07)
[42]陈少田.有理插值中若干问题的研究[D].吉林大学,2009.
[43]卫二强.人结直肠癌组织中SM22α基因启动子甲基化变化及其与蛋白表达的关系[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[44]金寿松,杨东坡,张宇,王振荣.渐开线齿轮滚刀廓形参数计算[J].浙江工业大学学报,2013,04:385-389.
[45]李宗玲.执政诚信建设研究[D].兰州大学,马克思主义中国化,2013,硕士.
[46]常朝晖.逆变式熔化极氩弧焊机及其控制系统研究[D].沈阳工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[47]吴遵.论我国婚约立法的重构[D].广东外语外贸大学,法律,2014,硕士.
[48]雷英.我国强制医疗责任保险制度[D].西北大学,民商法学,2013,硕士.
[49]胡珊.转移支付对我国区域经济收敛的影响分析[D].天津财经大学,国民经济学,2012,硕士.
[50]张涛.集中式MIMO雷达最优波形设计研究[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.