多傳感器信息融合技術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境適應性和功能局限性，將多傳感器信息融合技術應用于火災報警系統，實施多個傳感器同步探測，全面提取火災信息。同時，應用智能算法，對提取到的信息進行融合，實現信息的優化，完整地反映環境的信息，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，提高了整個火災報警系統的可靠性。
關鍵詞：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。然而隨著社會的發展和居民生活水平的提高，火，電，油，氣使用越來越普遍，火災的危險性，次數和損失也越來越大，據統計，2011年我國火災已達12．54萬起，造成多達18．8億元的財產損失。同時隨著我國城鎮化步伐的加快，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，帶了更多的火災隱患，一旦發生火災，就會造成重大的人員傷亡和嚴重的經濟損失以及重大的政治損失。因此，早期預報火情，及時準確報警，防火于未然就顯的極為重要。
火災發生的時候伴有煙霧、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，有一定的環境適應性和功能局限性，不可避免地會受到周圍環境的影響，發生誤報和漏報。針對這一現象，本文采用多傳感器信息融合技術來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似于人類和其他生物系統基本功能。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聯推理，對周圍的環境和正在發生的事情做出估計。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，充分發揮多個傳感器冗余性與互補信息的優勢，并依據一些優化準則進行組合，形成對外部環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，從而獲知信息的內在聯系和規律，并能夠剔除錯誤和無用的信息，保留正確和有用的信息，實現信息的優化，完善、準確的反映環境特征。它的最終目的是利用多個傳感器一起工作、聯合操作的優勢，提高整個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、產生式規則、模糊邏輯、D-S證據推理、神經網絡等。本文采用貝葉斯估計的方法。
假設事件H由H1，H2，H3，…，Hm，m個互斥完備的事件構成，它們發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發生的概率；P(Ak|Hi)為在假設事件Hi發生的情況下，證據Ak出現的概率；P(Hi)為假設事件Hi發生的先驗概率。