基于CAN总线的火灾概率分级预警系统的研究与设计

发布时间：2017-10-09 00:31

  本文关键词：基于CAN总线的火灾概率分级预警系统的研究与设计

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【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。
【关键词】：CAN总线 火灾概率 分级预警 TMS320F28335
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP277;X932
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 火灾预警系统的研究发展历史及现状10-11
• 1.2.1 火灾预警系统国外研究状况10-11
• 1.2.2 火灾预警系统国内研究状况11
• 1.3 火灾预警系统的发展趋势11
• 1.4 现场总线技术在火灾预警系统中的应用11-12
• 1.5 本文主要研究内容及安排12-14
• 1.5.1 本文研究内容12-13
• 1.5.2 论文章节安排13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 第二章 系统研究的理论基础及总体设计15-29
• 2.1 CAN总线简介15-18
• 2.1.1 CAN总线技术的产生与发展15
• 2.1.2 CAN总线的位数值的表示与通信距离15-16
• 2.1.3 CAN的分层结构16
• 2.1.4 CAN的报文传送和帧结构16-18
• 2.2 分类算法理论基础18-22
• 2.2.1 神经网络常用模型介绍19
• 2.2.2 支持向量机算法介绍19-22
• 2.3 算法优化理论基础22-26
• 2.3.1 遗传算法的介绍23-24
• 2.3.2 粒子群算法的介绍24-26
• 2.4 系统的总体设计26-28
• 2.4.1 系统的设计要求26
• 2.4.2 系统的总体设计方案26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 火灾分级预警系统硬件平台构建29-41
• 3.1 系统微处理器的简介29-31
• 3.1.1 微处理器的特点29
• 3.1.2 电源电路29-30
• 3.1.3 复位电路30
• 3.1.4 JTAG仿真接口30-31
• 3.2 主机节点设计31-35
• 3.2.1 CAN通信模块设计31-32
• 3.2.2 串口电路32
• 3.2.3 时钟电路32-33
• 3.2.4 SD存储电路33-34
• 3.2.5 液晶显示34
• 3.2.6 报警电路34-35
• 3.3 从机节点设计35-39
• 3.3.1 传感器模块的选择35-39
• 3.4 电源电路39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 火灾分级预警系统软件设计41-55
• 4.1 CCS3.3环境的介绍41
• 4.2 软件系统整体设计41-42
• 4.3 主机节点软件设计42-50
• 4.3.1 主机节点巡检从机节点43-44
• 4.3.2 CAN智能节点软件设计44-48
• 4.3.3 SD卡存储48-49
• 4.3.4 液晶显示49-50
• 4.4 从机节点软件的设计50-54
• 4.4.1 温湿度传感器的软件设计50-52
• 4.4.2 烟雾传感器的软件设计52-53
• 4.4.3 CO传感器的软件设计53
• 4.4.4 火焰传感器的软件设计53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 系统测试及分级预警算法的研究55-61
• 5.1 火灾预警系统测试55
• 5.2 SVM算法的应用仿真55-57
• 5.3 PSO-SVM算法的应用仿真57-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录1 主节点68-69
• 附录2 从节点69-70
• 附录3 主从机实物图70-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：997183