Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit eines Multi-Sensor-Arrays zur Detektion von Brandereignissen
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Ralph Mücke
- Abgabedatum: Januar 1998
- Umfang: 140 Seiten
- Dateigröße: 6,9 MB
- Note: 1,3
- Institution / Hochschule: Hochschule Wismar Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-0763-6
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-0763-6 P - ISBN (CD) :978-3-8324-0763-6 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Mücke, Ralph Januar 1998: Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit eines Multi-Sensor-Arrays zur Detektion von Brandereignissen, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Electronic Nose, Neuronlae Netze, Umweltüberwachung, Brandmelder Sensorik, Künstliche Nase
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Diplomarbeit von Ralph Mücke
Einleitung:
Diese Diplomarbeit entstand durch Zusammenarbeit der Fachhochschule Wismar, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik und der RST-DASA-GmbH. Bei der RST-DASA-GmbH sind diese Entwicklungsarbeiten notwendig für die Weiterentwicklung des Intelligenten Brand- und Gefahrstoffsensor.
Durch ein MOS-Multisensorarray wird die Umgebungsluft überwacht. Das jeweils entnommene Muster präsentiert sich einem Neuronalem Netz. Ein Neuronales Netz in Verbindung mit eingebauten menschlichen Erfahrungen (zur Erkennung von Störungen) entscheidet über Brand oder Nichtbrand.
Dieses Funktionsprinzip der Meßwertaufnahme ist allgemein bekannt als das der Künstlichen Nase (siehe Abbildung 1-1). Sie sind entwickelt worden zur automatischen Detektion von Gerüchen und Gasen. Siehe auch Kapitel 1.4.
Abstract The thesis are a corporate work of Fachhochschule Wismar and RST-DASA-GmbH. The subject of this paper is necessary to complete the development of Smart Sensors for fire-detection. The following things are ready at the beginning: A tin-oxide sensor array and the classification with an Artificial Neural Network. This solution is the state-of-the-art for an Electronic Nose. Electronic Noses (figure 1-1) are being developed as systems for the automated detection and classification of odours, vapours and gases. An Electronic Nose is generally composed of a chemical sensing system (e.g. sensor array) and a pattern recognition system (e.g. Artificial Neural Network). An Artificial Neural Network is an information processing paradigm that was inspired by the way biological nervous systems, such as the brain, process information. Their most important advantage is in solving problems that are too complex for conventional technologies; problems that do not have an algorithmic solution or for which an algorithmic solution is too complex to be found. Artificial neural network are well suited to problems that people are good at solving but computers are not (e.g. pattern recognition).
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Gegenwärtiger Stand der Branderkennung | 1 |
| 1.2 | Analogien künstliche Nase - biologische Nase | 2 |
| 1.3 | Zielstellung der Entwicklungsarbeiten bei RST-Rostock | 3 |
| 1.4 | Inhalt der Aufgabe | 4 |
| 2. | Beschreibung des verwendeten Hardware | 5 |
| 2.1 | Arbeitsweise und Struktur von MOS-Sensoren | 5 |
| 2.2 | Aufbau des Sensorarrays | 7 |
| 2.3 | Der µC und die Firmware | 8 |
| 3. | Das Datenmaterial | 9 |
| 3.1 | Die Gewinnung des Datenmaterials | 9 |
| 3.2 | Kennlinie von MOS-Sensoren | 10 |
| 3.2.1 | Normierung der Meßwerte | 12 |
| 3.2.2 | Klassifikation und Hauptkomponentenanalyse | 13 |
| 3.3 | Darstellung der Meßwerte | 22 |
| 4. | Grundlagen Künstlicher Neuronaler Netze | 23 |
| 4.1 | Aufbau eines künstlichen Neuronalen Netze | 23 |
| 4.2 | Bestandteile Neuronaler Netze | 24 |
| 4.3 | Einsatzmöglichkeiten für Neuronale Netze | 27 |
| 4.4 | Vor- und Nachteile von Neuronalen Netzen | 27 |
| 4.5 | Typische Aktivierungsfunktionen | 28 |
| 4.6 | Typische Lernregeln | 29 |
| 4.7 | Optimierungsmöglichkeiten Neuronaler Netze | 34 |
| 5. | Beschreibung der zur Verfügung stehenden Netzsimulatoren | 35 |
| 5.1 | DataEngine | 35 |
| 5.2 | MATLAB | 36 |
| 5.3 | SNNS | 38 |
| 5.4 | Schlußfolgerungen | 42 |
| 6. | Statistische Beschreibung der Datensätze | 44 |
| 6.1 | Der Lerndatensatz | 44 |
| 6.2 | Die Hauptkomponentenanalyse des Lerndatensatzes | 45 |
| 6.3 | Statistische Beschreibung des Lerndatensatzes | 45 |
| 6.4 | Die Testdatensätze | 46 |
| 7. | Simulationen mit SNNS | 47 |
| 7.1 | Voruntersuchungen hinsichtlich Aktivierungsfunktion und Parameter | 47 |
| 7.2 | Begriffsdefinitionen | 49 |
| 7.3 | Lernverfahren Standard Backpropagation | 50 |
| 7.4 | Lernverfahren Backpercolation | 51 |
| 7.5 | Lernverfahren Cascade Correlation | 53 |
| 7.6 | Lernverfahren Counterpropagation | 57 |
| 7.7 | Lernverfahren Pruning Feedforward | 60 |
| 7.8 | Lernverfahren Resilient Propagation | 63 |
| 8. | Zusammenfassung und Empfehlungen | 66 |
| 8.1 | Zusammenfassung Spezifität und Sensitivität für 2 Ausgänge | 66 |
| 8.2 | Zusammenfassung Spezifität und Sensitivität für 10 Ausgänge | 67 |
| 8.3 | Interpretation der Ergebnisse | 68 |
| Inhalsverzeichnis des Anhangs | 72 |
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832407636
Arbeit zitieren:
Mücke, Ralph Januar 1998: Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit eines Multi-Sensor-Arrays zur Detektion von Brandereignissen, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Electronic Nose, Neuronlae Netze, Umweltüberwachung, Brandmelder Sensorik, Künstliche Nase



