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Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit eines Multi-Sensor-Arrays zur Detektion von Brandereignissen

Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit eines Multi-Sensor-Arrays zur Detektion von Brandereignissen
Über dieses Buch
  • 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

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

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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