電子鼻在大型商場(chǎng)中的安全檢測(cè)

[摘要] 安全是商場(chǎng)正常營(yíng)業(yè)的前提，通過電子鼻進(jìn)行商場(chǎng)安全檢測(cè)，可為商場(chǎng)提供安全保障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和消費(fèi)者的安全。

[關(guān)鍵詞] 電子鼻 商場(chǎng) 安全檢測(cè) 前景

商場(chǎng)大量存放衣物、日用百貨、酒類、油類等易燃物品和食品，存在安全隱患。加之密封式經(jīng)營(yíng)，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，情況嚴(yán)重，損失慘重。如1993年2月14日13時(shí)許，唐山市東礦區(qū)林西百貨大樓發(fā)生特大火災(zāi)，燒死營(yíng)業(yè)員和顧客80人，燒傷55人，該大樓一至三層營(yíng)業(yè)廳內(nèi)的貨物全部燒毀，直接經(jīng)濟(jì)損失400余萬元；96年 2月5日晚火災(zāi)造成群林國(guó)貨精品商場(chǎng)、重慶美術(shù)廣告公司、重慶醫(yī)藥保健品公司和市干雜果品公司門市等4個(gè)單位、43戶居民受災(zāi)，燒死5人，燒毀房屋8093平方米及各種服裝。文具、日用百貨、針紡織品和家用電器、家具等物品，直接經(jīng)濟(jì)損失 9631050元；諸如此類的情況說明，加強(qiáng)商場(chǎng)安全檢測(cè)非常必要。

一、用電子鼻檢測(cè) 保證商場(chǎng)安全

在商場(chǎng)中，火災(zāi)前總是會(huì)出現(xiàn)煙氣，有效地檢測(cè)這些氣體的濃度，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)情。傳統(tǒng)的氣體監(jiān)測(cè)方法會(huì)使其傳感器易發(fā)生氣體交叉敏感而產(chǎn)生誤報(bào)，且無法進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，但利用電子鼻則能較好地解決單個(gè)傳感器對(duì)氣體發(fā)生交叉敏感問題，準(zhǔn)確識(shí)別出其氣體種類和濃度。

電子鼻主要由氣味取樣操作器、氣體傳感器陣列和信號(hào)處理系統(tǒng)三種功能器件組成。電子鼻識(shí)別氣味的主要機(jī)理是在陣列中的每個(gè)傳感器對(duì)被測(cè)氣體都有不同的靈敏度，例如，一號(hào)氣體可在某個(gè)傳感器上產(chǎn)生高響應(yīng)，而對(duì)其他傳感器則是低響應(yīng)，同樣，二號(hào)氣體產(chǎn)生高響應(yīng)的傳感器對(duì)一號(hào)氣體則不敏感，歸根結(jié)底，整個(gè)傳感器陣列對(duì)不同氣體的響應(yīng)圖案是不同的，正是這種區(qū)別，才使系統(tǒng)能根據(jù)傳感器的響應(yīng)圖案來識(shí)別氣味。

電子鼻的原理是模擬生物嗅覺系統(tǒng)。由生物嗅覺系統(tǒng)的神經(jīng)生理結(jié)構(gòu)和嗅覺的生物化學(xué)機(jī)理的理解決定了電子鼻系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。目前較成熟的電子鼻主要由三大部分組成：傳感器陣列、信號(hào)預(yù)處理電路、計(jì)算機(jī)模式識(shí)別系統(tǒng)。

傳感器陣列相當(dāng)于人的嗅覺細(xì)胞，信號(hào)預(yù)處理電路如同嗅泡，模式識(shí)別系統(tǒng)是整個(gè)電子鼻的核心相當(dāng)于大腦嗅覺中樞。為實(shí)現(xiàn)氣味的定量或定性分析，將傳感器的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理（如濾波去干擾、特征提取、信號(hào)放大等）后采用合適的模式識(shí)別分析方法對(duì)其進(jìn)行處理如圖。

圖

1.電子鼻選擇傳感器陣列要做的尺寸合理、檢測(cè)過程可逆、具有光譜響應(yīng)的特性、器件的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間短。 目前常用的氣敏傳感器有金屬氧化物半導(dǎo)體、電化學(xué)類和光學(xué)類（如光纖）氣敏傳感器、導(dǎo)電聚合物、場(chǎng)效應(yīng)（如MIS器件）類、質(zhì)量類（如QCM，SAW器件）等。一個(gè)陣列中可以采用同種傳感器通過選用不同敏感材料或不同工作溫度來實(shí)現(xiàn)交叉響應(yīng)，也可以采用不同種類的傳感器混雜使用。

2．信號(hào)預(yù)處理電路。它對(duì)傳感器采集的輸出信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚⒆龀鱿鄳?yīng)的決策，以獲得混合氣體的組分信息和濃度信息。信號(hào)處理方法的選擇也有十分重要的作用，它來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的識(shí)別功能。

當(dāng)被測(cè)氣體進(jìn)入傳感器陣列室與傳感器短時(shí)間接觸，氣敏傳感器陣列產(chǎn)生響應(yīng)，有傳感器陣列產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)電子線路濾波放大及A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)輸入微處理器，對(duì)該響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，即特征提取，就是要從響應(yīng)曲線取出有用的信息，構(gòu)成在模式空間表達(dá)陣列響應(yīng)模式的特征矢量。信號(hào)預(yù)處理的方法根據(jù)實(shí)際使用的氣敏傳感器類型、模式識(shí)別方法和最終識(shí)別任務(wù)進(jìn)行擇取。

3．模式識(shí)別系統(tǒng)。目前電子鼻中常用的模式識(shí)別方法分為統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩大類。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別采用經(jīng)典的多變量統(tǒng)計(jì)分類方法對(duì)來自傳感器陣列的信息進(jìn)行處理。主要有主成分分析（Principal Component Analysis ，PCA）法；而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊理論是近些年發(fā)展起來的，有反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP-ANN）等。和傳統(tǒng)的模式識(shí)別技術(shù)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性處理能力，良好的容錯(cuò)性和很強(qiáng)的適應(yīng)能力，網(wǎng)絡(luò)一旦被訓(xùn)練好后具有快速操作性能。

二、電子鼻的應(yīng)用前景

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于電子鼻技術(shù)應(yīng)用研究異?；钴S，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。利用電子鼻在商場(chǎng)進(jìn)行安全檢測(cè)，可為商場(chǎng)提供安全保障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和消費(fèi)者生命安全。

另外在酒類等級(jí)、飲料中微生物檢測(cè)、乳制品保質(zhì)期及其風(fēng)味、水果成熟度、肉類新鮮度、糧食成分霉變度分析、茶葉等級(jí)、卷煙質(zhì)量等方面對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)和新鮮判別。 隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)展和人對(duì)嗅覺過程的深入了解，電子鼻的功能也將日益增強(qiáng)，越來越多地取代生產(chǎn)和生活過程中人鼻子的作用，取得越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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