電子鼻在大型商場中的安全檢測

[摘要] 安全是商場正常營業(yè)的前提，通過電子鼻進行商場安全檢測，可為商場提供安全保障，及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，保障國家財產(chǎn)和消費者的安全。

[關(guān)鍵詞] 電子鼻 商場 安全檢測 前景

商場大量存放衣物、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，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)，燒死營業(yè)員和顧客80人，燒傷55人，該大樓一至三層營業(yè)廳內(nèi)的貨物全部燒毀，直接經(jīng)濟損失400余萬元；96年 2月5日晚火災(zāi)造成群林國貨精品商場、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)濟損失 9631050元；諸如此類的情況說明，加強商場安全檢測非常必要。

一、用電子鼻檢測 保證商場安全

在商場中，火災(zāi)前總是會出現(xiàn)煙氣，有效地檢測這些氣體的濃度，可及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)情。傳統(tǒng)的氣體監(jiān)測方法會使其傳感器易發(fā)生氣體交叉敏感而產(chǎn)生誤報，且無法進行在線監(jiān)測，但利用電子鼻則能較好地解決單個傳感器對氣體發(fā)生交叉敏感問題，準(zhǔn)確識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處理系統(tǒng)三種功能器件組成。電子鼻識別氣味的主要機理是在陣列中的每個傳感器對被測氣體都有不同的靈敏度，例如，一號氣體可在某個傳感器上產(chǎn)生高響應(yīng)，而對其他傳感器則是低響應(yīng)，同樣，二號氣體產(chǎn)生高響應(yīng)的傳感器對一號氣體則不敏感，歸根結(jié)底，整個傳感器陣列對不同氣體的響應(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、信號預(yù)處理電路、計算機模式識別系統(tǒng)。

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

圖

1.電子鼻選擇傳感器陣列要做的尺寸合理、檢測過程可逆、具有光譜響應(yīng)的特性、器件的響應(yīng)時間和恢復(fù)時間短。 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、場效應(yīng)（如MIS器件）類、質(zhì)量類（如QCM，SAW器件）等。一個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．信號預(yù)處理電路。它對傳感器采集的輸出信號進行適當(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。信號處理方法的選擇也有十分重要的作用，它來實現(xiàn)對氣體的識別功能。

當(dāng)被測氣體進入傳感器陣列室與傳感器短時間接觸，氣敏傳感器陣列產(chǎn)生響應(yīng)，有傳感器陣列產(chǎn)生的電信號經(jīng)電子線路濾波放大及A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號輸入微處理器，對該響應(yīng)信號進行預(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)成在模式空間表達陣列響應(yīng)模式的特征矢量。信號預(yù)處理的方法根據(jù)實際使用的氣敏傳感器類型、模式識別方法和最終識別任務(wù)進行擇取。

3．模式識別系統(tǒng)。目前電子鼻中常用的模式識別方法分為統(tǒng)計模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩大類。統(tǒng)計模式識別采用經(jīng)典的多變量統(tǒng)計分類方法對來自傳感器陣列的信息進行處理。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)的模式識別技術(shù)相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的非線性處理能力，良好的容錯性和很強的適應(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，國內(nèi)外關(guān)于電子鼻技術(shù)應(yīng)用研究異常活躍，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。利用電子鼻在商場進行安全檢測，可為商場提供安全保障，及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，保障國家財產(chǎn)和消費者生命安全。

另外在酒類等級、飲料中微生物檢測、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、卷煙質(zhì)量等方面對其進行質(zhì)量分級和新鮮判別。 隨著傳感器技術(shù)的進展和人對嗅覺過程的深入了解，電子鼻的功能也將日益增強，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：

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