CN102165500A - 消防装置、用于消防的方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消防装置(1)，具有输入模块(3)，所述输入模块被构造用于接收防护区域中的火灾数据，具有分析模块(2)，所述分析模块被构造用于处理所述火灾数据以及用于形成处理结果，以及具有输出模块(4)，所述输出模块被构造用于基于所述分析模块(2)的处理结果激活和/或控制防护行为(12，13，14，15)，其中，所述分析模块(2)具有预测单元(5)，所述预测单元通过编程技术和/或控制技术构造用于基于作为处理结果的所述火灾数据预测火灾变化过程。

Description

消防装置、用于消防的方法以及计算机程序

技术领域

本发明涉及一种消防装置，具有被构造用于接收防护区域中的火灾数据的输入模块，具有被构造用于处理火灾数据以及用于形成处理结果的分析模块，以及具有被构造用于基于分析模块的处理结果激活和/或控制防护行为的输出模块。此外，本发明还涉及一种用于消防的方法以及计算机程序。

现有技术

火灾报警设备通常安装在公共建筑物、生产车间、火车站等等中并且一方面用于火灾的检测或者报警而另一方面用于输出对应措施，例如听觉警告、视觉警告、逃生路线指示等等。此外，这样的火灾报警设备以通常的结构被构造用于向相应的救援人员或者消防人员传递火灾报警。

在用于具有几千个火灾报警器的大型工程的火灾报警系统中，通常可视地在2D建筑物平面图中显示出所触发的火灾报警器。如果管理员、房屋主管或者救援人员以此方式识别出火源位置，则可以快速地定向并且在必要时指导其他抵达的救援力量。

防火阀或门的控制通常静态地起作用，也就是说，火灾警报被触发并且与其连接的防火阀自动地打开，以便例如使逃生路线保持无烟。为了逃生者的定向，以简单的逃生路线指示牌标示逃生路线。

相反，在文献DE 1020050121736A1中公开了一种更复杂的火灾报警系统，所述文献构成最接近的现有技术。在所述公开文献中描述了一种用于控制救援措施的装置，其中，在人可接近的区域中设置有一些对人进行定位的传感器，其中，这些传感器与计算机连接，所述计算机由人的定位、所述区域的特性以及至少一个危险源的位置确定救援措施。作为救援措施可以考虑人员的疏散、对救援队的指示或者例如关闭和打开防火门的技术措施。

发明内容

在本发明的范畴中，公开了一种具有权利要求1的特征的消防装置、一种具有权利要求11的特征的方法以及一种具有权利要求12的特征的计算机程序。本发明的优选的或有利的实施方式由从属权利要求、以下说明以及附图给出。

在本发明的范畴中提出了一种消防装置，所述消防装置优选适用于和/或被构造用于防护优选地具有多个、彼此通过门或者走廊分隔开的单个区域的复杂防护区域，例如多层的房屋。所述消防装置可被构造为一个中央单元并且例如实现在计算机中和/或服务器中。替换地，所述消防装置分散地分布，其中，所述消防装置的各个模块可以有线地或者无线地和/或通过网络、尤其是互联网彼此通信。

消防装置具有输入模块，所述输入模块通过编程技术和/或电路技术被构造用于接收防护区域中的火灾数据。优选地，火灾数据被构造用于表示火灾或火源的当前状态和/或火灾源或火源的二次辐射例如烟气生成或温度散发。

消防装置具有分析模块，所述分析模块被构造用于处理火灾数据以及用于形成处理结果。因此，所述分析模块通过编程技术和/或电路技术构造用于解释火灾数据。

此外，消防装置包括输出模块，所述输出模块通过电路技术和/或编程技术构造用于基于所述分析模块的处理结果激活和/或控制防护行为。

因此，在最简单的方案中，根据本发明的消防装置包括用于输入数据的输入模块、用于处理数据以及用于形成处理结果的分析模块和用于输出数据的输出模块。在必要时，这些模块与外围设备——例如火警器、传感器、致动器、信号发送器和/或警报装置等等连接和/或可连接。

与公知的现有技术不同，提出：分析模块具有预测单元，所述预测单元通过编程技术和/或控制技术构造用于基于作为处理结果的火灾数据预测火灾变化过程。因此，所述预测单元被构造用于确定将来的火灾状况。

在此，本发明的构思是，通过将来的火灾变化过程的预测可以获得有危险的人的更高安全性，因为可以预见性地采取一些防护措施。以相同的方式也可以更好地协调救援力量的投入，其方式是，不仅可评价当前的火灾状况而且可评价将来的火灾状况。

在一个可能的实施方式中，本发明例如允许模拟火势蔓延，其中，优选持久地向预测单元提供输入数据、尤其是火灾数据，使得可以足够可靠地预测火灾变化过程或者将来的火灾状况。在一个可能的实施方式中，因此迄今的火灾变化过程、即从探测到火灾一直到当前t0的火灾变化过程扩展了进一步火灾发展的预测、即从当前t0一直到将来的火灾发展的预测。

可能的实现方案例如使用气流的三维模拟，以便可以预测烟雾扩散或火势蔓延，使用三维的温度分布模型和/或分析函数及其外推，以便估计例如产生的烟雾的量。也可以例如在应用线性模型、非线性模型、自适应模型、模糊逻辑、神经网络或其他时进行预测。尤其是，计算、估计和/或在消防装置的运行期间最新地确定处理结果。

本发明的优点在于，通过对当前火灾发展的持续分析以及通过对将来的预测可以更新地以及优化地或者根据情况调整地采取防护行为。尤其是与常规的火灾报警设备相比显示出优点，在常规的火灾报警设备中在规划或设计期间例如研究虚拟火灾的烟雾扩散的模拟以及根据火灾地点一成不变地确定通风阀的控制以便新鲜空气输入或烟雾排出。但是，由于多个可能的火灾发生地点以及火灾发展的可能性，不可能在确定用于通风阀或类似物的控制原则时考虑到所有的火灾场景，使得在真正的火灾时可能静态地并且因此仅仅次优地采取应对措施。与此相比，本发明允许现在和将来的火灾情况的不断更新的实时分析和实时评价。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，预测单元被构造用于基于防护区域的模型预测火灾变化过程。在此，所述模型优选被如此构造，使得它包括复杂的建筑物数据，从而可以结合火灾数据以良好的概率预测火灾变化过程。在此，所述模型包括以下复杂的建筑物数据中的一个、一些或任意选择：

在二维显示和/或三维显示中提供的防护区域的平面图或者规划。可选地，也由二维平面图规划计算机辅助地建立防护区域的三维模型。

关于材料、尤其是关于防护区域的建造材料、尤其是用于地板或者诸如窗帘、木质栏杆、地毯等等陈设的材料的明细也是良好的信息源。如果陈设发生改变——例如移除地毯并且敷设瓷砖，则潜在危险也发生改变，因为瓷砖不能燃烧。通过模型的更新也可以在预测火灾变化过程时考虑这样的建筑变化。

关于火灾负荷、尤其是隔墙、办公室设备——例如家具等等的数据构成模型的其他组成部分。

对于在防护区域中存在仓库的情形，优选的是，模型包括库存、尤其是仓库货物的类型、填充水平和/或危险等级等等。

特别优选地，每个建造材料、每个火灾负荷和/或每个库存都根据火灾等级和/或火灾特性编录，以便改进预测。此外，模型可以包括防护区域的状态信息，尤其是房门、大门、窗户等等的打开和/或闭合状态，例如以便改进气流的预测。

在防护装置的运行中，有利的是，由工作人员或者自动地匹配模型的每个变化，以便始终确保可靠的预测。

在本发明的一个优选的扩展构型中，输入模块与以下输入设备中的一个、一些和/或任意选择连接和/或可连接，以接收火灾数据和/或其他数据，所述火灾数据和/或所述其他数据可以形成用于火灾变化过程的预测的基础：

用于直接检测火灾数据的火灾数据传感器，例如火灾传感器、温度传感器、烟雾密度传感器、二氧化碳或一氧化碳传感器。但也可以使用作为用于消防装置的输入设备的、例如用于检测温度或者二氧化碳浓度的、取暖和/或空调设备的传感器的测量值。其他可选方案在于监控摄像机的应用，所述监控摄像机可以探测到例如通道中的烟雾或火焰辐射。

用于消防装置的输入设备的另一可能类型在于监控摄像机、侵入传感器、进入传感器以及给出建筑物中还存在的人和他们的停留地点的指示的其他传感器的应用。尤其是也可以通过这样的传感器检测人的分布以及例如识别逃生门前面的慌乱等等。

在本发明的一个可能的扩展构型中，消防装置可被构造用于通过其他系统——例如火灾报警中心、进入系统、侵入报警中心和/或视频监控设备来接收可以构成用于火灾变化过程的预测或者用于防护行为的选择的改善的基础的火灾数据和/或的其他数据。在消防装置的集成中，可以使这些可能已经存在的系统与消防装置连接，从而减少安装耗费或者投资开销。

一个通过输出模型触发的可能的防护行为是逃生路线的优化。逃生路线的优化例如通过发生变化的指路牌、扬声器广播或者其他指示实施。通过火灾变化过程的预测可以如此确定逃生路线，使得有危险的人可以被尽可能安全地从防护区域中引导出来。通过检测防护区域中的人以及在必要时他们的分布，可以可选补充地避免拥塞或者延误。在此，也可以考虑其他的输入数据，如房门、大门以及其他障碍物的状态。

另一可能的防护行为是例如消防人员到待救援的人或者到火灾源的救援路线确定(Einsatzwegelenkung)的优化。在此，例如可实现，如此控制救援路线，使得其不与可能慌乱的人的逃生路线冲突。

另一可能的防护行为是参与救援人员的跟踪或者追踪，其中，在所述实施方式中提高了救援人员的安全性。

另一可能的防护行为是防护区域中的火灾以及将来的火灾变化过程的尤其三维的可视化，其中，例如可以显示火焰的当前蔓延和将来蔓延。所述显示用作参与救援人员的策略性概览。火灾和防护区域的、尤其是建筑物的三维可视化可选地允许不同的其他功能，例如变焦、缩小、旋转、视向和透视改变。

可以通过透明显示来扩展可视化、尤其是三维显示，也就是说，可以同时看穿多个房间，而不必辛苦地扫描各个显示中的所有透视。也可以自动地形成虚拟的摄像机控制，使得自动地在一个重复周期中借助“虚拟的”摄像机驶向或者扫描多个透视图中的关键区域。可选地，可以在可视化中通过相应地点处的监控摄像机的现场图像来补充所述显示或所述可视化。

本发明的另一主题涉及一种具有权利要求11的特征的用于消防的方法，其中，不断地读入关于当前火灾状况的当前火灾数据，基于当前火灾数据预测或者预告火灾变化过程，其中，基于所预测的火灾变化过程控制或者激活防护行为。优选地，在根据以上权利要求中任一项所述的消防装置上实施所述方法。通过所述方法再次强调，更新地和/或实时地计算将来的火灾变化过程。

本发明的最后一个主题涉及具有权利要求12的特征的计算机程序。

附图说明

本发明的其他特征、优点以及效果由本发明的优选实施例的以下说明中得出。附图示出：

图1：用于说明根据本发明的装置或根据本发明的方法的框图。

具体实施方式

图1作为本发明的实施例示出具有部分可选组件的消防装置1的示意性框图。消防装置1例如应用在具有广阔空间的建筑群中，例如大学、工厂设施、厂区、机场、火车站、学校等等，并且用于提高这些防护区域的被动安全性。

消防装置1允许在发生火灾的情况下基于当前的和/或迄今的火灾变化过程以及将来的、预测和/或外推出的火灾变化过程或者火灾状况——也概括地称作将来的火灾变化过程或者火灾状况的判断来控制和/或激活、尤其是选择防护行为。因此，消防装置1实现动态智能的火灾管理。

作为主要组件，消防装置1具有分析模块2、输入模块3和输出模块4。为了确定将来的火灾变化过程，分析模块2包括预测单元5，所述预测单元基于不同的输入数据来估计将来的火灾状况。例如，借助于防护区域的模拟、尤其是三维模拟和/或解析计算来进行所述估计——也称为预测，从而能够以足够的概率预测将来的火灾变化过程。也可以应用网格模型或有限元方法用于预测。

输入模块3与多个系统或输入设备连接以传递输入数据，所述输入数据可用于将来的火灾变化过程的估计。尽管在图1中示出了很多数量的这样的系统或输入设备，但是这些系统或输入设备的一部分应视为是可选的并且可以在消防装置1的更小的实施方式中取消。相反，也可以使用更多数量的系统或输入设备。

为了接收作为输入数据的火灾数据——所述输入数据包括关于火灾的直接信息，输入模块3与多个传感器6连接，这些传感器被构造用于直接检测火灾数据。例如温度传感器、烟雾或烟雾浓度探测器，CO或CO2传感器、自动火灾报警器、可以通过光辐射和/或通过烟雾生成来探测火灾的监控摄像机等等属于这样的传感器6。

可选地，这样的传感器6也是火灾报警系统7的一部分，所述火灾报警系统除所列举的传感器外还包括可激活的手持式火警器以及其他的状态传感器和/或状态报警器，它们的输出信号或输出数据可用作火灾数据和/或用作输入模块3的其他输入数据。以类似的方式，输入模块3也可以与视频监控系统8连接，所述视频监控系统提供关于火焰辐射或烟雾生成的图像数据和/或火灾数据作为输入数据。

传感器6、火灾报警系统7和/或视频监控系统8的输入数据通过输入模块3提供给预测单元5。

作为用于预测单元5的其他输入数据提供防护区域的模型9，所述模型包括防护区域的复杂的建筑物数据。防护区域的详细的建筑物数据例如包含平面图、2D或3D显示的防护区域地图；防火分区；建造材料，例如地毯、木质栏杆、窗帘等等；火灾负荷，例如隔墙、办公室设备；库存，例如仓库货物的类型、填充水平、危险等级等等；普通的建筑物信息，例如房门、大门、窗户的打开或闭合。

基于火灾数据和其他输入数据和模型9，预测单元5可以从时刻t0的迄今的和/或当前的火灾状况出发估计时刻t1的将来的火灾状况，其中，t1＞t0。以下通过两个非限制性的示例说明模型9在估计时的重要性：

示例1：

在轮胎仓库中向一个大客户进行发货。由此，仓储状态由10000个汽车轮胎变化为7500个，也就是说，2500个汽车轮胎离开仓库。因此，在完成发货之后仓库容量发生变化。现在，分配有经定义的火灾等级的危险品“轮胎”在发生火灾的情况下表现不同，因为容量已经减小——更少的轮胎可能会燃烧。所述信息作为变化一起包括到用于预测单元5的变化的模型中。这改进了可靠的模拟，其中，由于输入数据改变，输出数据、即预测也发生改变。

示例2：

如果办公室设备发生改变，例如移除地毯并且敷设瓷砖，则潜在危险在此也发生改变，因为瓷砖不燃烧。通过模型9在预测中考虑所述改变。

优选地，对于防护区域中的大多数物体或者所有物体——与是可移动地建造还是固定地建造无关——作为其他输入数据的相应火灾等级是已知的，以便作为输入一起包含到预测中。

以可供使用的、作为预测输入的火灾数据与输入数据，借助于一些算法计算出火的预测/模拟。如果预测输入发生改变，则其直接作用于进一步火灾蔓延的预测输出或模拟。

作为可选的进一步补充，输入模块3可以与侵入报警中心10通过数据技术连接，其中，传输关于房门、大门、窗户的状态以及其他可改变的建筑物特性的数据。所述建筑物特性影响进一步的火灾变化过程并且因此形成用于预测单元5的有价值的预测输入，所述预测输入在模拟或预测时可被考虑。

此外，输入模块3可以与进入系统11连接，其中，确定出现在防护区域中的人的数量，以便例如可以预见性地规划逃生路线。此外，通过进入系统11和/或通过视频监控系统8可以检测防护区域中人的分布，从而可以在发生火灾的情况下在规划逃生路线时一起考虑人员聚集、拥塞等等。

基于预测单元5的处理结果，即将来的火灾变化过程，通过输出模块4选择、激活和/或控制防护行为。

第一防护行为通过可视化模块12实现为防护区域中的火灾的三维可视化以及将来的火灾变化过程。在此可以显示当前的和将来的火势蔓延，其中，所述显示例如用作参与救援人员的策略性概览。火和尤其是建筑物的防护区域的三维视图也允许不同的其他功能，例如变焦、缩小、旋转、视向和透视改变等等。可选地，可以通过透明显示对三维的可视化进行扩展，也就是说，可以同时看穿多个房间，而不必辛苦地扫描所有的透视。可选地可以自动地形成“摄像机控制”，从而自动地在一个重复周期中借助“虚拟”的摄像机驶向/扫描多个透视图中的关键区域。可以通过相应地点处的视频摄像机的现场图像以图像来补充所述显示。

作为另一可选的功能，确定的空间可以由参与救援人员、管理员等等手动地标记为“封锁的”，其中，所述封锁作为在线信息对于每个使用者都是可见的。

逃生路线模块13用于动态优化的人员疏散。通过火的当前的和面向将来的模拟，逃生路线可以发生改变或者必须与实际情况匹配。如果紧急出口由于人群过于拥挤而阻塞，则可以改变到最近可到达的紧急出口。如此修改通过可控制的逃生路线指路牌示出的、将来不再适合作为逃生路线(例如，由于火势蔓延/烟雾扩散)的逃生路线，使得它不将人引导到模拟出的火中。动态地、可随时改变地并且非静态地示出路径确定。

救援路线模块14用于参与救援人员的动态优化的救援路线确定——不仅用于有危险的人，而且专门用于参与救援人员。如果例如通过视频摄像机/运动报警器探测到有危险的人，则参与救援人员可以通过救援路线模块14显示的方式获得到定义的分区/房间的优化的、无烟并且无火的路径。可以向消防人员给出关于火灾发生地的指示。所述指示或者路径建议的显示可以有线地或者无线地借助于适当的技术——例如以太网、UMTS、WLAN等等在消防人员的中央任务控制站或者例如参与火灾救援人员的便携式平板计算机上实现。

此外，通过定位系统15能够实现参与救援人员的动态跟踪，以便使参与救援人员的危险最小化。

因此，根据实施方式，本发明的有益优点是，火的三维显示中对火及其蔓延或者变化过程的预测以及基于持久地提供的输入数据的模拟；动态优化的人员疏散(例如，随之变化的指路牌)；消防人员到待救援的人/火灾源的动态优化的救援路线确定；通风阀、门、柜子等等根据作为预测输出的火灾模拟的动态地、可随时改变的、可变的控制。基于所述预测动态智能地引导所有后续行动(＝输出)，例如建筑物管理行动(电梯/柜子/防火阀/指路牌等等)。

Claims (12)

1.消防装置(1)

具有输入模块(3)，所述输入模块被构造用于接收防护区域中的火灾数据，

具有分析模块(2)，所述分析模块被构造用于处理所述火灾数据以及用于形成处理结果，

以及具有输出模块(4)，所述输出模块被构造用于基于所述分析模块(2)的处理结果激活和/或控制防护行为(12，13，14，15)，

其特征在于，

所述分析模块(2)具有预测单元(5)，所述预测单元通过编程技术和/或控制技术构造用于基于作为处理结果的所述火灾数据预测火灾变化过程。

2.根据权利要求1所述的消防装置(1)，其特征在于，所述预测单元(5)被构造用于基于所述防护区域的模型(9)预测所述火灾变化过程。

3.根据权利要求2所述的消防装置(1)，其特征在于，所述防护区域的模型(9)具有以下复杂的建筑物信息中的一个、一些或者任意选择：

二维显示和/或三维显示中所述防护区域的平面图或者规划；

所述防护区域的材料，尤其是用于地板、陈设(例如，窗帘)等等的材料；

火灾负荷，尤其是隔墙、办公室设备等等；

库存，尤其是仓库货物的类型、填充水平、危险等级等等；

建筑物的状态信息，尤其是房门、大门、窗户等等的打开状态。

4.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置(1)，其特征在于，所述输入模块(3)与以下输入设备(9)中的一个、一些和/或任意选择连接和/或可连接以接收火灾数据和/或其他输入数据，所述火灾数据和/或其他输入数据形成或者可以形成用于所述火灾变化过程的预测的基础：

火灾传感器

温度传感器

二氧化碳/一氧化碳传感器

监控摄像机

侵入传感器

进入传感器

5.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置(1)，其特征在于，所述输入模块(3)与以下系统中的一个、一些和/或任意选择连接和/或可连接，以接收火灾数据和/或其他数据，所述火灾数据和/或其他数据形成或者可以形成用于所述火灾变化过程的预测的基础：

火灾报警中心(7)

进入系统(11)

侵入报警中心(10)

视频监控系统(8)。

6.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置(1)，其特征在于，可能的防护行为被构造为逃生路线的优化(13)。

7.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置，其特征在于，可能的防护行为被构造为救援路线确定的优化(14)。

8.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置，其特征在于，可能的防护行为被构造为对参与救援人员的跟踪(15)。

9.根据以上权利要求中任一项所述的消防装置，其特征在于，可能的防护行为被构造为所述防护区域中的火灾和将来的火灾变化过程的尤其是三维的可视化(12)。

10.根据权利要求9所述的消防装置，其特征在于，所述可视化(12)包括所述防护区域的三维显示，其中，所述防护区域可半透明地和/或透明地显示，从而可以同时监视所述防护区域的多个由于遮挡分开的并且在视向上重叠的区域。

11.用于消防的方法，其中，持续地读入关于防护区域中的当前火灾状况的当前火灾数据，基于所述当前火灾数据预测或预告火灾变化过程，其中，基于所预测的火灾变化过程控制或者激活防护行为。

12.具有程序代码单元的计算机程序，以便在计算机和/或权利要求1至10中任一项的消防装置(1)上执行所述计算机程序时实施根据权利要求11所述的方法的所有步骤。