CN106412073B - 一种建筑消防设施检测网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑消防设施检测网络系统，包括消防设施检测终端、云计算平台和中央监控系统，所述消防设施检测终端通过无线网络与所述云计算平台通讯连接，所述云计算平台与所述中央监控系统通讯连接。本发明的有益效果：能够查询同一检测点上不同时间的消防设施检测数据，也能查询同一时间不同位置的检测点上的消防设施检测数据，实现了检测数据共享。

Description

一种建筑消防设施检测网络系统

技术领域

本发明涉及建筑消防监测领域，具体涉及一种建筑消防设施检测网络系统。

背景技术

现有的建筑消防设施检测主要侧重于以单台设备为目标，状态监测装置种类多、功能和接口各不相同、孤立运行、升级和维护困难，监测数据无法共享、没有得到充分利用，造成无法对各设备的运行状况进行统筹分析，不能做出有效、经济的检修决策，无法满足对全景状态信息监测的要求，必须建立可靠的、统一的、能够实现信息的纵向贯通与横向共享，支持智能电网中各层面、各种类型应用的状态监测数据集成平台。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种建筑消防设施检测网络系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种建筑消防设施检测网络系统，包括消防设施检测终端、云计算平台和中央监控系统，所述消防设施检测终端通过无线网络与所述云计算平台通讯连接，所述云计算平台与所述中央监控系统通讯连接。

本发明的有益效果：能够查询同一检测点上不同时间的消防设施检测数据，也能查询同一时间不同位置的检测点上的消防设施检测数据，实现了检测数据共享。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构连接示意图；

图2是数据采集系统的结构示意图。

附图标记：

消防设施检测终端1、云计算平台2、中央监控系统3、数据采集系统4、数据采集单元11、数据处理单元12、数据传输单元13。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例的一种建筑消防设施检测网络系统，包括消防设施检测终端1、云计算平台2和中央监控系统3，所述消防设施检测终端1通过无线网络与所述云计算平台2通讯连接，所述云计算平台2与所述中央监控系统3通讯连接。

优选的，所述云计算平台2包括通讯服务器、数据存储单元、云计算处理单元、消防设施历史信息数据库服务器和GIS系统服务器，所述云计算处理单元的数据端口与所述消防设施历史信息数据库服务器、所述GIS系统服务器和所述通讯服务器的数据端口连接，所述云计算处理单元的信号输出端与所述数据存储单元的信号输入端连接。

优选的，所述消防设施检测终端1连接有用于采集消防设施检测数据的数据采集系统4。

本发明上述实施例能够查询同一检测点上不同时间的消防设施检测数据，也能查询同一时间不同位置的检测点上的消防设施检测数据，实现了检测数据共享。

优选的，所述数据采集系统4包括数据采集单元11、数据处理单元12和数据传输单元13；所述数据采集单元11用于通过由各传感器构建的传感器节点相互协作进行消防设施检测数据的采集，并输出各传感器节点采集的消防设施检测数据；所述数据处理单元12用于对各传感器节点采集的消防设施检测数据进行预处理，以获得有效的消防设施检测数据；所述数据传输单元13用于采用预先设定的数据传输机制进行消防设施检测数据的传输。

优选的，所述数据采集单元11包括传感器定位子单元和数据修正子单元；所述传感器定位子单元用于进行传感器节点定位，所述进行传感器节点定位具体包括：

(1)将少部分传感器节点部署在已知的位置坐标上，作为信标节点，根据信标节点位置建立满足家居环境的局部坐标系；

(2)假设未知节点的坐标为(x,y)，能够与其进行通信的信标节点坐标分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，…，(x_n,y_n)，未知节点位于各信标节点为圆心，通信半径为半径的圆的相交区域，取该区域任一点作为未知节点坐标预选点，未知节点坐标预选点到信标节点的差分函数为：

式中，r_i为未知节点坐标预选点到(x_i,y_i)距离，i＝1，2，…，n，利用最大似然估计法求取该式的最小值，即为未知节点坐标位置；

所述数据修正子单元用于对传感器在非标准环境下的监测数据进行修正，修正因子σ为：

式中，T₀为传感器使用的标准温度，T为传感器使用时的环境温度。

本优选实施例实现了传感器定位和数据的准确测量。

优选的，所述数据处理单元12包括数据过滤模块和数据补全模块，所述数据过滤模块用于通过智能网关过滤错误的消防设施检测数据，所述数据补全模块用于填补丢失的消防设施检测数据；

所述通过智能网关过滤错误的消防设施检测数据，包括：

(1)去除没有落入传感器读数的有效范围内的消防设施检测数据；

(2)对剩余的消防设施检测数据进行过滤处理，具体为：

1)假设所有传感器的传感频率一致且滑动窗口大小为A，利用Jaccard相似度函数计算出两个传感器S_I、S_J读数行为的相似度Sim(x_I(t),x_J(t))，其中x_I(t)表示传感器S_I在时间t时的传感读数，x_J(t)表示传感器S_J在时间t时的传感读数；

2)定义传感器S_I、S_J的最初临时相似度为：

K+1时刻的临时相似度为：

式中，x_I(A+t)表示传感器S_I最初的读数行为，μ为设定的可调节的变量，μ的取值范围为[-1,1]；

3)设共有M个传感器，来自传感器S_I的一个事件查询q，在过去被传感器频繁查询的数据比那些很少被传感器S_I读取的数据与传感器S_I更具有相关性，计算传感器S_I的排序等级值Q_L(q,S_I)，计算公式为：

式中，n(q,S_I)为在过去传感器S_I针对查询q对一些主题的事件查询数目，N(q,S_I)表示传感器S_I针对查询q的事件查询总数，B为平滑因子；

4)采用投票法判断传感器S_I的当前读数是否为错误读数，设定判断函数为：

式中，net(I)表示传感器S_I的邻居传感器集合，VDecision_j(I)表示邻居传感器S_J对传感器S_I作出投票决定，投票决定有两类，一类是积极的，另一类为消极的，投票决定为积极时，VDecision_j(I)＝1，投票决定为消极时，VDecision_j(I)＝0；P_I>0时，表示传感器S_I的当前读数为正常读数，P_I<0时，表示传感器S_I的当前读数为错误读数。

所述填补丢失的消防设施检测数据，包括：

(1)采用K-means聚类方法进行消防设施检测数据的聚类处理；

(2)对同一类中的缺失值进行却是数据的填充。

本优选实施例过滤错误的消防设施检测数据时，考虑了传感器与邻居节点以及环境之间的关联性，通过排序算法为每个传感器分配一个适当的权重来反映传感器的重要性，进而对传感器采集到的数据进行取舍来过滤采集过程中的错误数据和环境引起的不正常数据，提高了过滤的精度；采用先聚类后填补缺失值的方式填补丢失的消防设施检测数据，可以较好的考虑数据的局部特性，提高数据填补的精度。

在一个实施例中，所述预先设定的数据传输机制包括：

(1)簇内成员在各自分配的时间段内将采集到的数据以单跳的方式传输到所属簇的簇头节点C_i，簇头节点C_i对收集到的消防设施检测数据进行整合处理；

(2)簇头节点C_i根据下式选择其他簇头节点，以确定其路由候选簇头节点集合CN：

式中，d_iB表示簇头节点C_i到基站的距离，d_jB表示簇头节点C_j到基站的距离，d_ij表示簇头节点C_i到簇头节点C_j的距离，NS_i表示簇头节点C_i的剩余能量级别，NS_j表示簇头节点C_j的剩余能量级别；

(3)若路由候选簇头节点集合CN为空，则簇头节点C_i直接将消防设施检测数据发送给基站，并跳转至(6)；

(4)若路由候选簇头节点集合中只存在一个比簇头节点C_i距离基站更近或者剩余能量级别更高的其他簇头节点C_j，则选择簇头节点C_j作为下一跳路由节点，并将消防设施检测数据转发给簇头节点C_j，使簇头节点C_j成为新的簇头节点C_i，并跳转回(2)；

(5)若路由候选簇头节点集合中存在多个比簇头节点C_i距离基站更近或者剩余能量级别更高的其他簇头节点C_j，则选择使得转发消防设施检测数据通信开销最小的簇头节点C_j作为下一跳路由节点，并将消防设施检测数据转发给簇头节点C_j，使簇头节点C_j成为新的簇头节点C_i，并跳转回(2)；

(6)基站接收簇头节点C_i发送的消防设施检测数据。

本优选实施例采用预先设定的数据传输机制进行消防设施检测数据的传输，使簇头节点的剩余能量分布更加均衡，有效解决了距离基站较近或者距离基站较远的节点能量过早消耗完的问题，从而延长了整个数据传输网络的生命周期。

在另一个实施例中，所述预先设定的数据传输机制包括：

针对不同传输数据大小和传输距离采用不同的传输方式，定义传输函数Tr：

式中，S为传输数据大小，S₀为数据传输大小分界值，S₀＝1MB，D为传输距离，D₀为传输距离远近分界值，D₀＝10m；

若D<D₀，则采用蓝牙进行数据通信，

若D≥D₀且S≤S₀，则采用zigbee网络进行数据通信，

若D≥D₀且S>S₀，则采用WIFI进行通信。

本优选实施例在实现了对消防设施检测数据低能耗、高速率的通信。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种建筑消防设施检测网络系统，其特征是，包括消防设施检测终端、云计算平台和中央监控系统，所述消防设施检测终端通过无线网络与所述云计算平台通讯连接，所述云计算平台与所述中央监控系统通讯连接；所述消防设施检测终端连接有用于采集消防设施检测数据的数据采集系统；所述数据采集系统包括数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元；所述数据采集单元用于通过由各传感器构建的传感器节点相互协作进行消防设施检测数据的采集，并输出各传感器节点采集的消防设施检测数据；所述数据处理单元用于对各传感器节点采集的消防设施检测数据进行预处理，以获得有效的消防设施检测数据；所述数据传输单元用于采用预先设定的数据传输机制进行消防设施检测数据的传输；所述数据处理单元包括数据过滤模块和数据补全模块，所述数据过滤模块用于通过智能网关过滤错误的消防设施检测数据，所述数据补全模块用于填补丢失的消防设施检测数据；

所述通过智能网关过滤错误的消防设施检测数据，包括：

(1)去除没有落入传感器读数的有效范围内的消防设施检测数据；

(2)对剩余的消防设施检测数据进行过滤处理，具体为：

1)假设所有传感器的传感频率一致且滑动窗口大小为A，利用Jaccard相似度函数计算出两个传感器S_I、S_J读数行为的相似度Sim(x_I(t),x_J(t))，其中x_I(t)表示传感器S_I在时间t时的传感读数，x_J(t)表示传感器S_J在时间t时的传感读数；

2)定义传感器S_I、S_J的最初临时相似度为：

K+1时刻的临时相似度为：

式中，x_I(A+t)表示传感器S_I最初的读数行为，μ为设定的可调节的变量，μ的取值范围为[-1,1]；

3)设共有M个传感器，来自传感器S_I的一个事件查询q，在过去被传感器频繁查询的数据比那些很少被传感器S_I读取的数据与传感器S_I更具有相关性，计算传感器S_I的排序等级值Q_L(q,S_I)，计算公式为：

式中，n(q,S_I)为在过去传感器S_I针对查询q对一些主题的事件查询数目，N(q,S_I)表示传感器S_I针对查询q的事件查询总数，B为平滑因子；

4)采用投票法判断传感器S_I的当前读数是否为错误读数，设定判断函数为：

式中，net(I)表示传感器S_I的邻居传感器集合，VDecision_J(I)表示邻居传感器S_J对传感器S_I作出投票决定，投票决定有两类，一类是积极的，另一类为消极的，投票决定为积极时，VDecision_J(I)＝1，投票决定为消极时，VDecision_J(I)＝0；P_I>0时，表示传感器S_I的当前读数为正常读数，P_I<0时，表示传感器S_I的当前读数为错误读数。

2.根据权利要求1所述的一种建筑消防设施检测网络系统，其特征是，所述云计算平台包括通讯服务器、数据存储单元、云计算处理单元、消防设施历史信息数据库服务器和GIS系统服务器，所述云计算处理单元的数据端口与所述消防设施历史信息数据库服务器、所述GIS系统服务器和所述通讯服务器的数据端口连接，所述云计算处理单元的信号输出端与所述数据存储单元的信号输入端连接。