CN111298354B - 一种气体灭火系统综合监测分析平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体灭火系统综合监测分析平台，包括综合气体灭火系统实验平台、智能监测系统、消防云平台和可视化终端，综合气体灭火系统单向连接智能监测系统并通过NB‑IoT通信组双向连接消防云平台的中心服务器，进行采集数据的上传，消防云平台的区域服务器单向连接可视化检测终端，数据的可视化终端将系统监测数据和消防云平台服务器分析结果以二维图表、三维模型、GIS等形式可视化呈现。效果是监测参数全面，可以进行各类气体灭火系统的可靠性、备用量、灵敏度分析，有利于智能化气体灭火系统的综合评价。可以用于开展智能化气体灭火系统的功能研发、可靠性测试、灭火剂喷放装置性能测试、智能监测设备开发与压力流量等关键参数监测控制研究。

Description

一种气体灭火系统综合监测分析平台

技术领域

本发明涉及一种气体灭火系统监测分析平台，特别涉及一种气体灭火系统综合监测分析平台。

背景技术

作为建筑消防设施的四大灭火系统之一，气体灭火系统的设计理念和应用领域随着技术进步而不断扩展，应用形式和部件结构趋于多样化，消防系统的安全性、完整性、可靠性要求不断提高。随着物联网、大数据等新兴信息技术的快速发展，传统的机械式气体灭火系统也开始向智能化发展，进而提高系统的智能监测水平和工作可靠性。

然而，当前我国缺少针对智能化气体灭火系统的产业标准，新型气体灭火系统缺乏检验依据、评价标准和统一的实验平台，生产企业各自开发气体灭火监测系统，监测瓶组压力、阀门状态、灭火剂液位，钢瓶变形率等参数不一，监测参数也不够全面，不能完整反映系统性能，导致智能化气体灭火系统的功能设计、产品形式、技术协议、产品兼容性、抗干扰性等方面存在较大差异，不利于智能化气体灭火系统的技术发展和市场推广。此外，针对智能化气体灭火系统的可靠性评价也存在问题，除了部件动作或报警之外，设备的整体性能评价缺乏统一要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种气体灭火系统综合监测分析平台，按照实际工作情况，将各类气体灭火系统组合安装，在统一平台条件下模拟各种工况研究系统可靠性，在测试传统气体灭火系统的同时，能够完成智能化气体灭火系统测试，对系统可靠性、兼容性、智能化水平等性能指标综合评价，完整反映系统实际工况中的性能指标。具体技术方案是，一种气体灭火系统综合监测分析平台，包括综合气体灭火系统实验平台、智能监测系统、消防云平台和可视化终端，所述的消防云平台采用区域边缘计算、中心模型训练两层系统架构，所述的可视化终端用于显示系统运行状态，将系统监测数据和云平台服务器分析结果以二维图表、三维模型、GIS等形式可视化呈现，其特征在于：所述的综合气体灭火系统实验平台，包括管网区、预置区、喷放保护空间，管网区包括七氟丙烷灭火系统、IG541灭火系统、高压二氧化碳灭火系统、低压二氧化碳灭火系统；悬挂式气体灭火系统，其中七氟丙烷子系统、高压二氧化碳子系统和IG541混合气体子系统共用一条集流管、选择阀和喷放管路，低压二氧化碳灭火系统，基于灭火装置体积大、总控阀和选择阀能够自动启闭的特点单独设置一条集流管、选择阀和喷放管路，各子系统设置独立的启动装置和控制单元，模拟上述气体的启动动作情况；预置区包括柜式气体灭火系统、悬挂式气体灭火系统，可以模拟各种实际工况下的运行过程和动作情况；喷放保护空间由各气体灭火子系统共用一个喷放保护的空间，集中所有设备的喷放管路，采用玻璃幕墙分隔，用于演示喷放灭火剂效果，空间顶部布置喷头、感温和感烟火灾探测器模拟火灾情况下的消防联动，空间侧墙设置有泄压口，保证喷放过程中的墙体安全；所述的智能监测系统用于监测气体灭火系统的灭火剂贮存、阀门动作和运行状态，包括管网区智能监测装置和预置区智能监测装置，管网区智能监测装置通过在各子系统瓶组、管网、阀门的关键部件设置智能传感器，获取系统完整的运行数据，智能监测装置设置在综合气体灭火系统的预置区内柜式七氟丙烷子系统和悬挂式七氟丙烷灭火子系统的容器阀、选择阀、信号反馈装置、电磁驱动装置上，监测开关信号动作，在灭火剂瓶组设置压力传感器监测压力值；连接为，综合气体灭火系统单向连接智能监测系统并通过NB-IoT通信组双向连接消防云平台的中心服务器，进行采集数据的上传，消防云平台的区域服务器单向连接可视化检测终端，数据的可视化终端将系统监测数据和消防云平台服务器分析结果以二维图表、三维模型、GIS等形式可视化呈现。

本发明的有益效果是可以用于开展智能化气体灭火系统的功能研发、可靠性测试、灭火剂喷放装置性能测试、智能监测设备开发与压力流量等关键参数监测控制研究。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图；

图2为本发明的系统连接框图；

图3为本发明的综合气体灭火系统示意图；

图4为监测参数网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本发明。

如图1、图2、图3所示，一种气体灭火系统综合监测分析平台，由综合气体灭火系统、智能监测系统、消防云平台和可视化终端组成。

综合气体灭火系统包括管网区1、预置区2，可以模拟各类气体灭火系统的多种启动形式，模拟不同防护区域3的灭火动作情况，直观反映各部件动作的情况。综合气体灭火系统将结构形式类似的气体灭火系统组合设置，既节省空间和设备，也有利于气体灭火系统的集中监测、启动策略和动作可靠性研究。

管网区1共用一条集流管、选择阀及喷放管路，安装七氟丙烷灭火系统4、IG541气体灭火系统5、高压二氧化碳6和低压二氧化碳7灭火系统，每套系统有独立的启动装置，采用不同的控制单元进行控制，能够分别模拟每种气体的启动动作。每套系统的瓶组中安装有压力或是灭火剂量的智能化检测传感器，并汇集到监测控制装置中，能够实时显示灭火剂的贮存情况，容器阀、选择阀、信号反馈装置中也安装有智能芯片，能够反馈装置的动作，并上报监测控制装置。这些信号能够有效地反映装置的动作和工作的情况，管理者通过这些信号有效管理设备，并为设备的维护、保养，维持设备的有效可用提供参数。

低压二氧化碳灭火装置由于体积大，总控阀和选择阀能够自动启闭的特点单独设置，喷出的灭火剂依旧喷放到同一保护空间，采用智能液位传感器或是称重传感器采集灭火剂的贮存量信号。采用反应阀门动作的情况的智能芯片安装在总控阀、选择阀和信号反馈装置等部位反应装置的动作情况。

预置区2，包括柜式七氟丙烷装置8和悬挂式七氟丙烷装置9，安装在保护区内，监测容器内的压力和动作情况，还能反应装置的有效性等参数。

综合气体灭火系统主管管径为DN80，支管管径为DN50，喷放管路管径为DN40。

如图4所示，智能监测系统用于监测系统各部件处的开关状态、压力、流量、温度、位移、图像，设置智能传感器采集系统准工作状态和动作状态的完整运行数据，通过NB-IoT通信方式将监测数据上传至云平台服务器，进行数据存储管理和系统性能分析。

本实施例一，所述的七氟丙烷灭火系统和IG541气体灭火系统均设置2个70升容积的瓶组。智能监测装置设置在系统的容器阀、选择阀、信号反馈装置、电磁驱动装置处监测开关信号动作，在灭火剂瓶组设置压力传感器监测压力值。

高压二氧化碳灭火系统设置2个70升容积的瓶组，在系统的容器阀、选择阀、信号反馈装置、电磁驱动装置处监测开关信号的动作情况，在灭火剂瓶组监测压力值，同时监测灭火剂瓶组的重量值，根据称重判断泄漏报警。

低压二氧化碳灭火系统设置1个1000升容积的瓶组，在系统的容器阀、选择阀、信号反馈装置处监测开关信号的动作情况，在灭火剂贮存装置监测液位和压力值。

柜式七氟丙烷灭火装置设置1个90升容积的瓶组，在系统的容器阀、信号反馈装置、电磁驱动装置处监测开关信号的动作情况，在灭火剂瓶组监测压力值。

悬挂式七氟丙烷灭火装置设置1个20升容积的瓶组，在灭火剂瓶组监测压力值。

测试平台公用一个喷放保护空间（3），所有设备的喷放管路全部集中到这个空间，保护的空间尺寸为：长2.1m，宽6m，高4，空间约50m3。采用玻璃幕墙分隔，用于演示喷放灭火剂的效果，空间顶部布置喷头，空间的顶部还装有感温和感烟火灾探测器，探测器与报警主机相连，能够模拟正常火灾情况下联动动作，报警主机通过联动控制器发出启动信号，能够启动气体灭火系统进行喷放。保护空间的侧墙上设置有泄压口，能够保证在喷放过程中墙体的安全，侧墙上还设有应急照明灯装置。

消防云平台采用区域边缘计算、中心模型训练两层系统架构。在第一层区域监测平台的数据源进行边缘计算，筛选部分有效数据，降低网络带宽压力，提高数据获取实时性，为第二层中心服务器的提供最准确有效的分析数据源。在第二层中心分析平台进行系统分析模型的训练学习与优化迭代，建立气体灭火系统性能分析模型。

运行状态分析模型针对监测数据特征冗余和过度拟合等问题，在消防云平台区域服务器将监测数据源利用主元分析法降维，降低反映设备状态的数据复杂度。然后，在消防云平台中心服务器构建并优化贝叶斯网络决策模型，量化分析气体灭火系统的可靠性、灵敏度和备用量。

可视化终端用于显示系统运行状态，将系统监测数据和云平台服务器分析结果以二维图表、三维模型、GIS等形式可视化呈现。

特点

1、涵盖各类气体灭火系统，按照实际工作情况组合安装综合，可以在同一平台条件下评价系统可靠性，有利于智能化气体灭火系统可靠性的综合评价。

2、能够模拟管网和无管网气体灭火系统多种启动形式，能够模拟组合分配系统的不同区域的启动方式，能够直观反映各部件动作的情况，对研究气体灭火系统的启动策略和动作可靠性等起到很好的作用。能够完整反映系统可靠性、兼容性、智能化水平等性能指标，有利于智能化气体灭火系统的技术发展和推广应用。

3、智能监测系统传感器采集装置体积小、续航能力强、适用性强，采用NB-IoT通讯方式、锂亚电池供电和HPC供电结构；在日常监测时每日至少上传1个数据报文在报警信息或消防设施使用状态时，能达到5至7年免电池维护的续航能力。

4、监测参数全面，可以进行各类气体灭火系统的可靠性、备用量、灵敏度分析，有利于智能化气体灭火系统的综合评价。

Claims (1)

1.一种气体灭火系统综合监测分析平台，包括综合气体灭火系统实验平台、智能监测系统、消防云平台和可视化终端，其特征在于：所述的综合气体灭火系统实验平台，包括管网区（1）、预置区（2）、喷放保护空间（3），管网区（1）包括七氟丙烷灭火系统（4）、IG541混合气体 灭火系统（5）、高压二氧化碳灭火系统（6）、低压二氧化碳灭火系统（7），其中七氟丙烷灭火 系统（4）、高压二氧化碳灭火 系统（6）和IG541混合气体系统（5）共用一条集流管、选择阀和喷放管路，低压二氧化碳灭火系统（7），基于灭火装置体积大、总控阀和选择阀能够自动启闭的特点单独设置一条集流管、选择阀和喷放管路，上述各气体灭火系统设置独立的启动装置和控制单元，模拟上述气体灭火系统的启动动作情况；预置区（2）包括柜式气体灭火系统（8）、悬挂式气体灭火系统（9），模拟各种实际工况下的运行过程和动作情况，喷放保护空间（3）由各气体灭火系统共用一个喷放保护的空间，集中所有气体灭火系统的喷放管路，采用玻璃幕墙分隔，用于演示喷放灭火剂效果，空间顶部布置喷头、感温和感烟火灾探测器，模拟火灾情况下的消防联动，空间侧墙设置有泄压口，保证喷放过程中的墙体安全；所述的智能监测系统用于监测气体灭火系统的灭火剂贮存、阀门动作和运行状态，包括管网区智能监测装置和预置区智能监测装置，管网区智能监测装置通过在各气体灭火系统瓶组、管网、阀门的关键部件设置智能传感器，获取系统完整的运行数据，预置区智能监测装置设置在柜式气体灭火系统（8）、悬挂式气体灭火系统（9）的容器阀、选择阀、信号反馈装置、电磁驱动装置上，监测开关信号动作，在灭火剂瓶组设置压力传感器监测压力值；所述的消防云平台采用区域边缘计算、中心模型训练两层系统架构，在第一层对监测的数据源进行边缘计算，筛选部分有效数据，降低网络带宽压力，提高数据获取实时性，为第二层中心服务器提供最准确有效的分析数据源，在第二层中心分析平台进行系统分析模型的训练学习与优化迭代，建立运行状态分析模型，运行状态分析模型针对监测数据特征冗余和过度拟合问题，在消防云平台区域服务器将监测数据源利用主元分析法降维，降低反映设备状态的数据复杂度，然后，在消防云平台中心服务器构建并优化贝叶斯网络决策模型，量化分析气体灭火系统的可靠性、灵敏度和备用量，连接为，综合气体灭火系统实验平台单向连接智能监测系统并通过NB-IoT通信组双向连接消防云平台的中心服务器，进行采集数据的上传，消防云平台的区域服务器单向连接可视化终端，可视化终端将系统监测数据和消防云平台服务器的分析结果以二维图表、三维模型、GIS形式可视化呈现。

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