CN113181586A - 一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法，包括采集模块、网络传输模块、消防模块、报警分析模块以及消防监测控制系统，采集模块设有若干监测环境信息的传感器、监测消防管道水压的若干压力探测器以及摄像监控系统；网络传输模块设有无线连接单元或有线连接单元；消防监测控制系统设有后台服务器、实时监测软件和移动终端监测软件，实时监测软件上设有BIM建筑信息模型和报警分析模块，消防模块设有的消防设备为气溶胶灭火器、喷淋器和电源断路器；本发明实现对采集设备和消防设备的定期巡检，并结合数据分析，快速确定设备出现故障的原因，进行排查处理，同时联网摄像监控系统，更准确的确定设备问题和火灾报警的准确性。

Description

一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法

技术领域

本发明涉及消防系统技术领域，具体涉及一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法。

背景技术

近几年，随着物联网技术的逐渐成熟和5G技术的发展，智慧化管理、数据模型的建立和智能控制是大势所趋。智慧消防是一项重要的发展项目，消防设计到人身和财产安全，是最要环节。我国消防安全工作的方针是预防为主、防消结合。近年全国发生在住宅、宿舍等居住场所和养老院、商场和办公楼等人员密集场所的火灾依旧高发，小火亡人的现象继续存在，大多数遇难人员是由于发现火情迟缓、错失疏散逃生的最佳时间，吸入烟气而中毒死亡的。所以，针对现有消防设备较为单一，不能有最佳逃生时间的问题，设计出了很多物联网型消防设备，并配合采集设备进行采集，然后消防设备进行灭火使用。但是现有采集设备和消防设备安装完成以后没有试验的机会，更没有自检的功能，造成长时间不使用，形同虚设，不知道设备能不能用，真到发生火灾了，才发现已经损坏，前期进行了投入，却没有起到想要的消防效果，同样存在较大安全隐患，这些都是因为没有消防设备的故障检查和数据分析，造成资源浪费。因此，迫切需要设计一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法，以解决现有消防设备单一、智能化水平低、消防设备不能自检和故障分析、存在安全隐患、造成资源和财产损失的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消防设施故障分析的数据挖掘系统，包括采集模块、网络传输模块、消防模块、报警分析模块以及消防监测控制系统，

所述采集模块设有若干监测环境信息的传感器、监测消防管道水压的若干压力探测器以及摄像监控系统；

所述网络传输模块设有无线连接单元或有线连接单元，用于采集模块设有的采集设备通过无线连接单元或有线连接单元将采集信息传输至消防监测控制系统；

所述消防监测控制系统设有后台服务器、实时监测软件和移动终端监测软件，实时监测软件上设有BIM建筑信息模型和报警分析模块，所述BIM建筑信息模型显示建筑状态以及采集模块和消防模块的安装位置，所述报警分析模块设有安装的声光报警器和无线报警信息，所述报警分析模块对采集模块的采集设备以及传感器、压力探测器设定离线时间报警值，所述报警分析模块还设置有定期巡检，用于下发巡检命令使采集模块立即反馈采集信息和消防模块反馈消防设备的假性应答，并设定消防模块的无应答时间报警值，用于分析采集模块和消防模块的设备是否出现故障，所述采集模块正常采集时间、离线时间以及消防设备的正常假性应答时间、无应答时间在后台服务器上进行存储统计，并在实时监测软件和移动终端监测软件上通过饼状图、柱状图和折线图分别对比显示，用于分析消防报警信息的准确度以及采集模块和消防模块的设备故障原因，所述设备故障原因为通电故障、网络故障和设备故障；

所述消防模块设有的消防设备为气溶胶灭火器、喷淋器和电源断路器，所述气溶胶灭火器安装在消防接线盒和配电柜内，喷淋器分布安装在楼宇内，电源断路器安装在配电柜内，用于接收实时监测软件和移动终端监测软件的灭火命令控制灭火设备灭火或报警分析模块的巡检命令进行灭火设备的不启动假性应答。

具体的是，所述传感器安装于楼宇内和/或配电柜内和/或消防接线盒内，传感器包括烟雾传感器、温度传感器和气体传感器，烟雾传感器和气体传感器分布安装在楼宇内，并在其安装位置安装喷淋器，温度传感器和气体传感器安装在配电柜和消防接线盒内，并在配电柜和消防接线盒内安装气溶胶灭火器。

具体的是，所述摄像监控系统包括楼宇内的监控摄像头和监控室内的监控系统，监控系统通过IP地址访问的形式连接实时监测软件和移动终端监测软件，用于对报警位置信息核对以及巡检观察每个监控摄像头监控下的采集模块和消防模块的设备是否正常。

具体的是，所述压力探测器分布安装消防管道上，用于监测消防管道压力是否正常，消防管道上安装有若干消防取水口，且在消防管道分支末端安装有喷淋器。

具体的是，所述无线连接单元采用433无线通讯模块、NB-IoT通讯模块无线连接，有线单元采用485通讯模块或M-BUS通讯模块无线连接。

具体的是，所述假性应答为报警分析模块下发巡检命令后，消防设备进行假触发消防设备灭火，反馈给报警分析模块可以正常触发灭火的假性回复。

一种消防设施故障分析的数据挖掘的方法，包括以下步骤：

1)在楼宇内分布安装有烟雾传感器和气体传感器，并在其相近位置安装有喷淋器，喷淋器连接消防管道，消防管道上安装压力探测器，在配电柜内均安装温度传感器、气体传感器和气溶胶灭火器，在布线施工时的线缆接头采用消防接线盒连接；

2)实时监测软件和移动终端监测软件上初始录入具有唯一编号的采集设备和消防设备，以及对应的安装位置和用户信息，形成BIM建筑信息模型，并与摄像监控系统IP网络互联，设定传感器、压力探测器的报警上限值，在报警分析模块中设定采集设备离线时间报警值和消防设备无应答时间报警值；

3)采集设备离线时间超过设定报警值时，通过该离线点位的历史数据统计分析离线原因，首先排查网络原因，该点位之前上传正常现在突然不上传，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；并通过压力传感器实时传输的压力值，观察压力变化，实时监测消防管道有无漏水现象；

4)工作人员在报警分析模块上定期对消防设备下发巡检命令，消防设备需要在设定的时间内做出假性应答，若消防设备超出无应答时间报警值，则报警分析模块根据无应答点位的历史数据统计分析无应答原因，首先排查网络原因，该点位之前巡检应答正常本次无应答，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；

5)实时监测软件和移动终端监测软件上进行实时显示监测控制，并接收报警信息，软件上设定温度上限报警值、气体成分上限报警值、烟雾上限报警值、压力上下限报警值，软件收到报警信息后，直接锁定报警位置并反馈报警信息，通过IP网址连接摄像监控系统观察报警点位确定报警信息是否正确；

6)摄像监控系统监测报警信息为误报，则解除声光报警器报警和软件上的报警，摄像监控系统监测报警信息为真实，则软件下发灭火命令，控制相对应的气溶胶灭火器或喷淋器进行源头灭火操作，同时控制器控制总控的电源断路器断开，给消防人员到位提供时间和安全的消防设备使用；

7)实时监测软件和移动终端监测软件通过群发短信功能将火情信息发送给所有用户，做好及时撤离准备。

本发明具有以下有益效果：

本发明设计的消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法实现对采集设备和消防设备的定期巡检，并结合数据分析，快速确定设备出现故障的原因，进行排查处理，同时联网摄像监控系统，更准确的确定设备问题和火灾报警的准确性，保证消防设备的稳定运行，保护人身财产安全；实现居住区或办公区的全方位智能化的消防联控，实时监测，智能控制，及时报警，通过传感器的覆盖实现对楼宇的全面监控，通过气溶胶灭火器的安装将电力火灾消灭在源头上，保护财产安全；设计的现场报警和无线报警，及时将报警信息发送到软件上，软件通过群发信息功能，将火灾信息发送到用户手机上，做好及时撤离准备，保护人身安全。

附图说明

图1是消防设施故障分析的数据挖掘系统及方法的流程图。

图2是消防设施安装连接的流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种消防设施故障分析的数据挖掘系统，包括采集模块、网络传输模块、消防模块、报警分析模块以及消防监测控制系统。

采集模块设有若干监测环境信息的传感器，传感器包括烟雾传感器、温度传感器和气体传感器，烟雾传感器和气体传感器分布安装在楼宇内，用于采集楼宇内的烟雾和气体数据，并在其安装位置安装喷淋器，完成起火后的喷水灭火，温度传感器和气体传感器安装在配电柜和消防接线盒内，监测电气引起的火灾，并在配电柜和消防接线盒内安装气溶胶灭火器，并将电气火灾消灭在源头上。采集模块还设有监测消防管道水压的若干压力探测器，压力探测器分布安装消防管道上，用于监测消防管道压力是否正常，判断消防管道有没有漏水的现象，消防管道上安装有若干消防取水口，用于供消防人员使用，保证消防取水口的正常使用，且在消防管道分支末端安装有喷淋器。采集模块还设有摄像监控系统，摄像监控系统包括楼宇内的监控摄像头和监控室内的监控系统，监控系统通过IP地址访问的形式连接实时监测软件和移动终端监测软件，用于对报警位置信息核对以及巡检观察每个监控摄像头监控下的采集设备和消防设备是否正常。

采集模块还设有连接采集上述传感器的采集器，采集器设有两个端口，每个端口的挂载能力为128个传感器和压力探测器以及消防设备的气溶胶灭火器、喷淋器和电源断路器，采集器设有多个且分别连接采集同一楼宇的传感器信息，根据楼宇内采集设备和消防设备的数量，确定一栋楼宇内安装几台采集器，不同楼宇的采集器均将采集的传感器信息无线传输至连接的同一区域的集中器，集中器设有4个端口，每个端口挂载能力为3个采集器，集中器安装在一个小区或几栋办公楼所安装采集器的中间位置，便于进行采集器和集中器之间的无线传输，不同区域的集中器将信息暂存并无线传输至消防监测控制系统。

网络传输模块设有无线连接单元或有线连接单元，用于采集模块设有的采集设备通过无线连接单元或有线连接单元将采集信息传输至消防监测控制系统；无线连接单元采用433无线通讯模块、NB-IoT通讯模块无线连接，有线单元采用485通讯模块或M-BUS 通讯模块有线连接。传感器和压力探测器通过433无线通讯模块或485通讯模块或 M-BUS通讯模块连接采集器，采集器通过433无线通讯模块连接集中器的433无线通讯模块，集中器通过设有的NB-IoT单元连接后台服务器，后台服务器安装有数据库，用于存储和处理传感器信息、压力探测器信息、采集器信息、集中器信息、消防设备信息。

消防模块设有的消防设备为气溶胶灭火器、喷淋器和电源断路器，气溶胶灭火器安装在消防接线盒和配电柜内，喷淋器分布安装在楼宇内，电源断路器安装在配电柜内，用于接收实时监测软件和移动终端监测软件的灭火命令控制灭火设备灭火或报警分析模块的巡检命令进行灭火设备的不启动假性应答。假性应答为报警分析模块下发巡检命令后，消防设备进行假触发消防设备灭火，反馈给报警分析模块可以正常触发灭火的假性回复。

消防监测控制系统设有后台服务器、实时监测软件和移动终端监测软件，实时监测软件上设有BIM建筑信息模型和报警分析模块，BIM建筑信息模型显示建筑状态以及采集模块和消防模块的安装位置，便于消防人员准确确定火灾位置和制定快捷的救援路线，报警分析模块设有安装的声光报警器和无线报警信息，声光报警器安装在楼宇和配电柜内，声光报警器用于现场进行声光报警；无线信息报警即报警信息通过采集器传输至集中器然后传输至实时监测软件和移动终端监测软件上，供监测人员及时发现。

报警分析模块对采集模块的采集设备以及传感器、压力探测器设定离线时间报警值，报警分析模块还设置有定期巡检，用于下发巡检命令使采集模块立即反馈采集信息和消防模块反馈消防设备的假性应答，并设定消防模块的无应答时间报警值，用于分析采集模块和消防模块的设备是否出现故障，采集模块正常采集时间、离线时间以及消防设备的正常假性应答时间、无应答时间在后台服务器上进行存储统计，并在实时监测软件和移动终端监测软件上通过饼状图、柱状图和折线图分别对比显示，用于分析消防报警信息的准确度以及采集模块和消防模块的设备故障原因，设备故障原因为通电故障、网络故障和设备故障。

一种消防设施故障分析的数据挖掘的方法，包括以下步骤：

1)在楼宇内分布安装有烟雾传感器和气体传感器，并在其相近位置安装有喷淋器，喷淋器连接消防管道，消防管道上安装压力探测器，在配电柜内均安装温度传感器、气体传感器和气溶胶灭火器，在布线施工时的线缆接头采用消防接线盒连接；

2)实时监测软件和移动终端监测软件上初始录入具有唯一编号的采集设备和消防设备，以及对应的安装位置和用户信息，形成BIM建筑信息模型，并与摄像监控系统IP 网络互联，设定传感器、压力探测器的报警上限值，在报警分析模块中设定采集设备离线时间报警值为60s和消防设备无应答时间报警值30s；

3)采集设备离线时间超过设定报警值60s时，通过该离线点位的历史数据统计分析离线原因，首先排查网络原因，该点位之前上传正常现在突然不上传，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；并通过压力传感器实时传输的压力值，观察压力变化，实时监测消防管道有无漏水现象；

4)工作人员在报警分析模块上定期对消防设备下发巡检命令，消防设备需要在设定的时间内做出假性应答，若消防设备超出无应答时间报警值30s，则报警分析模块根据无应答点位的历史数据统计分析无应答原因，首先排查网络原因，该点位之前巡检应答正常本次无应答，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；

5)实时监测软件和移动终端监测软件上进行实时显示监测控制，并接收报警信息，软件上设定温度上限报警值、气体成分上限报警值、烟雾上限报警值、压力上下限报警值，软件收到报警信息后，直接锁定报警位置并反馈报警信息，通过IP网址连接摄像监控系统观察报警点位确定报警信息是否正确；

6)摄像监控系统监测报警信息为误报，则解除声光报警器报警和软件上的报警，摄像监控系统监测报警信息为真实，则软件下发灭火命令，控制相对应的气溶胶灭火器或喷淋器进行源头灭火操作，同时控制器控制总控的电源断路器断开，给消防人员到位提供时间和安全的消防设备使用；

7)实时监测软件和移动终端监测软件通过群发短信功能将火情信息发送给所有用户，做好及时撤离准备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，包括采集模块、网络传输模块、消防模块、报警分析模块以及消防监测控制系统，

所述采集模块设有若干监测环境信息的传感器、监测消防管道水压的若干压力探测器以及摄像监控系统；

所述网络传输模块设有无线连接单元或有线连接单元，用于采集模块设有的采集设备通过无线连接单元或有线连接单元将采集信息传输至消防监测控制系统；

所述消防监测控制系统设有后台服务器、实时监测软件和移动终端监测软件，实时监测软件上设有BIM建筑信息模型和报警分析模块，所述BIM建筑信息模型显示建筑状态以及采集模块和消防模块的安装位置，所述报警分析模块设有安装的声光报警器和无线报警信息，所述报警分析模块对采集模块的采集设备以及传感器、压力探测器设定离线时间报警值，所述报警分析模块还设置有定期巡检，用于下发巡检命令使采集模块立即反馈采集信息和消防模块反馈消防设备的假性应答，并设定消防模块的无应答时间报警值，用于分析采集模块和消防模块的设备是否出现故障，所述采集模块正常采集时间、离线时间以及消防设备的正常假性应答时间、无应答时间在后台服务器上进行存储统计，并在实时监测软件和移动终端监测软件上通过饼状图、柱状图和折线图分别对比显示，用于分析消防报警信息的准确度以及采集模块和消防模块的设备故障原因，所述设备故障原因为通电故障、网络故障和设备故障；

所述消防模块设有的消防设备为气溶胶灭火器、喷淋器和电源断路器，所述气溶胶灭火器安装在消防接线盒和配电柜内，喷淋器分布安装在楼宇内，电源断路器安装在配电柜内，用于接收实时监测软件和移动终端监测软件的灭火命令控制灭火设备灭火或报警分析模块的巡检命令进行灭火设备的不启动假性应答。

2.根据权利要求1所述的消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，所述传感器安装于楼宇内和/或配电柜内和/或消防接线盒内，传感器包括烟雾传感器、温度传感器和气体传感器，烟雾传感器和气体传感器分布安装在楼宇内，并在其安装位置安装喷淋器，温度传感器和气体传感器安装在配电柜和消防接线盒内，并在配电柜和消防接线盒内安装气溶胶灭火器。

3.根据权利要求1所述的消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，所述摄像监控系统包括楼宇内的监控摄像头和监控室内的监控系统，监控系统通过IP地址访问的形式连接实时监测软件和移动终端监测软件，用于对报警位置信息核对以及巡检观察每个监控摄像头监控下的采集模块和消防模块的设备是否正常。

4.根据权利要求1所述的消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，所述压力探测器分布安装消防管道上，用于监测消防管道压力是否正常，消防管道上安装有若干消防取水口，且在消防管道分支末端安装有喷淋器。

5.根据权利要求1所述的消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，所述无线连接单元采用433无线通讯模块、NB-IoT通讯模块无线连接，有线单元采用485通讯模块或M-BUS通讯模块无线连接。

6.根据权利要求1所述的消防设施故障分析的数据挖掘系统，其特征在于，所述假性应答为报警分析模块下发巡检命令后，消防设备进行假触发消防设备灭火，反馈给报警分析模块可以正常触发灭火的假性回复。

7.根据权利要求1-6任一所述的消防设施故障分析的数据挖掘的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在楼宇内分布安装有烟雾传感器和气体传感器，并在其相近位置安装有喷淋器，喷淋器连接消防管道，消防管道上安装压力探测器，在配电柜内均安装温度传感器、气体传感器和气溶胶灭火器，在布线施工时的线缆接头采用消防接线盒连接；

2)实时监测软件和移动终端监测软件上初始录入具有唯一编号的采集设备和消防设备，以及对应的安装位置和用户信息，形成BIM建筑信息模型，并与摄像监控系统IP网络互联，设定传感器、压力探测器的报警上限值，在报警分析模块中设定采集设备离线时间报警值和消防设备无应答时间报警值；

3)采集设备离线时间超过设定报警值时，通过该离线点位的历史数据统计分析离线原因，首先排查网络原因，该点位之前上传正常现在突然不上传，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；并通过压力传感器实时传输的压力值，观察压力变化，实时监测消防管道有无漏水现象；

4)工作人员在报警分析模块上定期对消防设备下发巡检命令，消防设备需要在设定的时间内做出假性应答，若消防设备超出无应答时间报警值，则报警分析模块根据无应答点位的历史数据统计分析无应答原因，首先排查网络原因，该点位之前巡检应答正常本次无应答，则排除信号不稳定的问题，然后报警分析模块自动向该设备发送信号强度自检，若无反馈，则是信号被遮挡或者设备断电，最后通过IP网址连接摄像监控系统观察该点位是否通电正常和有无设备损坏故障，进行故障排查；

5)实时监测软件和移动终端监测软件上进行实时显示监测控制，并接收报警信息，软件上设定温度上限报警值、气体成分上限报警值、烟雾上限报警值、压力上下限报警值，软件收到报警信息后，直接锁定报警位置并反馈报警信息，通过IP网址连接摄像监控系统观察报警点位确定报警信息是否正确；

6)摄像监控系统监测报警信息为误报，则解除声光报警器报警和软件上的报警，摄像监控系统监测报警信息为真实，则软件下发灭火命令，控制相对应的气溶胶灭火器或喷淋器进行源头灭火操作，同时控制器控制总控的电源断路器断开，给消防人员到位提供时间和安全的消防设备使用；

7)实时监测软件和移动终端监测软件通过群发短信功能将火情信息发送给所有用户，做好及时撤离准备。

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