CN113413568A - 一种消防水压异常监测系统及无监督异常检测方法 - Google Patents
一种消防水压异常监测系统及无监督异常检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种消防水压异常监测系统,包括压力传感器、通信网络、数据中心、报警装置,数据中心内设置有存储模块和中控模块,所述存储模块用以存储压力传感器监测到的数据,所述中控模块用以对压力传感器采集到的数据进行数据分析。本发明通过中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合,生成压力值函数图像,中控模块对函数图像进行分析,判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常,充分检测管道内水压情况,确保消防水管的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及压力检测技术领域,尤其涉及一种消防水压异常监测系统及无监督异常检测方法。
背景技术
消防给水设施日常不会使用,只有在发生火灾或是其他一些紧急情况时才会进行使用,为了确保消防给水设施可以正常运行,需要确保消防给水设施具有足够的水压,为此,每隔一定时间需要对消防给水设施进行水压检测,以确定消防给水设施具备足够的水压。
上下文异常是在时间序列内偏离预期模式的序列。如果孤立地看,它们可能在该信号的预期值范围内。当与周围的背景信息对比,上下文异常是对正常情况的偏离。集体异常是对一组数据进行观察从而发现的异常。集体异常中的单点数据可能是异常的,也可能不是异常的,只有当他们作为一个群体出现时,他们才算是异常。目前的水压监测系统,通常是依托传感器进行压力检测,通过设置阈值进行压力值的异常发现。该方法只能实现单点异常的检测,但不能检测上下文异常、集体异常情况。
发明内容
为此,本发明提供一种消防水压异常监测系统及无监督异常检测方法,用以克服现有技术中只能对水压进行单点异常的检测,不能检测上下文异常、集体异常情况的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种消防水压异常监测系统,包括,
压力传感器,其与待监测的供水管网道相连,用以采集管道内的水压数据;
通信网络,其与所述压力传感器相连,用以传递压力传感器采集到的数据;
数据中心,其与所述通信网络相连,数据中心内设置有存储模块和中控模块,所述存储模块用以存储压力传感器监测到的数据,所述中控模块用以对压力传感器采集到的数据进行数据分析;
报警装置,其与是数据中心相连,当数据中心判断数据异常时,所述报警装置进行报警提醒;
所述压力传感器采集管道内任意时刻的压力值,并将采集的结果传递至中控模块,中控模块对采集的压力值进行分析,判断其是否为单点异常;
当采集到的压力值不为单点异常时,所述存储模块记录检查周期内所有的压力值,所述中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合,生成压力值函数图像,中控模块对函数图像进行分析,判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常;
当单个检测周期内与自身比不存在上下文异常/集体异常时,所述存储模块记录一个循环周期内多个检测周期的函数图像,并进行图像整合,中控模块对整合后的图像进行分析,判断是否存在单个检测周期整体集体异常。
进一步地,当采用所述监测系统进行水压监测时,所述压力传感器实时监测管道内水压A并将检测结果通过所述通信网络传递至中控模块,所述中控模块内设有第一水压参数A1和第二水压参数A2,所述中控模块将检测到的水压数值A与第一水压参数A1和第二水压参数A2进行对比,
当A≤A1时,所述中控模块判定水压值过低,管道内水压出现单点异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警;
当A1<A≤A2时,所述中控模块判定水压值范围正常,中控模块将对所述存储模块发出指令对水压值A进行存储;
当A>A2时,所述中控模块判定水压值过高,管道内水压出现单点异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
进一步地,其特征在于,在水压值A范围正常且水压值A的下一个监测水压值A’范围正常时,所述中控模块计算水压值A与水压值A’的差值的绝对值ΔA1,ΔA1=∣A-A’∣,中控模块内还设有水压差值的绝对值参数ΔAz,中控模块将计算的差值的绝对值ΔA1与水压差值的绝对值参数ΔAz进行对比,
当ΔA1≤ΔAz时,所述中控模块判定水压值A与水压值A’的变化值在合理范围内;
当ΔA1>ΔAz时,所述中控模块判定水压值A与水压值A’的变化值不在合理范围内,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
进一步地,所述中控模块内还设有单个检查周期t内的压力变化函数Ab=f(tz),其中,tz表示单个检查周期t内的任一时刻,Ab表示tz时刻管道内的水压值;
所述压力传感器监测单个检查周期t1内的所有压力值,并将各监测值传递至所述存储模块,中控模块对单个检查周期t1内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A1b=f(t1z),其中,t1z表示单个检查周期t1内的任一时刻,A1b表示t1z时刻管道内的水压值;
所述中控模块将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对,当函数图A1b=f(t1z)中出现偏离预期的压力变化函数Ab=f(tz)的数值时,所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
进一步地,当将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对时,将压力变化函数Ab=f(tz)的幅度与频率进行调节,使得Ab=f(tz)与A1b=f(t1z)的振幅、频率分别相同,将Ab=f(tz)图像进行平移,使得Ab=f(tz)的峰值点与A1b=f(t1z)峰值点重合;
所述中控模块将调节后的Ab=f(tz)图像与A1b=f(t1z)图像进行对比,当A1b=f(t1z)图像中出现与Ab=f(tz)图像走势不同的数据时,所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
进一步地,当A1b=f(t1z)图像与Ab=f(tz)图像走势相同时,中控模块计算t1z内任意时刻t1x对应的压力值A1x与Ab=f(tz)图像内对应的压力值Ax值的差值的绝对值ΔAx,ΔAx=∣A1x-Ax∣,所述中控模块内设有函数图像压力值差值评价参数D,中控模块将ΔAx与压力值差值评价参数D进行对比,
当ΔAx≤D时,所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值在合理范围;
当ΔAx>D时,所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围。
进一步地,当中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围时,所诉中控模块对A1b=f(t1z)图像内所有压力值与Ab=f(tz)图像内对应的压力值进行差值的绝对值计算,并通过计算确定压力值不在合理范围的图像段,中控模块对不合理范围的图像段进行标注,中控模块判定该图像段集体异常,中控模块启动报警装置进行报警。
进一步地,当中控模块判定任意时刻t1x的压力值均在合理范围时,所述存储模块对A1b=f(t1z)图像进行存储,并存储调节后的Ab=f(tz)图像,记调节后的Ab=f(tz)图像为C1;
在压力传感器监测下个检查周期t2内的所有压力值,所述中控模块对单个检查周期t2内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A2b=f(t2z),中控模块按照上述A1b=f(t1z)图像与压力变化函数Ab=f(tz)对比的方法将A2b=f(t2z)与函数Ab=f(tz)进行对比;
所述存储模块对根据A2b=f(t2z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C2;
所述存储模块对根据检查周期t3时段内的压力变化函数图A3b=f(t3z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C3;
所述中控模块对一个大循环周期T内的Ab=f(tz)图像进行整合,生成图像总图G0,其中,对于大循环周期T,T(t1,t2,t3,t4…tn),对于图像总图G0,G0(C1,C2,C3,C4…Cn);
所述中控模块对图像总图G0进行分析,当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时,所述中控模块判定图像段Ci集体异常,中控模块启动报警装置进行报警。
一种应用于上述消防水压异常监测系统的无监督异常检测方法,包括:
步骤一:收集一批水压历史数据序列,对序列进行预处理;
步骤二:将补全后的历史数据序列按照策略分割成多个时序片段;
步骤三:搭建变分自编码器,并将自编码器嵌入至中控模块,中控模块从自编码器中获取压力变化函数Ab=f(tz);
步骤四,压力传感器获取待检测管道的压力数据,并将数据通过通信网络传递至数据中心,数据中心对管道的压力数据进行分析,判定管道的压力状态。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,当采集到的压力值不为单点异常时,所述存储模块记录检查周期内所有的压力值,所述中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合,生成压力值函数图像,中控模块对函数图像进行分析,判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常,充分检测管道内水压情况,确保消防水管的正常使用。
进一步地,所述压力传感器采集管道内任意时刻的压力值,并将采集的结果传递至中控模块,中控模块对采集的压力值进行分析,判断其是否为单点异常;通过对任一时刻的水压数据进行监测,并设置水压参数值,判定管道内水压是否在合理范围,当水压不在合理范围时,启动报警装置进行报警,防止水压过高使管道破损,也防止水压过低影像管道的正常使用。
进一步地,在水压值A范围正常且水压值A的下一个监测水压值A’范围正常时,所述中控模块计算水压值A与水压值A’的差值的绝对值ΔA1,通过检查相邻两次水压值的差值的绝对值,判定管道内水压是否出现突变,防止出现压力突变值导致水管受损,影像消防管道的正常使用。
进一步地,所述压力传感器监测单个检查周期t1内的所有压力值,并将各监测值传递至所述存储模块,中控模块对单个检查周期t1内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A1b=f(t1z),其中,t1z表示单个检查周期t1内的任一时刻,A1b表示t1z时刻管道内的水压值;所述中控模块将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对,对每个数值孤立的看,有可能各数值均在阈值范围内,通过将单个检查周期内的图像与预设的图像进行对比,增加压力值周围信息对比过程,以确定上下文异常情况,确保消防管道的正常使用。
尤其,当A1b=f(t1z)图像与Ab=f(tz)图像走势相同时,中控模块计算t1z内任意时刻t1x对应的压力值A1x与Ab=f(tz)图像内对应的压力值Ax值的差值的绝对值ΔAx,即使水压函数图像的走势与预设图像的走势相仿,也有可能出现预设值与实际值差值过大的可能,对图像内的各数值进行对比,以探索符合图像走势但差值过大水压值,确保消防管道的正常使用。
尤其,当中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围时,所诉中控模块对A1b=f(t1z)图像内所有压力值与Ab=f(tz)图像内对应的压力值进行差值的绝对值计算,并通过计算确定压力值不在合理范围的图像段,中控模块对不合理范围的图像段进行标注,中控模块判定该图像段集体异常,中控模块启动报警装置进行报警。因为Ab=f(tz)与A1b=f(t1z)的振幅、频率分别相同且Ab=f(tz)的峰值点与A1b=f(t1z)峰值点重合,且A1b=f(t1z)为连续性的函数图像,所以当存在任意时刻t1x的压力值不在合理范围时亦存在压力值不在合理范围的图像段,中控模块通过对整体图像进行差值的绝对值进行对比,以确定集体异常的图像段,确保消防管道的正常使用。
尤其,当单个检测周期内与自身比不存在上下文异常/集体异常时,所述存储模块记录一个循环周期内多个检测周期的函数图像,并进行图像整合,中控模块对整合后的图像进行分析,判断是否存在单个检测周期整体集体异常,通过对设置大循环周期,并对大循环周期内的图像进行检测分析,防止出现一个时间段内集体异常而被判定正常的现象,确保消防管道的正常使用。
附图说明
图1为本发明所述消防水压异常监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示,本发明所述消防水压异常监测系统的结构示意图。
本发明公布一种消防水压异常监测系统,包括,压力传感器1、通信网络2、数据中心3、报警装置4,其中,
压力传感器1,其与待监测的供水管网5道相连,用以采集管道内的水压数据;
通信网络2,其与所述压力传感器1相连,用以传递压力传感器1采集到的数据;
数据中心3,其与所述通信网络2相连,数据中心3内设置有存储模块31和中控模块32,所述存储模块31用以存储压力传感器1监测到的数据,所述中控模块32用以对压力传感器1采集到的数据进行数据分析;
报警装置4,其与是数据中心3相连,当数据中心3判断数据异常时,所述报警装置4进行报警提醒;
当采用所述监测系统进行水压监测时,所述压力传感器1实时监测管道内水压A并将检测结果通过所述通信网络2传递至中控模块32,所述中控模块32内设有第一水压参数A1和第二水压参数A2,所述中控模块32将检测到的水压数值A与第一水压参数A1和第二水压参数A2进行对比,
当A≤A1时,所述中控模块32判定水压值过低,管道内水压出现单点异常,中控模块32向所述报警装置4发出指令,报警装置4进行报警;
当A1<A≤A2时,所述中控模块32判定水压值范围正常,中控模块32将对所述存储模块31发出指令对水压值A进行存储;
当A>A2时,所述中控模块32判定水压值过高,管道内水压出现单点异常,中控模块32向所述报警装置4发出指令,报警装置4进行报警;
通过对任一时刻的水压数据进行监测,并设置水压参数值,判定管道内水压是否在合理范围,当水压不在合理范围时,启动报警装置4进行报警,防止水压过高使管道破损,也防止水压过低影像管道的正常使用。
在水压值A范围正常且水压值A的下一个监测水压值A’范围正常时,所述中控模块32计算水压值A与水压值A’的差值的绝对值ΔA1,ΔA1=∣A-A’∣,中控模块32内还设有水压差值的绝对值参数ΔAz,中控模块32将计算的差值的绝对值ΔA1与水压差值的绝对值参数ΔAz进行对比,
当ΔA1≤ΔAz时,所述中控模块32判定水压值A与水压值A’的变化值在合理范围内;
当ΔA1>ΔAz时,所述中控模块32判定水压值A与水压值A’的变化值不在合理范围内,中控模块32向所述报警装置4发出指令,报警装置4进行报警;
通过检查相邻两次水压值的差值的绝对值,判定管道内水压是否出现突变,防止出现压力突变值导致水管受损,影像消防管道的正常使用。
所述中控模块32内还设有单个检查周期t内的压力变化函数Ab=f(tz),其中,tz表示单个检查周期t内的任一时刻,Ab表示tz时刻管道内的水压值;
所述压力传感器1监测单个检查周期t1内的所有压力值,并将各监测值传递至所述存储模块31,中控模块32对单个检查周期t1内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A1b=f(t1z),其中,t1z表示单个检查周期t1内的任一时刻,A1b表示t1z时刻管道内的水压值;
所述中控模块32将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对,当函数图A1b=f(t1z)中出现偏离预期的压力变化函数Ab=f(tz)的数值时,所述中控模块32判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块32向所述报警装置4发出指令,报警装置4进行报警。
对每个数值孤立的看,有可能各数值均在阈值范围内,通过将单个检查周期内的图像与预设的图像进行对比,增加压力值周围信息对比过程,以确定上下文异常情况,确保消防管道的正常使用。
当将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对时,将压力变化函数Ab=f(tz)的幅度与频率进行调节,使得Ab=f(tz)与A1b=f(t1z)的振幅、频率分别相同,将Ab=f(tz)图像进行平移,使得Ab=f(tz)的峰值点与A1b=f(t1z)峰值点重合;
所述中控模块32将调节后的Ab=f(tz)图像与A1b=f(t1z)图像进行对比,当A1b=f(t1z)图像中出现与Ab=f(tz)图像走势不同的数据时,所述中控模块32判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块32向所述报警装置4发出指令,报警装置4进行报警。
当A1b=f(t1z)图像与Ab=f(tz)图像走势相同时,中控模块32计算t1z内任意时刻t1x对应的压力值A1x与Ab=f(tz)图像内对应的压力值Ax值的差值的绝对值ΔAx,ΔAx=∣A1x-Ax∣,所述中控模块32内设有函数图像压力值差值评价参数D,中控模块32将ΔAx与压力值差值评价参数D进行对比,
当ΔAx≤D时,所述中控模块32判定任意时刻t1x的压力值在合理范围;
当ΔAx>D时,所述中控模块32判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围。
即使水压函数图像的走势与预设图像的走势相仿,也有可能出现预设值与实际值差值过大的可能,对图像内的各数值进行对比,以探索符合图像走势但差值过大水压值,确保消防管道的正常使用。
当中控模块32判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围时,所诉中控模块32对A1b=f(t1z)图像内所有压力值与Ab=f(tz)图像内对应的压力值进行差值的绝对值计算,并通过计算确定压力值不在合理范围的图像段,中控模块32对不合理范围的图像段进行标注,中控模块32判定该图像段集体异常,中控模块32启动报警装置4进行报警。
集体异常是对一组数据进行观察从而发现的异常。集体异常中的单点数据可能是异常的,也可能不是异常的,只有当他们作为一个群体出现时,他们才算是异常,因为Ab=f(tz)与A1b=f(t1z)的振幅、频率分别相同且Ab=f(tz)的峰值点与A1b=f(t1z)峰值点重合,且A1b=f(t1z)为连续性的函数图像,所以当存在任意时刻t1x的压力值不在合理范围时亦存在压力值不在合理范围的图像段,中控模块32通过对整体图像进行差值的绝对值进行对比,以确定集体异常的图像段,确保消防管道的正常使用。
当中控模块32判定任意时刻t1x的压力值均在合理范围时,所述存储模块31对A1b=f(t1z)图像进行存储,并存储调节后的Ab=f(tz)图像,记调节后的Ab=f(tz)图像为C1;
在压力传感器1监测下个检查周期t2内的所有压力值,所述中控模块32对单个检查周期t2内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A2b=f(t2z),中控模块32按照上述A1b=f(t1z)图像与压力变化函数Ab=f(tz)对比的方法将A2b=f(t2z)与函数Ab=f(tz)进行对比;
所述存储模块31对根据A2b=f(t2z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C2;
所述存储模块31对根据检查周期t3时段内的压力变化函数图A3b=f(t3z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C3;
所述中控模块32对一个大循环周期T内的Ab=f(tz)图像进行整合,生成图像总图G0,其中,对于大循环周期T,T(t1,t2,t3,t4…tn),对于图像总图G0,G0(C1,C2,C3,C4…Cn);
所述中控模块32对图像总图G0进行分析,当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时,所述中控模块32判定图像段Ci集体异常,中控模块32启动报警装置4进行报警。
通过对设置大循环周期,并对大循环周期内的图像进行检测分析,防止出现一个时间段内集体异常而被判定正常的现象,确保消防管道的正常使用。
一种应用于上述消防水压异常检测系统的无监督异常检测方法,包括:
步骤一:收集一批水压历史数据序列,对序列进行预处理。预处理包括:(1)对序列中的缺失值进行插值处理,补全缺失值。
步骤二:将补全后的历史数据序列按照策略分割成多个时序片段。策略为:时序片段长度设置为n,其中n必须为偶数,然后采用滑窗法进行分割,滑窗的步进设置为m,其中m>=1并且m<=n/2,m视数据中心的处理能力而定,m越小,则分割后的片段数目更多,需要更强大的计算资源,训练后的自编码器性能更好。
步骤三:搭建变分自编码器,并将自编码器嵌入至中控模块,中控模块从自编码器中获取压力变化函数Ab=f(tz);
步骤四,压力传感器获取待检测管道的压力数据,并将数据通过通信网络传递至数据中心,数据中心对管道的压力数据进行分析,判定管道的压力状态。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种消防水压异常监测系统,其特征在于,包括,
压力传感器,其与待监测的供水管网道相连,用以采集管道内的水压数据;
通信网络,其与所述压力传感器相连,用以传递压力传感器采集到的数据;
数据中心,其与所述通信网络相连,数据中心内设置有存储模块和中控模块,所述存储模块用以存储压力传感器监测到的数据,所述中控模块用以对压力传感器采集到的数据进行数据分析;
报警装置,其与是数据中心相连,当数据中心判断数据异常时,所述报警装置进行报警提醒;
所述压力传感器采集管道内任意时刻的压力值,并将采集的结果传递至所述中控模块,中控模块对采集的压力值进行分析,判断其是否为单点异常;
当采集到的压力值不为单点异常时,所述存储模块记录检查周期内所有的压力值,所述中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合,生成压力值函数图像,中控模块对函数图像进行分析,判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常;
当单个检测周期内与自身比不存在上下文异常/集体异常时,所述存储模块记录一个循环周期内多个检测周期的函数图像,并进行图像整合,中控模块对整合后的图像进行分析,判断是否存在单个检测周期整体集体异常。
2.根据权利要求1所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,当采用所述监测系统进行水压监测时,所述压力传感器实时监测管道内水压A并将检测结果通过所述通信网络传递至中控模块,所述中控模块内设有第一水压参数A1和第二水压参数A2,所述中控模块将检测到的水压数值A与第一水压参数A1和第二水压参数A2进行对比,
当A≤A1时,所述中控模块判定水压值过低,管道内水压出现单点异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警;
当A1<A≤A2时,所述中控模块判定水压值范围正常,中控模块将对所述存储模块发出指令对水压值A进行存储;
当A>A2时,所述中控模块判定水压值过高,管道内水压出现单点异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
3.根据权利要求2所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,在水压值A范围正常且水压值A的下一个监测水压值A’范围正常时,所述中控模块计算水压值A与水压值A’的差值的绝对值ΔA1,ΔA1=|A-A’|,中控模块内还设有水压差值的绝对值参数ΔAz,中控模块将计算的差值的绝对值ΔA1与水压差值的绝对值参数ΔAz进行对比,
当ΔA1≤ΔAz时,所述中控模块判定水压值A与水压值A’的变化值在合理范围内;
当ΔA1>ΔAz时,所述中控模块判定水压值A与水压值A’的变化值不在合理范围内,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
4.根据权利要求3所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,所述中控模块内还设有单个检查周期t内的压力变化函数Ab=f(tz),其中,tz表示单个检查周期t内的任一时刻,Ab表示tz时刻管道内的水压值;
所述压力传感器监测单个检查周期t1内的所有压力值,并将各监测值传递至所述存储模块,中控模块对单个检查周期t1内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A1b=f(t1z),其中,t1z表示单个检查周期t1内的任一时刻,A1b表示t1z时刻管道内的水压值;
所述中控模块将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对,当函数图A1b=f(t1z)中出现偏离预期的压力变化函数Ab=f(tz)的数值时,所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
5.根据权利要求4所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,当将函数图A1b=f(t1z)与压力变化函数Ab=f(tz)进行比对时,将压力变化函数Ab=f(tz)的幅度与频率进行调节,使得Ab=f(tz)与A1b=f(t1z)的振幅、频率分别相同,将Ab=f(tz)图像进行平移,使得Ab=f(tz)的峰值点与A1b=f(t1z)峰值点重合;
所述中控模块将调节后的Ab=f(tz)图像与A1b=f(t1z)图像进行对比,当A1b=f(t1z)图像中出现与Ab=f(tz)图像走势不同的数据时,所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常,中控模块向所述报警装置发出指令,报警装置进行报警。
6.根据权利要求5所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,当A1b=f(t1z)图像与Ab=f(tz)图像走势相同时,中控模块计算t1z内任意时刻t1x对应的压力值A1x与Ab=f(tz)图像内对应的压力值Ax值的差值的绝对值ΔAx,ΔAx=∣A1x-Ax∣,所述中控模块内设有函数图像压力值差值评价参数D,中控模块将ΔAx与压力值差值评价参数D进行对比,
当ΔAx≤D时,所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值在合理范围;
当ΔAx>D时,所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围。
7.根据权利要求6所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,当中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围时,所诉中控模块对A1b=f(t1z)图像内所有压力值与Ab=f(tz)图像内对应的压力值进行差值的绝对值计算,并通过计算确定压力值不在合理范围的图像段,中控模块对不合理范围的图像段进行标注,中控模块判定该图像段集体异常,中控模块启动报警装置进行报警。
8.根据权利要求7所述的消防水压异常监测系统,其特征在于,当中控模块判定任意时刻t1x的压力值均在合理范围时,所述存储模块对A1b=f(t1z)图像进行存储,并存储调节后的Ab=f(tz)图像,记调节后的Ab=f(tz)图像为C1;
在压力传感器监测下个检查周期t2内的所有压力值,所述中控模块对单个检查周期t2内的所有压力值进行分析,获得压力变化函数图A2b=f(t2z),中控模块按照上述A1b=f(t1z)图像与压力变化函数Ab=f(tz)对比的方法将A2b=f(t2z)与函数Ab=f(tz)进行对比;
所述存储模块对根据A2b=f(t2z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C2;
所述存储模块对根据检查周期t3时段内的压力变化函数图A3b=f(t3z)进行调节的Ab=f(tz)图像进行存储,记调节后的Ab=f(tz)图像为C3;
所述中控模块对一个大循环周期T内的Ab=f(tz)图像进行整合,生成图像总图G0,其中,对于大循环周期T,T(t1,t2,t3,t4…tn),对于图像总图G0,G0(C1,C2,C3,C4…Cn);
所述中控模块对图像总图G0进行分析,当图像总图G0中明显出现图像段Ci不符合整体走势时,所述中控模块判定图像段Ci集体异常,中控模块启动报警装置进行报警。
9.一种应用于权利要求1-8任意一项所述消防水压异常监测系统的无监督异常检测方法,其特征在于,包括:
步骤一:收集一批水压历史数据序列,对序列进行预处理;
步骤二:将补全后的历史数据序列按照策略分割成多个时序片段;
步骤三:搭建变分自编码器,并将自编码器嵌入至中控模块,中控模块从自编码器中获取压力变化函数Ab=f(tz);
步骤四,压力传感器获取待检测管道的压力数据,并将数据通过通信网络传递至数据中心,数据中心对管道的压力数据进行分析,判定管道的压力状态。
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