CN114064628B - 一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统 - Google Patents

一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，其中系统包括：距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；校准模块，用于利用数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。本发明通过采集施工工地上的环境参数信息，并利用校准模块对环境参数信息进行校准后，通过综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级，可以消除施工工地上的安全隐患，保障了施工工地的安全。

Description

一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统
技术领域
本发明涉及火灾预警技术领域，特别是涉及一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统。
背景技术
随着经济和社会发展，基建行业在我国国民经济中地位日益提高，然而基建施工现场作为施工生产因素的集中实施场所，其作业环境时刻发生变化，且由于施工工地的建筑结构强度往往未达到设计要求，完整性差，施工使用的材料大部分都是木材、胶合板、树脂板、绝缘质泡沫等易燃材料，所以施工工地一旦起火，不仅火势的蔓延会相当迅速，而且正在施工中的建筑倒塌速度也是很快的。近年来，由于工人乱扔烟头、随意堆放建筑材料及建筑垃圾的现象经常出现，因此导致施工工地存在较大的火灾隐患。
随着计算机行业的不断发展，通过烟雾传感器对火灾进行检测和报警已经应用于施工工地；然而，上述技术仅能对一部分火灾进行检测和报警,且容易引起误报。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，旨在解决烟雾传感器对火灾进行检测时容易引起误报的问题。
一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，包括：
环境参数信息获取模块，用于获取施工工地上各个传感器采集的环境参数信息；所述环境参数信息包括温度信息和一氧化碳浓度信息；
距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；
数据清洗模型构建模块，用于根据所述距离相似度构建数据清洗模型；
校准模块，用于利用所述数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；
综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；
火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据所述综合联系度和所述火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。
优选的，所述距离相似度计算模块，包括：
距离相似度计算子模块，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000021
得到距离相似度；其中，σ表示宽度参数，dis(m,n)表示在m点的传感器与在n点的传感器之间的距离。
优选的，所述校准模块，包括：
第一校准子模块，用于若传感器之间的距离小于等于临近距离阈值，则采用第一数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，所述第一数据清洗模型为：
Figure BDA0003373614890000022
表示t时刻下在m点的传感器校准后的环境参数信息，x(m,t)表示t时刻下在m点的传感器的采集值，x(n,t)表示t时刻下在n点的传感器的采集值；
第二校准子模块，用于若传感器之间的距离大于临近距离阈值，则采用第二数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，所述第二数据清洗模型为：
Figure BDA0003373614890000023
优选的，所述综合联系度计算模块，包括：
周期环境参数信息获取子模块，用于获取一个周期内校准后的环境参数信息；
差值处理子模块，用于对所述校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；
绝对联系度计算子模块，用于根据所述差值环境参数序列得到绝对联系度；
相除处理子模块，用于对所述校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；
相对联系度计算子模块，用于根据所述商值环境参数序列得到相对联系度；
综合联系度计算子模块，用于根据所述绝对联系度和所述相对联系度得到综合联系度。
优选的，所述差值处理子模块，包括：
差值处理单元，用于采用公式：
X＝{x(t0)-x(t0),x(t1)-x(t0),…,x(tn)-x(t0)}＝{0，x(1)，…，x(n)}对所述校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；其中，x(t0)表示t0时刻下传感器采集的环境参数，x(tn)表示tn时刻下传感器采集的环境参数，x(n)表示差值环境参数序列第n个数的值。
优选的，所述绝对联系度计算子模块，包括：
第一绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000031
得到第一绝对联系度系数；其中，x1(k)表示温度的差值环境参数序列第k个数的值，x1(n)表示温度的差值环境参数序列第n个数的值；
第二绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000032
得到第二绝对联系度系数；其中，x2(k)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第k个数的值，x2(n)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第n个数的值；
绝对联系度计算单元，用于根据所述第一绝对联系度系数和所述第二绝对联系度系数确定绝对联系度。
优选的，所述绝对联系度计算单元，包括：
绝对联系度计算子单元，用于利用绝对联系度计算公式得到绝对联系度；其中，所述绝对联系度计算公式为：
Figure BDA0003373614890000041
优选的，所述相除处理子模块，包括：
相除处理单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000042
对所述校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；其中，y(n)表示商值环境参数序列第n个数的值。
优选的，所述综合联系度计算子模块，包括：
综合联系度计算单元，用于采用公式：
ρ＝εθ+(1-θ)δ得到综合联系度；其中，θ表示综合联系度系数且θ∈[0,1]，δ为相对联系度。
优选的，所述火灾预警等级确定模块，包括：
第一火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度小于第一火灾预警联系度阈值，则发出一切正常信号；
第二火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度大于所述第一火灾预警联系度阈值且小于第二火灾预警联系度阈值，则发出有自燃隐患信号；
第三火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度大于所述第二火灾预警联系度阈值，则发出有火灾发生信号。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明涉及一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，其中系统包括：环境参数信息获取模块，用于获取施工工地上各个传感器采集的环境参数信息；距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；数据清洗模型构建模块，用于根据距离相似度构建数据清洗模型；校准模块，用于利用数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。本发明通过采集施工工地上的环境参数信息，并利用校准模块对环境参数信息进行校准后，通过综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级，可以消除施工工地上的安全隐患，保障了施工工地的安全。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的实施例中的一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统原理图；
图2为本发明提供的实施例中的一种用于施工工地的火灾预警的数据处理方法流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例的目的在于提供一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，旨在解决烟雾传感器对火灾进行检测时容易引起误报的问题。
请参阅图1，一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，包括：
环境参数信息获取模块，用于获取施工工地上各个传感器采集的环境参数信息；环境参数信息包括温度信息和一氧化碳浓度信息；
在实际应用中，可采用至少2个温度传感器来采集施工工地上的温度信息，采用至少2个一氧化碳浓度传感器采集施工工地上的相应的一氧化碳浓度信息。
距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；
优选的，距离相似度计算模块，包括：
距离相似度计算子模块，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000071
得到距离相似度；其中，σ表示宽度参数，dis(m,n)表示在m点的传感器与在n点的传感器之间的距离。
需要说明的是，本发明的距离相似度是用来计算同种类型传感器采集的相应环境参数信息的，进一步的，本发明可通过调节宽度参数，可以避免距离较远、相关度较低的传感器进入后续数据清洗过程，从而保证数据清洗质量。
数据清洗模型构建模块，用于根据距离相似度构建数据清洗模型；
校准模块，用于利用数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；
进一步的，校准模块，包括：
第一校准子模块，用于若传感器之间的距离小于等于临近距离阈值，则采用第一数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，第一数据清洗模型为：
Figure BDA0003373614890000072
表示t时刻下在m点的传感器校准后的环境参数信息，x(m,t)表示t时刻下在m点的传感器的采集值，x(n,t)表示t时刻下在n点的传感器的采集值；
在本发明中，可通过
Figure BDA0003373614890000073
得出临近距离阈值；其中，λ表示传感器参数，Δ表示采样值的平均变化值。
在实际应用中，由于传感器会因为自身参数或者环境因素的影响，会使传感器在某一时刻采集的测量值与实际值出现较大的偏差，因此本发明在传感器的周围又设置了一个相同的传感器来修正传感器因自身参数或者环境因素的影响导致测量值有偏差的问题。Δ表示采样值的平均变化值，可求取两个相同传感器在一段时间之间的采样值的差值的平均值得到。λ表示传感器参数，与传感器的自身有关，其取值范围通常为0-1。
第二校准子模块，用于若传感器之间的距离大于临近距离阈值，则采用第二数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，第二数据清洗模型为：
Figure BDA0003373614890000081
本发明通过利用至少2个传感器采集环境参数信息，并基于此进行数据清洗可以使采集到的环境参数信息更加准确。
综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；
优选的，综合联系度计算模块，包括：
周期环境参数信息获取子模块，用于获取一个周期内校准后的环境参数信息；在本发明中，周期内的环境参数信息可以根据实际情况定义，可以取30S内传感器采集的环境参数信息，也可以取10S内传感器采集的环境参数信息。
差值处理子模块，用于对校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；
优选的，差值处理子模块，包括：
差值处理单元，用于采用公式：
X＝{x(t0)-x(t0),x(t1)-x(t0),…,x(tn)-x(t0)}＝{0，x(1)，…，x(n)}对校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；其中，x(t0)表示t0时刻下传感器采集的环境参数，x(tn)表示tn时刻下传感器采集的环境参数，x(n)表示差值环境参数序列第n个数的值。
绝对联系度计算子模块，用于根据差值环境参数序列得到绝对联系度；
优选的，绝对联系度计算子模块，包括：
第一绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000091
得到第一绝对联系度系数；其中，x1(k)表示温度的差值环境参数序列第k个数的值，x1(n)表示温度的差值环境参数序列第n个数的值；
在本发明中，可将一个周期内的温度值带入公式：
X＝{x(t0)-x(t0),x(t1)-x(t0),…,x(tn)-x(t0)}＝{0，x(1)，…，x(n)}来计算得到温度的差值环境参数序列。
第二绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000092
得到第二绝对联系度系数；其中，x2(k)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第k个数的值，x2(n)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第n个数的值；
进一步的，可将一个周期内的一氧化碳浓度带入公式：
X＝{x(t0)-x(t0),x(t1)-x(t0),…,x(tn)-x(t0)}＝{0，x(1)，…，x(n)}来计算得到一氧化碳浓度的差值环境参数序列。
绝对联系度计算单元，用于根据第一绝对联系度系数和第二绝对联系度系数确定绝对联系度。
具体的，绝对联系度计算单元，包括：
绝对联系度计算子单元，用于利用绝对联系度计算公式得到绝对联系度；其中，绝对联系度计算公式为：
Figure BDA0003373614890000093
相除处理子模块，用于对校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；
优选的，相除处理子模块，包括：
相除处理单元，用于采用公式：
Figure BDA0003373614890000101
对校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；其中，y(n)表示商值环境参数序列第n个数的值。
相对联系度计算子模块，用于根据商值环境参数序列得到相对联系度；需要说明的是，本发明可利用公式：
Figure BDA0003373614890000102
Figure BDA0003373614890000103
Figure BDA0003373614890000104
得到相对联系度；其中，y1(n)为温度的商值环境参数序列第n个数的值，y2(n)为一氧化碳浓度的商值环境参数序列第n个数的值，其相对联系度的计算步骤与上述绝对联系度的计算步骤类似，只是输入的环境参数序列不同，对此不再赘述。
综合联系度计算子模块，用于根据绝对联系度和相对联系度得到综合联系度。
优选的，综合联系度计算子模块，包括：
综合联系度计算单元，用于采用公式：
ρ＝εθ+(1-θ)δ得到综合联系度；其中，θ表示综合联系度系数且θ∈[0,1]，在本发明实施例中，θ优选为0.5，δ为相对联系度。
综上，本发明就得到了温度与一氧化碳浓度的综合联系度，基于此，本发明在火灾情况、正常情况和具有自燃隐患的情况分别计算综合联系度可以得到上述3种情况的关系，并得到火灾预警联系度阈值。本发明只要判断当前周期内的综合联系度与火灾预警联系度阈值的关系就可进行预警。
火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。
进一步的，火灾预警等级确定模块，包括：
第一火灾预警等级确定子模块，用于若综合联系度小于第一火灾预警联系度阈值，则发出一切正常信号；
第二火灾预警等级确定子模块，用于若综合联系度大于第一火灾预警联系度阈值且小于第二火灾预警联系度阈值，则发出有自燃隐患信号；
第三火灾预警等级确定子模块，用于若综合联系度大于第二火灾预警联系度阈值，则发出有火灾发生信号。
本发明通过采集施工工地上的环境参数信息，并利用校准模块对环境参数信息进行校准后，通过综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级，可以消除施工工地上的安全隐患，保障了施工工地的安全。
以上详细介绍了用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，该系统也可以通过相应的方法实现，下面详细介绍该方法。
请参阅图2，本发明还提供了一种用于施工工地的火灾预警的数据处理方法，包括：
S1：获取施工工地上各个传感器采集的环境参数信息；环境参数信息包括温度信息和一氧化碳浓度信息；
S2：根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；
S3：根据距离相似度构建数据清洗模型；
S4：利用数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；
S5：根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；
S6：获取火灾预警联系度阈值，根据综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统与方法，其中系统包括：距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；校准模块，用于利用数据清洗模型对环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级。本发明通过采集施工工地上的环境参数信息，并利用校准模块对环境参数信息进行校准后，通过综合联系度和火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级，可以消除施工工地上的安全隐患，保障了施工工地的安全。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，其特征在于，包括：
环境参数信息获取模块，用于获取施工工地上各个传感器采集的环境参数信息；所述环境参数信息包括温度信息和一氧化碳浓度信息；
距离相似度计算模块，用于根据各个传感器之间的距离得到距离相似度；
数据清洗模型构建模块，用于根据所述距离相似度构建数据清洗模型；
校准模块，用于利用所述数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；
综合联系度计算模块，用于根据校准后的环境参数信息计算温度与一氧化碳之间的综合联系度；
火灾预警等级确定模块，用于获取火灾预警联系度阈值，根据所述综合联系度和所述火灾预警联系度阈值确定火灾预警等级；
所述距离相似度计算模块，包括：
距离相似度计算子模块，用于采用公式：
Figure FDA0003602779810000011
得到距离相似度；其中，σ表示宽度参数，dis(m,n)表示在m点的传感器与在n点的传感器之间的距离；
所述校准模块，包括：
第一校准子模块，用于若传感器之间的距离小于等于临近距离阈值，则采用第一数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，所述第一数据清洗模型为：
Figure FDA0003602779810000012
Figure FDA0003602779810000013
表示t时刻下在m点的传感器校准后的环境参数信息，x(m,t)表示t时刻下在m点的传感器的采集值，x(n,t)表示t时刻下在n点的传感器的采集值；
第二校准子模块，用于若传感器之间的距离大于临近距离阈值，则采用第二数据清洗模型对所述环境参数信息进行校准得到校准后的环境参数信息；其中，所述第二数据清洗模型为：
Figure FDA0003602779810000021
所述综合联系度计算模块，包括：
周期环境参数信息获取子模块，用于获取一个周期内校准后的环境参数信息；
差值处理子模块，用于对所述校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；
绝对联系度计算子模块，用于根据所述差值环境参数序列得到绝对联系度；
相除处理子模块，用于对所述校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；
相对联系度计算子模块，用于根据所述商值环境参数序列得到相对联系度；
综合联系度计算子模块，用于根据所述绝对联系度和所述相对联系度得到综合联系度；
所述差值处理子模块，包括：
差值处理单元，用于采用公式：
X＝{x(t0)-x(t0),x(t1)-x(t0),…,x(tn)-x(t0)}＝{0，x(1)，…，x(n)}对所述校准后的环境参数信息进行差值处理得到差值环境参数序列；其中，x(t0)表示t0时刻下传感器采集的环境参数，x(tn)表示tn时刻下传感器采集的环境参数，x(n)表示差值环境参数序列第n个数的值；
所述绝对联系度计算子模块，包括：
第一绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure FDA0003602779810000031
得到第一绝对联系度系数；其中，x1(k)表示温度的差值环境参数序列第k个数的值，x1(n)表示温度的差值环境参数序列第n个数的值；
第二绝对联系度系数计算单元，用于采用公式：
Figure FDA0003602779810000032
得到第二绝对联系度系数；其中，x2(k)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第k个数的值，x2(n)表示一氧化碳浓度的差值环境参数序列第n个数的值；
绝对联系度计算单元，用于根据所述第一绝对联系度系数和所述第二绝对联系度系数确定绝对联系度；
所述绝对联系度计算单元，包括：
绝对联系度计算子单元，用于利用绝对联系度计算公式得到绝对联系度；其中，所述绝对联系度计算公式为：
Figure FDA0003602779810000033
所述相除处理子模块，包括：
相除处理单元，用于采用公式：
Figure FDA0003602779810000034
对所述校准后的环境参数信息进行相除处理得到商值环境参数序列；其中，y(n)表示商值环境参数序列第n个数的值；
所述综合联系度计算子模块，包括：
综合联系度计算单元，用于采用公式：
ρ＝εθ+(1-θ)δ得到综合联系度；其中，θ表示综合联系度系数且θ∈[0,1]，δ为相对联系度；其中，相对联系度的计算公式为：
Figure FDA0003602779810000041
Figure FDA0003602779810000042
Figure FDA0003602779810000043
其中，y1(n)为温度的商值环境参数序列第n个数的值，y2(n)为一氧化碳浓度的商值环境参数序列第n个数的值。
2.根据权利要求1所述的一种用于施工工地的火灾预警的数据处理系统，其特征在于，所述火灾预警等级确定模块，包括：
第一火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度小于第一火灾预警联系度阈值，则发出一切正常信号；
第二火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度大于所述第一火灾预警联系度阈值且小于第二火灾预警联系度阈值，则发出有自燃隐患信号；
第三火灾预警等级确定子模块，用于若所述综合联系度大于所述第二火灾预警联系度阈值，则发出有火灾发生信号。
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