CN114067518A - 天然气长输管道智能防火报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天然气长输管道智能防火报警系统，包括：若干个感知节点模块，分散安装在天然气长输管道的监测区域内，进行火焰和烟雾特征信号的自动检测；节点处理器模块，接收火焰和烟雾特征信号后进行识别处理，生成报警信号或误报信号；控制模块，接收报警信号或误报信号并发出控制指令；专家智能监控模块，接收报警信号或误报信号并再次进行识别判断后发出二次控制指令进而实现控制。本发明采用红紫复合传感器和烟雾传感器采集特征信号，利用神经网络对特征信号进行识别，通过专家智能控制方式进行处理，最终实现了对天然气长输管道的智能防火及报警。
Description
技术领域
本发明涉及天然气安全监测领域，具体涉及一种天然气长输管道智能防火报警系统，尤其涉及一种基于物联网架构下的智能防火报警系统。
背景技术
天然气作为矿物燃料中最清洁的能源，它还具有热量高、能源效率高等优点，被视为目前最具前途的新兴高效能源。长输管道传输因具有成本低、安全密闭，运输量大、质量可保证、容易控制管理等优势，已成为天然气运输的首选方式。但是天然气具有易燃、易爆的特点，一旦发生管道泄漏事故，遇到明火即可造成爆炸、火灾、中毒、环境污染等一系列灾害。
通过对燃气火灾爆炸施工危险源辨识及危险性的模拟分析可以发现，燃气火灾爆炸事故发生必须在有明火的前提下才能产生。因此，如何高精度、高效率地对这个危险源(起因)进行监测和控制，一直是本领域技术人员致力于解决的难题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种天然气长输管道智能防火报警系统，旨在解决现有技术中无法针对天然气长输管道发生火灾爆炸事故的危险源进行高精度、高效率的监测和控制。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：天然气长输管道智能防火报警系统，包括：
若干个感知节点模块，分散安装在天然气长输管道的监测区域内，且所述每个感知节点模块内集成有红紫复合火焰传感器和烟雾传感器，分别针对被监测区域，进行火焰和烟雾特征信号的自动检测；
节点处理器模块，接收所述感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号后，利用反向神经网络对火焰和烟雾特征信号进行识别处理，生成报警信号或误报信号；
控制模块，通过无线WIFI模块接收所述节点处理器模块传送的报警信号或误报信号并发出相应的控制指令控制联动的灭火设备和报警装置；
专家智能监控模块，接收所述控制模块传输的报警信号或误报信号并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块及联动的灭火设备。
进一步的，所述天然气长输管道智能防火报警系统还包括有高清摄像头，当所述节点处理器模块接收感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号的同时对所述高清摄像头发出拍摄现场照片的命令，所述节点处理器模块利用现场高清照片以及对火焰和烟雾特征信号的识别处理，最终生成报警信号或误报信号。
进一步的，所述控制模块还通过移动通信网络向用户移动终端发送火灾报警短信和报警电话。
进一步的，当所述控制模块发出控制指令15s后无人工干预解除报警，所述控制模块将自动触发灭火设备进行灭火。
进一步的，所述控制模块还包括有外部控制按钮，所述的外部控制按钮用以接收用户的输入操作对所述控制模块进行设置。
进一步的，所述专家智能监控模块，监控并显示所述控制模块传输的报警信号或误报信号，并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块实现远程报警布防和撤防操作。
进一步的，所述专家智能监控模块接收所述控制模块传输的报警信号或误报信号通过以太网网络通信、移动网络通信、远距离无线方式通信中的一种或两种以上
进一步的，所述灭火设备和报警装置为灭火器和声光报警灯以及蜂鸣器。
进一步的，所述控制模块包含有若干个控制台，每个控制台分别与相对应的感知节点模块和相对应的用户终端进行通信，并控制相对应的灭火设备；此外，所述每个控制台均与所述专家智能监控模块进行通信。
本发明的有益效果：
本发明根据火焰发生时向外辐射的波长特征,以及不同物质燃烧的差异,应用了一种红紫复合火焰传感器，除感光式传感器外，又集成了烟雾传感器和高清摄像头加以辅助识别；本发明利用人工神经网络算法对传感器信号进行火焰判断，根据系统的功能指令，设计指令的网络通信协议，实现数据传输；本发明可直接向用户终端发送报警短信或发起报警电话，同时实时传送现场画面和图片；本发明的控制模块具有外部控制按钮，在出现误报的情况下，相关人员可直接解除报警信号，不会引起现场混乱；本发明的控制模块启动报警装置后，未在规定时间内，人工解除报警信号，控制模块将直接启动灭火设备，进行现场施救。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明天然气长输管道智能防火报警系统的系统组成示意图；
图2是本发明中涉及的若干个控制台与服务器以及节点之间的通信原理图；
图3是本发明中感知节点设备的结构示意图；
图4是本发明中感知节点设备的俯视图。
具体实施方式
下面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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的天然气长输管道智能防火报警系统是一种基于物联网架构的智能防火系统，利用若干个感知节点模块获取现场信息，网络层利用多种通信方式传输至应用层，实现对天然气长输管道的防火设备进行远程智能控制。这种智能防火系统不仅为天然气长输管道提供智能防火方案，也可为其他领域提供高效的智能预防应对方案。
本发明具体为：在天燃气长输管道被监测的区域内分散安装若干个感知节点模块，随即启动本发明的智能防火报警系统，具体的工作过程如下：
在每个感知节点模块内集成的红紫复合火焰传感器和烟雾传感器分别对被保护区域进行自动检测火焰和烟雾的特征信号，如发现火焰或烟雾的特征信号后，将上述这些特征信号传送至节点处理器模块内安装的CPU芯片内，CPU 芯片对上述特征信号处理的同时，还向高清摄像头发出拍摄现场照片命令，利用现场的高清图片对火情再判断。本发明通过WIFI模块，将火焰或烟雾的特征信号以及现场高清照片发送至对应的控制模块；控制模块发出报警信号或误报信号指示，并将报警信号或误报信号和现场高清图片通过移动通信网络或以太网络传送至专家智能监控模块，同时控制模块还通过移动网络向系统预留的手机号发送火焰报警短信，专家智能监控模块通过对上传的报警信号进行再判断，做出相应处理。此时，可通过人工干预解除报警。若在无人值守状态下，未进行人工解除报警，控制模块在发出报警信号后15s内自动触发灭火设备进行灭火，完成系统智能报警灭火过程。
下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，天然气长输管道智能防火报警系统，包括：若干个感知节点模块、高清摄像头、节点处理器模块、控制模块和专家智能监控模块。
本发明中的若干个感知节点模块，分散安装在天然气长输管道的监测区域内，且所述每个感知节点模块内集成有红紫复合火焰传感器和烟雾传感器，分别针对被监测区域，进行火焰和烟雾特征信号的自动检测。
本发明采用红紫复合火焰传感器可有效降低单一传感器来自外界的干扰，同时为了避免红紫复合传感器在烟雾中相应不灵敏的缺陷，采用感知节点模块中集成烟雾传感器和高清摄像头的方式来提高灵敏度。
在本实施例中，红紫复合火焰传感器和烟雾传感器均称之为感知节点。
本发明中的节点处理器模块，接收所述感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号后，利用反向神经网络对火焰和烟雾特征信号进行识别处理，生成报警信号或误报信号。
在本实施例中，红紫复合火焰传感器和烟雾传感器所探测的特征模拟信号经处理后，获得的数字信号输入节点处理器模块内，利用反向神经网络算法进行智能分析。反向神经网络的特点是对误差的修正，也称作误差的逆向传播。在本实施例中，本发明利用反向神经网络将火焰和无火数据集分为训练集、验证集、测试集进行仿真实验，最终确定以LM算法对特征模拟信号进行智能分析，保证火焰识别的速度和精确性。
此外，在本发明中还添加了感知节点——高清摄像头，当节点处理器模块接收感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号的同时对所述高清摄像头发出拍摄现场照片的命令，所述节点处理器模块利用现场高清照片以及对火焰和烟雾特征信号的识别处理，最终生成报警信号或误报信号。高清摄像头自动拍照上传的现场照片能够辅助智能策略分析，排出错报、误报以确定现场情况。
为了更方便的制作感知节点设备，在设计过程中，将感知节点(红紫复合火焰传感器和烟雾传感器和高清摄像头)与节点处理器模块设计成一体化的产品，如图3-4所示。
在图3-4中，显示的是一种感知节点设备，该设备包括红紫复合火焰传感器1与烟雾传感器2，所述红紫复合火焰传感器1与烟雾传感器2位于节点设备的左右两端，在红紫复合火焰传感器1与烟雾传感器2之间设置高清摄像头3，该设备的下部设定有节点处理器模块4，在高清摄像头的周围开设有利于布线的半圆形布线孔。
本发明中的控制模块，通过无线WIFI模块接收所述节点处理器模块传送的报警信号或误报信号并发出相应的控制指令控制联动的灭火设备和报警装置。
在本实施例中，本发明中的控制模块称之为控制台，且本发明中的控制台还可通过移动通信网络向用户移动终端(移动电话)发送火灾报警短信和报警电话。用户终端接收上述信息后，及时采取措施，避免发生不必要的损失。
在本实施例中，控制台还设有外部控制按钮，用以接收用户的输入操作对所述控制模块进行设置。例如：设置的外部控制按钮的功能有报警、解除报警、启动灭火设备等等，当相关人员发现火情时，可以立即按下该按钮，现场立即报警或同时按下启动灭火设备的按钮，进行现场灭火；当相关人员发现现场未有火情，属于控制器误报的情形，那么相关人员也可以直接按下解除报警的按钮，解除报警，反应快捷，易于操作。
在本例中的控制台发出报警信号后，15s后无人工干预解除报警，控制台将自动触发灭火设备进行灭火。本例中的灭火设备和报警装置为灭火器和声光报警灯以及蜂鸣器。
本发明中的专家智能监控模块，通过以太网网络通信、移动网络通信、远距离无线方式通信中的一种或两种以上接收所述控制模块传输的报警信号或误报信号并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块及联动的灭火设备。
在本例中，专家智能监控模块可称之为计算机监控平台或者服务器，监控并显示所述控制模块传输的报警信号或误报信号，并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块实现远程报警布防和撤防操作。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，将本发明的天然气长输管道智能防火报警系统中的控制台设置为若干个，若干个控制台分别与相对应的感知节点和相对应的移动电话进行通信，并控制相对应的灭火设备；此外，每个控制台还分别要与服务器进行通信。此外，在此实施例中，该智能防火报警系统中还增加了照片存储器，用来保存高清摄像头拍摄的现场高清照片。
本发明基于物联网结构而设计的天然气长输管道智能防火报警系统，系统中的复合传感器、节点处理器模块和专家智能监控模块的应用，使得火焰识别精度、抗干扰能力以及系统在无人值守状态下的智能处理均能达到预期要求。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (9)
1.天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于，包括：
若干个感知节点模块，分散安装在天然气长输管道的监测区域内，且所述每个感知节点模块内集成有红紫复合火焰传感器和烟雾传感器，分别针对被监测区域，进行火焰和烟雾特征信号的自动检测；
节点处理器模块，接收所述感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号后，利用反向神经网络对火焰和烟雾特征信号进行识别处理，生成报警信号或误报信号；
控制模块，通过无线WIFI模块接收所述节点处理器模块传送的报警信号或误报信号并发出相应的控制指令控制联动的灭火设备和报警装置；
专家智能监控模块，接收所述控制模块传输的报警信号或误报信号并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块及联动的灭火设备。
2.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述天然气长输管道智能防火报警系统还包括有高清摄像头，当所述节点处理器模块接收感知节点模块传送的火焰和烟雾特征信号的同时对所述高清摄像头发出拍摄现场照片的命令，所述节点处理器模块利用现场高清照片以及对火焰和烟雾特征信号的识别处理，最终生成报警信号或误报信号。
3.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述控制模块还通过移动通信网络向用户移动终端发送火灾报警短信和报警电话。
4.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：当所述控制模块发出控制指令15s后无人工干预解除报警，所述控制模块将自动触发灭火设备进行灭火。
5.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：
所述控制模块还包括有外部控制按钮，所述的外部控制按钮用以接收用户的输入操作对所述控制模块进行设置。
6.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述专家智能监控模块，监控并显示所述控制模块传输的报警信号或误报信号，并再次进行识别判断后发出二次控制指令，进而控制所述控制模块实现远程报警布防和撤防操作。
7.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述专家智能监控模块接收所述控制模块传输的报警信号或误报信号通过以太网网络通信、移动网络通信、远距离无线方式通信中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述灭火设备和报警装置为灭火器和声光报警灯以及蜂鸣器。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的天然气长输管道智能防火报警系统，其特征在于：所述控制模块包含有若干个控制台，每个控制台分别与相对应的感知节点模块和相对应的用户终端进行通信，并控制相对应的灭火设备；此外，所述每个控制台均与所述专家智能监控模块进行通信。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220218 |