CN116153007A - 基于传感器的报警控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于传感器的报警控制系统及方法，涉及火灾监测技术领域，解决了现有技术无法精准判断火情，且在火情出现之后无法合理划分报警区域，导致火情处理不及时，影响疏散过程的技术问题；本发明通过若干类型的数据传感器实时采集火情相关数据，根据火情相关数据中的烟雾数据来判断是否出现火情，若判断出现火情则通过温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，能够从多个角度保证火情判断的准确性；本发明在烟雾数据验证通过之后，结合温度数据或红外数据监控区域其他位置是否出现火情特征，若出现则将对应区域纳入一级预警区域，否则纳入二级预警区域，根据火情预警区域提供疏散建议，避免引起恐慌。
Description
技术领域
本发明属于火灾监测领域，涉及基于传感器的报警控制技术，具体是基于传感器的报警控制系统及方法。
背景技术
随着电器种类的越来越多，由于各种电器设备/线路漏电、老化等原因引起的火灾也随之增加。多数火灾初期火势较弱，但如果不及时发现处理，将会造成巨大损失。因此，如何高效、准确地进行火灾预警是非常重要的研究课题。
现有技术在进行火灾预警中主要存在以下问题：一是通过单一的火灾报警器来监测环境中的烟雾浓度，根据烟雾浓度来判断火情容易出现误判，如冬天在洗澡过程中会产生的大量烟雾也会被判定为出现火情；二是在判定出现火情之后，无法合理确定火情预警区域而进行全局预警，容易引起恐慌。因此，亟须一种能够精准预测火情、划分火情预警区域的报警控制系统及方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了基于传感器的报警控制系统及方法，用于解决现有技术无法精准判断火情，且在火情出现之后无法合理划分报警区域，导致火情处理不及时，影响疏散过程的技术问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了基于传感器的报警控制系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据采集模块和预警显示模块；数据采集模块与若干类型数据传感器连接；预警显示模块根据火情预警区域显示疏散建议；
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；其中，火情相关数据包括温度数据、烟雾数据或者红外数据，且若干类型数据传感器之间关联设置；
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域。
优选的，所述中枢控制模块分别与数据采集模块和预警显示模块通信和/或电气连接；其中，预警显示模块用于控制分散设置的预警显示屏；
所述数据采集模块与若干类型数据传感器通信和/或电气连接；其中，数据传感器包括温度传感器、烟雾传感器和红外传感器。
优选的，所述中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情，包括：
从烟雾数据中提取烟雾浓度，将设定周期内的烟雾浓度均值标记为YN；其中，设定周期根据监测区域的大小来设定，设定周期包括1秒或者3秒；
通过公式HPX＝α×(YN-YY)计算火情评估系数HPX；当火情评估系数HPX大于0时，则验证烟雾数据；否则，通过温度数据或者红外数据进行火情验证；其中，α为大于0的比例系数，且α默认值为1，YY为烟雾浓度阈值。
优选的，根据所述烟雾数据识别出火情之后，结合温度数据和红外数据对烟雾数据进行验证，包括：
提取火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为因变量，建立烟雾验证模型；其中，火情历史数据是发生火情是记录的火情相关数据，烟雾验证模型基于曲线拟合法或者人工智能模型构建；
将实时采集的温度数据和红外数据输入至烟雾验证模型，获取烟雾标准数据；判断烟雾标准数据与实时采集的烟雾数据是否一致；是，则烟雾数据验证通过；否则，根据温度数据或者红外数据确定火情。
优选的，将火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为自变量，通过曲线拟合法获取烟雾验证曲线，标记为烟雾验证模型；或者
将自变量作为模型输入数据，因变量作为模型输出数据，通过模型输入数据和模型输出数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为烟雾验证模型；其中，人工智能模型包括BP神经网络模型或者RBF神经网络模型。
优选的，在确定出现火情之后，所述中枢控制模块根据温度数据或者红外数据划分火情预警区域，包括：
将识别出火情的烟雾传感器关联的温度传感器标记为初始传感器，将初始传感器相邻的温度传感器标记为扩展传感器；
根据扩展传感器采集的温度数据判断火情是否外延；是，则将扩展传感器对应区域划入一级预警区域；否，将扩展传感器对应区域划入二级预警区域。
本发明的第二方面提供了基于传感器的报警控制方法，包括：
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域；
中枢控制模块根据火情预警区域匹配疏散建议，并通过预警显示模块控制预警显示屏显示疏散建议。
本发明的第三方面提供了基于传感器的报警控制装置，包括存储介质和处理器，所述存储介质用于存储操作指令，所述处理器执行所述操作指令控制基于传感器的报警控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过若干类型的数据传感器实时采集火情相关数据，根据火情相关数据中的烟雾数据来判断是否出现火情，若判断出现火情则通过温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，能够从多个角度保证火情判断的准确性。
2.本发明在烟雾数据验证通过之后，结合温度数据或红外数据监控区域其他位置是否出现火情特征，若出现则将对应区域纳入一级预警区域，否则纳入二级预警区域，根据火情预警区域提供疏散建议，避免引起恐慌。
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为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明的工作步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术在进行火情监测时，一般仅通过烟雾报警器识别出烟雾浓度，根据烟雾浓度来进行火情报警，实际证明冬天洗手间洗澡产生的烟雾也会使得烟雾报警器报警，容易出现误判现象；而且这种误判是没法通过现有补偿方式进行补偿的，因此现有技术无法对火情进行高效准确判断。
本发明通过若干类型的数据传感器实时采集火情相关数据，根据火情相关数据中的烟雾数据来判断是否出现火情，若判断出现火情则通过温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，能够从多个角度保证火情判断的准确性；在烟雾数据验证通过之后，结合温度数据和红外数据划分火情预警区域，根据火情预警区域提供疏散建议，避免引起恐慌。
请参阅图1-图2，本发明第一方面实施例提供了基于传感器的报警控制系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据采集模块和预警显示模块；数据采集模块与若干类型数据传感器连接；预警显示模块根据火情预警区域显示疏散建议；数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；其中，火情相关数据包括温度数据、烟雾数据或者红外数据，且若干类型数据传感器之间关联设置；中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域。
本发明中的中枢控制模块主要负责进行数据处理，一个监控区域(如宿舍楼、厂房等)至少设置一个中枢控制模块，中枢控制模块分别与数据采集模块和预警显示模块相连接。数据采集模块通过温度传感器、红外传感器、烟雾传感器等采集火情相关数据，监控区域内设置每种类型的数据传感器都是均匀设置，且每个温度传感器均与一个红外传感器和一个烟雾传感器关联形成一个传感器组，每个传感器组负责监控一个子区域，如一间宿舍。
本发明中中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情，包括：从烟雾数据中提取烟雾浓度，将设定周期内的烟雾浓度均值标记为YN；通过公式HPX＝α×(YN-YY)计算火情评估系数HPX；当火情评估系数HPX大于0时，则验证烟雾数据；否则，通过温度数据或者红外数据进行火情验证。
烟雾数据在判断火情过程中具有优势，因此优先通过烟雾数据来判断是否出现火情，也就是提取烟雾浓度，烟雾浓度若大于设定的烟雾浓度阈值，则可以初步判定出现火情。烟雾浓度阈值根据历史经验设定即可。
在进行火情判断时，尽量避免通过瞬时烟雾浓度来判断，这样容易出现误判。本发明通过设定周期内的烟雾浓度均值来判断火情，如1秒内的烟雾浓度均值、10秒内的烟雾浓度均值。
根据烟雾数据判断出现火情之后，需要回头来验证烟雾数据是否准确，也就是判断烟雾传感器会不会因为自身故障或者环境影响导致烟雾数据不准确，进而导致火情误报。本发明根据烟雾数据识别出火情之后，结合温度数据和红外数据对烟雾数据进行验证，包括：提取火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为因变量，建立烟雾验证模型；将实时采集的温度数据和红外数据输入至烟雾验证模型，获取烟雾标准数据；判断烟雾标准数据与实时采集的烟雾数据是否一致；是，则烟雾数据验证通过；否则，根据温度数据或者红外数据确定火情。
在每次火情发生时，除了烟雾浓度之外，还伴随着温度和热量的变化，因此如果烟雾浓度与温度和热量表现得不一致时，则判断烟雾数据存在异常，此时需要分析温度数据或者红外数据来判断是否出现火情，而不能仅根据烟雾数据来判断；若烟雾数据验证通过，则需要进一步划分火情预警区域。
在一个实施例中，将火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为自变量，通过曲线拟合法获取烟雾验证曲线，标记为烟雾验证模型。本实施例最终得到的烟雾验证模型形如YN＝γ1×WD+γ2×RL+γ3；WD为温度，RL为通过红外数据火情的热量；γ1和γ2为比例系数，γ3为其他因素带来的误差，当然也可能是二次幂、三次幂的曲线。
在一个实施例中，将自变量作为模型输入数据，因变量作为模型输出数据，通过模型输入数据和模型输出数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为烟雾验证模型；其中，人工智能模型包括BP神经网络模型或者RBF神经网络模型。
在一个实施例中，单独将温度数据和红外数据分别作为因变量，烟雾浓度作为自变量，建立两个烟雾验证模型来对烟雾数据进行多次验证；当然，也可以仅通过温度数据或者烟雾数据作为因变量建立烟雾验证模型对烟雾数据进行单次验证。
在确定烟雾验证模型之后，提取实时采集的火情相关数据中的温度数据、红外数据，输入至烟雾验证模型中可以得到对应的烟雾标准数据，将烟雾标准数据与火情相关数据中的烟雾数据比较，可以判断烟雾数据是否准确。当二者差距较大时，则判定烟雾数据不够准确，即未通过验证；否则，判定烟雾数据通过验证。
本发明中在确定出现火情之后，中枢控制模块根据温度数据或者红外数据划分火情预警区域，包括：将识别出火情的烟雾传感器关联的温度传感器标记为初始传感器，将初始传感器相邻的温度传感器标记为扩展传感器；根据扩展传感器采集的温度数据判断火情是否外延；是，则将扩展传感器对应区域划入一级预警区域；否，将扩展传感器对应区域划入二级预警区域。
如某个宿舍出现火情，则相邻宿舍的温度传感器(也可以是红外传感器)作为扩展传感器，若该扩展传感器的识别出火情，则将该宿舍纳入一阶预警区域，若没有识别出火情，则纳入二级预警区域。若扩展传感器识别出火情，则其相邻的温度传感器作为下一级别的扩展传感器，最终会将宿舍楼中出现火情的宿舍标记为一级预警区域，其他宿舍标记为二级预警区域。
其中，火情历史数据是发生火情是记录的火情相关数据，烟雾验证模型基于曲线拟合法或者人工智能模型构建；
本发明第二方面实施例提供了基于传感器的报警控制方法，包括：
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域；
中枢控制模块根据火情预警区域匹配疏散建议，并通过预警显示模块控制预警显示屏显示疏散建议。
本发明的第三方面实施例提供了基于传感器的报警控制装置，包括存储介质和处理器，存储介质用于存储操作指令，处理器执行操作指令控制基于传感器的报警控制系统。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块。
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域。
中枢控制模块根据火情预警区域匹配疏散建议，并通过预警显示模块控制预警显示屏显示疏散建议。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (8)
1.基于传感器的报警控制系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据采集模块和预警显示模块；数据采集模块与若干类型数据传感器连接；预警显示模块根据火情预警区域显示疏散建议；其特征在于：
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；其中，火情相关数据包括温度数据、烟雾数据或者红外数据，且若干类型数据传感器之间关联设置；
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域。
2.根据权利要求1所述的基于传感器的报警控制系统，其特征在于，所述中枢控制模块分别与数据采集模块和预警显示模块通信和/或电气连接；其中，预警显示模块用于控制分散设置的预警显示屏；
所述数据采集模块与若干类型数据传感器通信和/或电气连接；其中，数据传感器包括温度传感器、烟雾传感器和红外传感器。
3.根据权利要求2所述的基于传感器的报警控制系统，其特征在于，所述中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情，包括：
从烟雾数据中提取烟雾浓度，将设定周期内的烟雾浓度均值标记为YN；其中，设定周期根据监测区域的大小来设定，设定周期包括1秒或者3秒；
通过公式HPX＝α×(YN-YY)计算火情评估系数HPX；当火情评估系数HPX大于0时，则验证烟雾数据；否则，通过温度数据或者红外数据进行火情验证；其中，α为大于0的比例系数，且α默认值为1，YY为烟雾浓度阈值。
4.根据权利要求3所述的基于传感器的报警控制系统，其特征在于，根据所述烟雾数据识别出火情之后，结合温度数据和红外数据对烟雾数据进行验证，包括：
提取火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为因变量，建立烟雾验证模型；其中，火情历史数据是发生火情是记录的火情相关数据，烟雾验证模型基于曲线拟合法或者人工智能模型构建；
将实时采集的温度数据和红外数据输入至烟雾验证模型，获取烟雾标准数据；判断烟雾标准数据与实时采集的烟雾数据是否一致；是，则烟雾数据验证通过；否则，根据温度数据或者红外数据确定火情。
5.根据权利要求4所述的基于传感器的报警控制系统，其特征在于，将火情历史数据中的温度数据和红外数据作为自变量，烟雾数据作为自变量，通过曲线拟合法获取烟雾验证曲线，标记为烟雾验证模型；或者
将自变量作为模型输入数据，因变量作为模型输出数据，通过模型输入数据和模型输出数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为烟雾验证模型；其中，人工智能模型包括BP神经网络模型或者RBF神经网络模型。
6.根据权利要求5所述的基于传感器的报警控制系统，其特征在于，在确定出现火情之后，所述中枢控制模块根据温度数据或者红外数据划分火情预警区域，包括：
将识别出火情的烟雾传感器关联的温度传感器标记为初始传感器，将初始传感器相邻的温度传感器标记为扩展传感器；
根据扩展传感器采集的温度数据判断火情是否外延；是，则将扩展传感器对应区域划入一级预警区域；否，将扩展传感器对应区域划入二级预警区域。
7.基于传感器的报警控制方法，根据权利要求2-6任意一项所述的基于传感器的报警控制系统执行，其特征在于，包括：
数据采集模块通过若干类型数据传感器实时采集火情相关数据，对火情相关数据进行数据预处理之后发送至中枢控制模块；
中枢控制模块根据烟雾数据判断是否出现火情；是，则结合温度数据或者红外数据对烟雾数据进行验证，验证通过之后确定火情；否，则持续监控；以及在确定出现火情之后，通过火情相关数据之间的相互验证划分火情预警区域；
中枢控制模块根据火情预警区域匹配疏散建议，并通过预警显示模块控制预警显示屏显示疏散建议。
8.基于传感器的报警控制装置，其特征在于，包括存储介质和处理器，所述存储介质用于存储操作指令，所述处理器执行所述操作指令控制权利要求1至6任意一项所述的基于传感器的报警控制系统。
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