RU198734U1 - Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier - Google Patents
Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU198734U1 RU198734U1 RU2020114398U RU2020114398U RU198734U1 RU 198734 U1 RU198734 U1 RU 198734U1 RU 2020114398 U RU2020114398 U RU 2020114398U RU 2020114398 U RU2020114398 U RU 2020114398U RU 198734 U1 RU198734 U1 RU 198734U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- layer
- neural network
- source
- ship
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fire Alarms (AREA)
Abstract
Судовое устройство определения источника возгорания мультикритериальным пожарным извещателем с использованием нейронного классификатора (МПИ) предназначено для передачи на микроконтроллер аналогово-цифрового преобразователя сигнала о типе источника пожара.МПИ включает в себя дополнительный элемент – мемристор с нейронным классификатором, позволяющий распознать типовой источник возгорания из множества возможных для судового помещения. Для построения нейронного классификатора использован язык программирования, модель построения классификации Sequential и библиотека обученияПуть обучения нейронной сети обеспечивается через трехслойную нейронную сеть с 12-ю нейронами в двух скрытых слоях, разнородным набором функций активации - sigmoid для первого слоя и ReLU для второго. Конфигурация третьего слоя нейронной сети с предиктивными функциями формирует классы источников возникновения пожара, содержащие по три нейрона в выходном слое.Технический результат - повышение надежности определения источника пожара, что позволяет быстрее и эффективнее локализировать и ликвидировать пожар в помещениях судна или корабля. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.A ship-based device for determining the source of fire by a multicriteria fire detector using a neural classifier (MFI) is designed to transmit a signal about the type of fire source to the microcontroller of an analog-to-digital converter. for ship premises. To build a neural classifier, a programming language, a Sequential classification model and a learning library were used The path of training a neural network is provided through a three-layer neural network with 12 neurons in two hidden layers, a heterogeneous set of activation functions - sigmoid for the first layer and ReLU for the second. The configuration of the third layer of the neural network with predictive functions forms classes of fire sources, containing three neurons in the output layer. The technical result is an increase in the reliability of identifying the fire source, which makes it possible to quickly and more efficiently localize and extinguish a fire in the premises of a ship or ship. 2 h. p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к средствам обнаружения пожаров в помещении судна, служащих для определения источника возгорания.The utility model relates to fire detection equipment in the premises of a ship, used to identify the source of ignition.
Известна система обнаружения пожарной опасности и пожара в отсеке подводной лодки (RU 2598782, G08B 17/00, G08B 25/14, 22.10.2014), которая осуществляет комплексный контроль и анализ физических параметров контролируемых объектов и факторов, влияющих на возникновение и развитие пожароопасной ситуации.A known system for detecting fire hazard and fire in a submarine compartment (RU 2598782, G08B 17/00, G08B 25/14, 22.10.2014), which carries out comprehensive control and analysis of the physical parameters of monitored objects and factors affecting the occurrence and development of a fire hazardous situation ...
Также известна «Система контроля пожарной опасности» (RU № 26430 U1, A62C 37/00, A62C 37/10, 04.07.2002), которая относится к системам пожарной безопасности и предназначена для предупреждения возникновения пожара, преимущественно на различных объектах повышенной пожаро- и взрывоопасности, в частности, судах и кораблях.Also known is the "Fire hazard control system" (RU No. 26430 U1, A62C 37/00, A62C 37/10, 04.07.2002), which refers to fire safety systems and is designed to prevent a fire, mainly at various objects of increased fire and explosion hazard, in particular on ships and ships.
Недостатком указанных систем является то, что они только предупреждают о пожаре. Этой информации недостаточно для принятия решения по организации процессов локализации и тушения пожара и поэтому необходимо проводить дополнительную разведку.The disadvantage of these systems is that they only warn of a fire. This information is not enough to make a decision on the organization of fire containment and extinguishing processes, and therefore it is necessary to conduct additional reconnaissance.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в современных системах пожарной сигнализации (СПС) с мультикритериальными пожарными извещателями (МПИ), поэтому наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному является МПИ типа «Барк М-Э» комплекса технических средств пожарной автоматики «Гамма-01» производства ООО «НПО «Пожарная автоматика сервис» (www.npo.pas). Указанный МПИ контролирует изменение температуры воздушной среды помещения, степень задымленности и процентное содержание угарного газа.The proposed utility model can be used in modern fire alarm systems (SPS) with multicriteria fire detectors (MPI), therefore the closest technical solution (prototype) to the claimed one is the MPI type "Bark ME" of the complex of technical means of fire automatic equipment "Gamma-01 "Produced by OOO NPO Fire Automation Service (www.npo.pas). The specified MPI monitors the change in the temperature of the air in the room, the degree of smoke and the percentage of carbon monoxide.
Недостатком применяемых в СПС МПИ является то, что они мало информативны и не позволяют определять тип источника возгорания.The disadvantage of the MPI used in the ATP is that they are not very informative and do not allow determining the type of ignition source.
В судовых помещениях возможно возгорание различного вида горючей нагрузки: топлива, масел, ветоши, изоляции кабельных линий электроэнергетической системы и т.п. В то же время, исходя из статистической значимости, для конкретного помещения количество вероятных источников пожара невелико и в большинстве случаев находится в диапазоне от 3 до 5. Поэтому для судовых помещений различного назначения можно заранее определить множества возможных источников пожара. Подобные источники пожаров условимся называть типовыми источниками возгорания.Various types of combustible loads can ignite in the ship's premises: fuel, oils, rags, insulation of cable lines of the electric power system, etc. At the same time, based on the statistical significance, for a particular room, the number of probable fire sources is small and in most cases ranges from 3 to 5. Therefore, for ship premises for various purposes, it is possible to determine in advance many possible fire sources. Let us agree to call such sources of fires typical sources of ignition.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности определения источника пожара, что позволяет быстрее и эффективнее локализировать и ликвидировать пожар в помещениях судна или корабля.The utility model is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the reliability of identifying the source of a fire, which makes it possible to quickly and more efficiently localize and extinguish a fire in the premises of a ship or ship.
Для достижения указанного технического результата предлагается судовое устройство определения источника возгорания МПИ, которое содержит каналы измерения параметров пожара, такие как измерения температуры, оптической плотности, угарного газа и пламени, выходы которых соединены со входами микроконтроллера аналогово-цифрового преобразователя, при этом устройство снабжено мемристором нейронного классификатора, входы которого соединены с выходами каналов измерения параметров пожара, а выход - с дополнительным управляющим входом микроконтроллера аналогово-цифрового преобразователя.To achieve the specified technical result, a shipboard device for determining the source of ignition of the MPI is proposed, which contains channels for measuring fire parameters, such as measuring temperature, optical density, carbon monoxide and flame, the outputs of which are connected to the inputs of the microcontroller of an analog-to-digital converter, while the device is equipped with a memristor of a neural classifier, the inputs of which are connected to the outputs of the channels for measuring the parameters of the fire, and the output is connected to the additional control input of the microcontroller of the analog-to-digital converter.
Частными признаками являются:Private signs are:
- в нейронном классификаторе путь обучения нейронной сети обеспечивается через трехслойную нейронную сеть с 12-ю нейронами в двух скрытых слоях, разнородным набором функций активации - sigmoid для первого слоя и ReLU - для второго. - in the neural classifier, the neural network learning path is provided through a three-layer neural network with 12 neurons in two hidden layers, a heterogeneous set of activation functions - sigmoid for the first layer and ReLU - for the second.
- конфигурация третьего слоя нейронной сети с предиктивными функциями формирует классы источников возникновения пожара, содержащим по три нейрона в выходном слое.- the configuration of the third layer of the neural network with predictive functions forms the classes of sources of fire, containing three neurons in the output layer.
Данное предложение основано на анализе результатов испытаний извещателей пожарных комбинированных адресно-аналоговых «Барк М-Э» («Эксперт»), а также инфракрасной камеры определения пламени в условиях воздействия тестовых очагов пожаров (по ГОСТ 53325-2012). This proposal is based on the analysis of the test results of Bark ME (Expert) combined addressable analogue fire detectors, as well as an infrared flame detection camera under conditions of exposure to test fires (according to GOST 53325-2012).
При выполнении типовых пожарных испытаний использовалась программа визуализации работы пожарных извещателей, которая отображала динамику изменения контролируемых параметров и фиксировала их относительные значения при срабатывании мультикритериального алгоритма обнаружения пожара. Для распознавания типа источника возгорания применялась нейронная сеть, на входы которой подавались сигналы сработавшего МПИ.When performing typical fire tests, a program for visualizing the operation of fire detectors was used, which displayed the dynamics of changes in monitored parameters and recorded their relative values when the multicriteria fire detection algorithm was triggered. To recognize the type of ignition source, a neural network was used, to the inputs of which the signals of the triggered MPI were fed.
Такое решение позволяет обеспечить повышение информативности системы пожарной сигнализации с МПИ, тем самым быстрее и эффективнее локализовать и ликвидировать пожар.This solution makes it possible to provide an increase in the information content of a fire alarm system with an FDI, thereby quickly and efficiently localizing and extinguishing a fire.
Сущность полезной модели иллюстрируется схемами.The essence of the utility model is illustrated by diagrams.
На фигуре 1 изображена схема судового устройства определения источника возгорания мультикритериальным пожарным извещателем с использованием нейронного классификатора.The figure 1 shows a diagram of a ship's device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier.
На фигуре 2 изображена схема маршрутизирующегося аналогово-цифрового преобразователя на основе мемристора с нейронным классификатором.Figure 2 shows a diagram of a routed analog-to-digital converter based on a memristor with a neural classifier.
На фигуре 3 изображена структурная схема нейронного классификатора.Figure 3 shows a block diagram of a neural classifier.
Судовое устройство обнаружения источника возгорания мультикритериальным пожарным извещателем с помощью нейронного классификатора (фиг. 1), в состав которого входят: канал измерения угарного газа, содержащий электрохимический газовый сенсор 1 и операционный усилитель 2; канал измерения оптической плотности, содержащий фотодиод 3, преобразователь ток-напряжение 4, ИК-диод 5, стабилизатор тока ИК-диода 6; канал измерения температуры, содержащий терморезистор 7 и резистивный делитель 8; канал измерения пламени, содержащий ИК-приемник 9, блок состоящий из резистора, конденсатора и потенциометра 10, компаратор 11; сигналы изменения поступают в мемристор нейронного классификатора 12, который выдает цифровую информацию в микроконтроллер АЦП 13.A ship's device for detecting a source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier (Fig. 1), which includes: a carbon monoxide measurement channel containing an
Схема маршрутизирующегося аналогово-цифрового преобразователя на основе мемристора с нейронным классификатором (фиг. 2), состоящий из трех основных блоков: блок компараторов 1, блок-вычислитель 2 требуемой разрядности для индивидуального АЦП (ИАЦП) по каждому из входов, а также непосредственно нейронная сеть 3. Блок компараторов отвечает за сравнение поступившего на конкретный вход аналогового напряжения с уравновешивающим напряжением, выработанным с помощью НС для этого входного сигнала. Схема вычисления требуемой разрядности задает для НС количество разрядов в формируемом ИАЦП для каждого из входных сигналов, от чего будет зависеть быстродействие и точность получения результата. Основой всего АЦП, является сама НС, которая формирует ИАЦП заданной разрядности, формирующий значение отсчета на основе информации, поступающей с выхода соответствующего компаратора.Diagram of a routed analog-to-digital converter based on a memristor with a neural classifier (Fig. 2), consisting of three main blocks: a block of
В структурной схеме нейронного классификатора (фиг. 3), использующая многослойную нейронную сеть прямого распространения (многослойный персептрон), состоящая из: трехслойной нейронной сети с 12-ю нейронами в двух скрытых слоях 1 и 2, разнородным набором функций активации - sigmoid для первого слоя и ReLU для второго. Конфигурация третьего слоя 3 решает задачу устройства - на выходном слое получаем результат определения (каждого из 3 нейронов выходного слоя) классов источников возникновения пожара.In the structural diagram of the neural classifier (Fig. 3), using a multi-layer neural network of direct propagation (multilayer perceptron), consisting of: a three-layer neural network with 12 neurons in two
В качестве примера рассматривался алгоритм работы нейронного классификатора. The algorithm of the neural classifier was considered as an example.
Пусть определены значений факторов – xi, где i - номер фактора МПИ. Среди факторов МПИ выделены: пламя (i=1); задымленность воздуха , % (i=2); температура, ºС (i=3); концентрация угарного газа, ppm (i=4). Значения на выходе - yj, где j- номер группы источников возгорания. Среди источников возгорание определены: распыл или разлитое масло, топливо (j=1); разрушение тепловой изоляции или возгорание промасленной ветоши (j=2); искрение щитового оборудования или короткое замыкание в кабельных трассах (j=3).Let the values of the factors be determined - xi , where i is the number of the MPI factor. Among the MPI factors, the following are distinguished: flame ( i = 1 ); smoke content,% ( i = 2 ); temperature, ºС ( i = 3 ); carbon monoxide concentration, ppm ( i = 4 ). The output values are yj , where j is the number of the group of ignition sources. Among the sources of ignition are identified: spray or spilled oil, fuel ( j = 1 ); destruction of thermal insulation or ignition of oily rags ( j = 2 ); sparking of switchboard equipment or short circuit in cable routes ( j = 3 ).
Для построения нейронного классификатора использован язык программирования Python, модель построения классификации Sequential и библиотека обучения Keras. Создадим два скрытых слоя 1, 2 и один выходной слой 3 нейронной сети:To build a neural classifier, the Python programming language , the Sequential classification model and the Keras learning library were used. Let's create two
model = Sequential()model = Sequential ()
model.add(Dense(12, input_dim=4, activation='sigmoid')))model.add (Dense (12, input_dim = 4, activation = 'sigmoid')))
model.add(Dense(12, activation='relu')model.add (Dense (12, activation = 'relu')
model.add(Dense(3, activation='sigmoid'))model.add (Dense (3, activation = 'sigmoid'))
Первые числа, передаваемые Dense, это количества нейронов, экспериментально оптимизированные в результате вариации структуры нейронной сети. Изменение количества скрытых слоев 1, 2 и содержащихся в них нейронов, позволяет добиться лучшего качества предсказательности нейросетевой модели классификации.The first numbers transmitted by Dense are the numbers of neurons experimentally optimized by varying the structure of the neural network. Changing the number of
С целью решения задачи категоризации перед началом обучения модели происходит ее компиляция методом compile, где "binary_crossentropy":In order to solve the categorization problem, before starting training the model, it is compiled using the compile method, where "binary_crossentropy":
model.compile(loss="binary_crossentropy", optimizer="adam",model.compile (loss = "binary_crossentropy", optimizer = "adam",
metrics=['accuracy'])metrics = ['accuracy'])
Для обучения нейронной сети применяется метод fit():The fit () method is used to train the neural network:
model.fit(X, Y, epochs = 1000, batch_size=10)model.fit (X, Y, epochs = 1000, batch_size = 10)
Далее происходит оценка результата обучения нейронной сети. Метод evaluate() возвращает значения функции потерь и метрики для обученной модели:Next, the result of training the neural network is evaluated. The evaluate () method returns the values of the loss function and metric for the trained model:
scores = model.evaluate(X, Y)scores = model.evaluate (X, Y)
По результатам обучения, оценочная метрика – accuracy приняла максимальное значение 1, означающее, что обучение проведено успешно.According to the training results, the accuracy metric took the maximum value of 1, which means that the training was successful.
Далее обученная НС применяется к результирующим данным, не участвовавших в обучении. В трех экспериментах модель смогла верифицировать причину пожара с точностью 94,89%, 99,88% и 86,52%.Then the trained neural network is applied to the resulting data that were not involved in the training. In three experiments, the model was able to verify the cause of the fire with an accuracy of 94.89%, 99.88% and 86.52%.
Использование заявляемой полезной модели в СПС с МПИ позволяет в реальном времени распознать тип источника пожара. Устройство способно оперативно обучаться новым, ранее неизвестным типам источников пожара.The use of the claimed utility model in the ATP with DF allows real-time recognition of the type of fire source. The device is able to quickly learn new, previously unknown types of fire sources.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020114398U RU198734U1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020114398U RU198734U1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU198734U1 true RU198734U1 (en) | 2020-07-24 |
Family
ID=71741046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020114398U RU198734U1 (en) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU198734U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815322C2 (en) * | 2021-06-11 | 2024-03-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method of locating fire source using multilayer recurrent perceptron |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU26430U1 (en) * | 2002-07-04 | 2002-12-10 | Акционерное общество открытого типа "Завод КРИЗО" | FIRE SAFETY CONTROL SYSTEM |
US6587046B2 (en) * | 1996-03-27 | 2003-07-01 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus and method |
US7277010B2 (en) * | 1996-03-27 | 2007-10-02 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus and method |
RU2598782C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of fire hazard and fire in submarine compartment |
-
2020
- 2020-04-22 RU RU2020114398U patent/RU198734U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6587046B2 (en) * | 1996-03-27 | 2003-07-01 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus and method |
US7277010B2 (en) * | 1996-03-27 | 2007-10-02 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus and method |
RU26430U1 (en) * | 2002-07-04 | 2002-12-10 | Акционерное общество открытого типа "Завод КРИЗО" | FIRE SAFETY CONTROL SYSTEM |
RU2598782C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of fire hazard and fire in submarine compartment |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815322C2 (en) * | 2021-06-11 | 2024-03-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method of locating fire source using multilayer recurrent perceptron |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10119845B2 (en) | Optical fibre sensor system | |
CN111402538B (en) | Method and system for predicting fire alarm condition, intelligent terminal and storage medium | |
US11579002B2 (en) | Sensor fusion for fire detection and air quality monitoring | |
GB2173932A (en) | Fire sensor | |
CN110702852B (en) | Intelligent monitoring system of multiple oil-gas concentration sensors based on Internet of things | |
CN112002095A (en) | Fire early warning method in mine tunnel | |
CN112464813B (en) | Mountain fire monitoring method and device | |
RU198734U1 (en) | Marine device for determining the source of ignition by a multicriteria fire detector using a neural classifier | |
JP2020140277A (en) | Fire detector and fire detection method | |
CN105975991A (en) | Improved fire type identification method of extreme learning machine | |
CN116342999A (en) | Open space fire smoke detection and identification method for ultrahigh voltage transformer substation | |
CN106096104B (en) | It is a kind of to consider multifactor oil refining apparatus gas detecting and alarming instrument addressing method for arranging | |
Xue | The road tunnel fire detection of multi-parameters based on BP neural network | |
RU137808U1 (en) | SHIPBOARD HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR IDENTIFICATION OF PRE-FIRE SITUATIONS, DETECTION OF FIRE AND FIRE AT EARLY STAGE, PRODUCTION OF FORECAST FOR FIRE SPRAY DESTINATIONS | |
Jones | Implementing high reliability fire detection in the residential setting | |
Labonté et al. | Combining process tracing and policy capturing techniques for judgment analysis in an anti-submarine warfare simulation | |
Xie et al. | Intelligent identification of fires in ship compartments using a Bayesian network | |
Reinchenbach | The causal structure of the world and the difference between past and future | |
Rose-Pehrsson et al. | Volume sensor for damage assessment and situational awareness | |
Chagger | The performance of multi-sensors in fire and false alarm tests | |
Pati et al. | Simulation of Intelligent Fire Detection and Alarm System for a W dp. | |
Azzabi et al. | Multi-Modal AI for Enhanced Forest Fire Early Detection: Scalar and Image Fusion | |
Jiaqi et al. | Research on LabVIEW system of fire detection based on BP neural network | |
KR102531238B1 (en) | Ai-based multi-purpose safety surveillance integrated camera system | |
Zhang et al. | Research on LabVIEW system of fire detection based on BP neural network |