專(zhuān)利名稱：地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火災(zāi)預(yù)警預(yù)報(bào)領(lǐng)域，特別涉及一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警 預(yù)報(bào)方法及裝置。
技術(shù)背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，各種地下空間的使用越來(lái)越普遍。地下空間的 特殊性使得其消防安全十分重要。由于各類(lèi)地下空間的外圍是土壤或者巖石， 只有內(nèi)部空間，與外界聯(lián)系孔洞少、面積小。發(fā)生火災(zāi)時(shí)排煙能力差，能見(jiàn)度 低，內(nèi)部溫度上升較快，高溫高熱全面燃燒，可能較早地出現(xiàn)轟燃。地下空間內(nèi)燃料燃燒速度是敞開(kāi)空間的三倍，溫度可以高達(dá)iooo'c，并且由于通風(fēng)不足，燃燒不充分，CO、 C02及其它有毒氣體濃度也迅速增加。地下空間火災(zāi)的另一個(gè)特點(diǎn)是火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人員逃生的方向和煙氣的擴(kuò)散方向都是從下往 上，人員的出入口可能就是噴煙口，通常煙氣的擴(kuò)散速度要比人群擴(kuò)散速度大 得多，造成人員疏散不便，撲救困難，極易造成人員傷亡事故。因此，使用優(yōu) 質(zhì)先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，準(zhǔn)確判斷起火部位，以及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火源是否 會(huì)發(fā)展成火災(zāi)，并對(duì)火災(zāi)級(jí)別和發(fā)展程度進(jìn)行預(yù)測(cè)，便于進(jìn)行及時(shí)的撲救，確 保地下空間建筑以及相關(guān)人員安全。傳統(tǒng)的火災(zāi)檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置是對(duì)一種或者多種與火災(zāi)相關(guān)聯(lián)的物理、化 學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行連續(xù)或者間隔的檢測(cè)，通常采用感溫、感煙、感音、感光和氣體型 等傳感方式，其工作原理是通過(guò)這些感應(yīng)元件探測(cè)到有關(guān)的溫度、濃度或者光度等物理信號(hào)，將其經(jīng)過(guò)中間傳遞、放大元件，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)； 再將電信號(hào)傳送給區(qū)域或中心控制站，與設(shè)定的某一閾值或閾值區(qū)域相比較， 判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，并給出相應(yīng)指令，啟動(dòng)滅火裝置。這種方法是基于火災(zāi) 表現(xiàn)為時(shí)空上失控的燃燒現(xiàn)象，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生火焰、噪音、燃燒產(chǎn)物和大量的熱。但是由于這種火災(zāi)檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置在很大程度上依賴于傳感器的靈敏 度，且易受到偶爾出現(xiàn)的其它信號(hào)的干擾，誤報(bào)、漏報(bào)率較高。在目前的地下空間檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置中，通常采用單一的感溫型傳感器、感煙型傳感器或者CCD (計(jì)算機(jī)控制顯示攝像機(jī))，這種裝置對(duì)地下空間的針對(duì)性不強(qiáng)，檢測(cè)手段單一，可靠性差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有火災(zāi)檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置存在對(duì)地下空間的針對(duì)性不強(qiáng)、檢 測(cè)手段單一、可靠性差等問(wèn)題，提供一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法 及裝置。本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟(1) 應(yīng)用火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙氣濃度或氣體成分信號(hào)，作為火災(zāi)發(fā)展程度的預(yù)測(cè)參數(shù)；(2) 數(shù)據(jù)管理器對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的物理量信號(hào)值釆用支持向量機(jī)進(jìn)行判斷， 應(yīng)用可變窗算法將火災(zāi)信號(hào)的變化趨勢(shì)引入判斷規(guī)則中，將該信號(hào)及其變化趨 勢(shì)與建立的地下空間火災(zāi)支持向量進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合地下空間建筑系統(tǒng)通風(fēng)換 熱測(cè)量裝置獲取的地下空間建筑系統(tǒng)通風(fēng)換熱參數(shù)， 一旦檢測(cè)到災(zāi)情，進(jìn)行火 災(zāi)定位后，數(shù)據(jù)管理器進(jìn)行模式比較，預(yù)測(cè)火警發(fā)生，給出火災(zāi)預(yù)警信號(hào)，同 時(shí)將該預(yù)警信號(hào)傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器對(duì)報(bào)警設(shè)備進(jìn)行控 制；.(3) 數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)處理器將做出的災(zāi)情判別反饋回?cái)?shù)據(jù)管理器的數(shù) 據(jù)庫(kù)，支持向量機(jī)對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，使裝置具有自學(xué)習(xí)功能，提高地下 空間建筑火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)火警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；(4) 同時(shí)，數(shù)據(jù)管理器按照不同地下空間建筑的各自特點(diǎn)，建立火災(zāi)發(fā)展的規(guī)則模式集，采用支持向量機(jī)技術(shù)與混沌、突變的非線性火災(zāi)模型模擬相 結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地下空間建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展程度的預(yù)測(cè)。一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，包括火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)管理器、監(jiān)視器、CCD攝像機(jī)、信號(hào)傳遞裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、報(bào)警設(shè)備和地下空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置；所述火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器將 探測(cè)到信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到數(shù)據(jù)管理器，數(shù)據(jù)管理器將信息處理后經(jīng)信號(hào) 傳遞裝置傳送到火災(zāi)報(bào)警控制器，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳送到報(bào)警設(shè)備，數(shù)據(jù)管理 器將信息處理后顯示在監(jiān)視器上；所述CCD攝像機(jī)與監(jiān)視器相連；所述地下 空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置將信息傳送到數(shù)據(jù)管理器。所述數(shù)據(jù)管理器包括數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)，兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換。 所述數(shù)據(jù)處理器包括可變窗算法處理模塊、火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊和兩個(gè)支持 向量機(jī)模塊；所述支持向量機(jī)模塊具有自學(xué)習(xí)能力，能將現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)記錄與判 別規(guī)則進(jìn)行比較，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋學(xué)習(xí)，不斷完善判別規(guī)則的火災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)； 所述可變窗算法處理模塊利用可變窗算法對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，為支持 向量機(jī)提供輸入數(shù)據(jù)；所述火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊根據(jù)支持向量機(jī)模塊所確定的支 持向量，將經(jīng)由可變窗算法處理模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)發(fā)展的預(yù)測(cè)。所述火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器是離子感煙傳感器、氣體傳感器和溫度傳感器中的至 少一種。所述火災(zāi)報(bào)警控制器上設(shè)有手動(dòng)報(bào)警按鈕，用于手工觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警控制器。所述報(bào)警設(shè)備包括消防聯(lián)動(dòng)、消防廣播、火警電話、應(yīng)急照明和報(bào)警記錄， 其通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與火災(zāi)報(bào)警控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明采用多種火災(zāi)探測(cè)器對(duì)火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)，多種探測(cè)手段的相互補(bǔ)充，提高預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。(2) 本發(fā)明利用支持向量機(jī)技術(shù)預(yù)測(cè)地下空間火災(zāi)發(fā)生的火警級(jí)別，將 預(yù)測(cè)結(jié)果返回系統(tǒng)，利用支持向量機(jī)的自學(xué)習(xí)能力，不斷修正樣本集和支持向 量機(jī)的支持向量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高容錯(cuò)性和智能化。.(3) 本發(fā)明引入非線性動(dòng)力學(xué)對(duì)地下空間火災(zāi)機(jī)理進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究， 建立不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)下的地下空間火災(zāi)模型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)溫度、氣體流速、煙 氣濃度、壓力等信號(hào)對(duì)火災(zāi)的復(fù)雜性和不確定進(jìn)行定量計(jì)算，分析當(dāng)前火情以 及火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)，為救援和滅火工作提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，大大增強(qiáng)預(yù)警系 統(tǒng)的可靠性和科學(xué)性。


圖1是本發(fā)明地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理器對(duì)火災(zāi)災(zāi)情判斷的原理示意圖；圖3是本發(fā)明的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置預(yù)測(cè)災(zāi)情發(fā)展情況 的非線性處理過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法如下(1) 應(yīng)用火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器(離子感煙、氣體傳感器或溫度傳感器等)實(shí) 時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙氣濃度或氣體成分信號(hào)，作為火災(zāi)發(fā)展程度的預(yù)測(cè)參數(shù)；(2) 數(shù)據(jù)管理器對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的物理量信號(hào)值采用支持向量機(jī)進(jìn)行判斷， 而且應(yīng)用可變窗算法將火災(zāi)信號(hào)的變化趨勢(shì)引入判斷規(guī)則中，將該信號(hào)及其變 化趨勢(shì)與本發(fā)明所建立的地下空間火災(zāi)支持向量進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合地下空間建 筑系統(tǒng)通風(fēng)換熱測(cè)量裝置獲取的地下空間建筑系統(tǒng)通風(fēng)換熱參數(shù)，一旦檢測(cè)到災(zāi)情，進(jìn)行火災(zāi)定位后，數(shù)據(jù)管理器進(jìn)行模式比較，預(yù)測(cè)火警發(fā)生，給出火災(zāi) 預(yù)警信號(hào)，同時(shí)將該預(yù)警信號(hào)傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器對(duì)報(bào)警 設(shè)備進(jìn)行控制；(3) 數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)處理器將做出的災(zāi)情判別反饋回?cái)?shù)據(jù)管理器的數(shù) 據(jù)庫(kù)，支持向量機(jī)對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，使裝置具有自學(xué)習(xí)功能，提高地下 空間建筑火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)火警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；(4) 同時(shí)，數(shù)據(jù)管理器按照不同地下空間建筑的各自特點(diǎn)，建立火災(zāi)發(fā) 展的規(guī)則模式集，采用支持向量機(jī)技術(shù)與混沌、突變的非線性火災(zāi)模型模擬相 結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地下空間建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展程度的預(yù)測(cè)。如圖1所示，本發(fā)明的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，包括火災(zāi)信 號(hào)探測(cè)器l、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、數(shù)據(jù)管理器3、監(jiān)視器4、 CCD攝像機(jī)5、信號(hào)傳 遞裝置6、火災(zāi)報(bào)警控制器7、數(shù)模轉(zhuǎn)換器8、報(bào)警設(shè)備9和地下空間通風(fēng)換 熱測(cè)量裝置11;所述火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器1將探測(cè)到信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2傳送到 數(shù)據(jù)管理器3，數(shù)據(jù)管理器3將信息處理后經(jīng)信號(hào)傳遞裝置6傳送到火災(zāi)報(bào)警 控制器7，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器8傳送到報(bào)警設(shè)備9，數(shù)據(jù)管理器3將信息處理后 顯示在監(jiān)視器4上；所述CCD攝像機(jī)5與監(jiān)視器4相連；所述地下空間通風(fēng) 換熱測(cè)量裝置11將信息傳送到數(shù)據(jù)管理器3;火災(zāi)報(bào)警控制器上設(shè)有手動(dòng)報(bào) 警按鈕，用于手工觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警控制器，對(duì)報(bào)警設(shè)備做出有效控制動(dòng)作。本發(fā) 明的報(bào)警設(shè)備9包括消防聯(lián)動(dòng)9-1、消防廣播9-2、火警電話9-3、應(yīng)急照明9-4 和報(bào)警記錄9-5。本發(fā)明的數(shù)據(jù)管理器3包括數(shù)據(jù)處理器3-1和數(shù)據(jù)庫(kù)3-2，兩者之間進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸交換。數(shù)據(jù)處理器3-l包括可變窗算法處理模塊、火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊 和兩個(gè)支持向量機(jī)模塊；所述支持向量機(jī)是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的VC維和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原理的基礎(chǔ)上，在非線性、高維度問(wèn)題以及泛化能力方面表現(xiàn)突出， 能較好的解決火災(zāi)災(zāi)情這類(lèi)依據(jù)非線性和高維數(shù)的特征參數(shù)進(jìn)行判別的實(shí)際 問(wèn)題，并具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能。本發(fā)明采用支持向量機(jī)方法，以火災(zāi)探測(cè) 器的傳感量及其變化趨勢(shì)作為特征參數(shù)，并將其作為支持向量機(jī)的輸入指標(biāo)向 量，以所述數(shù)據(jù)管理器中的數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)、調(diào)研、模型計(jì)算結(jié)果組織成學(xué)習(xí) 樣本集，根據(jù)學(xué)習(xí)樣本自動(dòng)訓(xùn)練和調(diào)整兩組支持向量機(jī)的支持向量，實(shí)現(xiàn)支持向量機(jī)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能。本發(fā)明的數(shù)據(jù)管理器3對(duì)不同建筑結(jié)構(gòu)地下空間火災(zāi)發(fā)展情況的預(yù)測(cè)采用的火災(zāi)模型包括揮發(fā)分熱解與燃燒模型、可燃物轟燃模型、火焰?zhèn)鞑ツＰ?、火?zāi)蔓延模型、煙氣羽流的混沌模型以及煙氣蔓延的耦合映象格子模型。本發(fā)明的數(shù)據(jù)管理器3的數(shù)據(jù)庫(kù)3-2具有對(duì)支持向量機(jī)知識(shí)庫(kù)和規(guī)則自動(dòng)更新的功能，每次數(shù)據(jù)管理器3做出的火災(zāi)災(zāi)情判斷和火警級(jí)別預(yù)測(cè)，都會(huì)反饋回所述數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)庫(kù)，支持向量機(jī)對(duì)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，不斷修正樣本集和支持向量，完善地下空間火災(zāi)的參照模式。數(shù)據(jù)管理器對(duì)火災(zāi)探測(cè)器趨勢(shì)的引入，需要采用可變窗算法進(jìn)行處理，以消除外界信號(hào)干擾并同時(shí)快速檢測(cè)信號(hào)變化趨勢(shì)，從而正確而又快速的反映信號(hào)變化趨勢(shì)?？勺兇八惴ㄆ浯伴L(zhǎng)的預(yù)警門(mén)限可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)試確定。本發(fā)明的火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器1可以采用市面上己有的產(chǎn)品，如北京海利自動(dòng) 化系統(tǒng)工程有限公司的HST8110智能光電感煙探測(cè)器、HST8120智能感溫控 制器、HST8130智能感煙感溫復(fù)合控制器、HST8140智能感煙感CO復(fù)合控 制器。如圖2所示，火災(zāi)信號(hào)(如煙、溫等)探測(cè)數(shù)值經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器2轉(zhuǎn)換后， 進(jìn)入數(shù)據(jù)處理器3-l的第一級(jí)支持向量機(jī)模塊3-1-1，進(jìn)行火災(zāi)發(fā)生有無(wú)的識(shí)別，識(shí)別結(jié)果輸出顯示是否會(huì)發(fā)生火災(zāi)的判斷信號(hào)A(0或者1)。若識(shí)別結(jié)果 輸出顯示為O，則表示沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生；若識(shí)別結(jié)果輸出顯示為l，則表示有火 災(zāi)發(fā)生。另一方面，將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器2轉(zhuǎn)換之后的火災(zāi)信號(hào)引入可變窗算法處 理模塊3-1-2，對(duì)火災(zāi)信號(hào)利用可變窗算法進(jìn)行處理，得到火災(zāi)信號(hào)的變化趨 勢(shì)值，再將火災(zāi)信號(hào)的變化趨勢(shì)值引入另一支持向量機(jī)模塊3-1-3，識(shí)別結(jié)果 輸出顯示火災(zāi)類(lèi)型判斷信號(hào)B (0或1)。若識(shí)別結(jié)果輸出顯示為O，則表示火 災(zāi)類(lèi)型為干擾火，若識(shí)別結(jié)果輸出顯示為l，則表示為有火災(zāi)發(fā)生。判斷信號(hào)A和B首先進(jìn)入"與"門(mén)。如果兩種信號(hào)都顯示有火災(zāi)發(fā)生(即 A&B=1)，則數(shù)據(jù)處理器3-1將該信號(hào)傳輸給信號(hào)傳遞裝置6，火災(zāi)報(bào)警控制 器7對(duì)報(bào)警設(shè)備9進(jìn)行控制，同時(shí)，此信號(hào)聯(lián)通支持向量計(jì)算模塊3-1-1和3-1-3 對(duì)火情的預(yù)測(cè)結(jié)果反饋回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)3-2保存，補(bǔ)充支持向量機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)樣本集； 否則判斷信號(hào)A和B進(jìn)入"或"門(mén)，如果兩種判別信號(hào)分別顯示為無(wú)火和干擾 火(即A+B-0)，則數(shù)據(jù)處理器3-l的計(jì)算返回到初始程序。如果判斷信號(hào)經(jīng)由"與"門(mén)和"或"門(mén)之后，A+B=1^A&B=0，則需再將火 災(zāi)類(lèi)型判別信號(hào)B送入"非"門(mén)，之后再將信號(hào)A和經(jīng)過(guò)"非"門(mén)處理的信號(hào)B 送入"與"門(mén)。若A&廣B)二1，則表示支持向量機(jī)3-1-1判斷為有火，而支持向 量機(jī)3-1-2判斷為干擾火，判定其類(lèi)型為干擾火，則只需要將此信號(hào)連同支持 向量機(jī)3-1-1、 3-1-3對(duì)火災(zāi)的預(yù)測(cè)情況反饋回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)3-2保存，以補(bǔ)充支持向 量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本集，而不需要傳輸信號(hào)給信號(hào)傳遞裝置7，進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警控制 器動(dòng)作；否則，若A及(~B) =0，則表示判別信號(hào)A為0表示無(wú)火，B為l 表示有火，判別結(jié)果存在明顯差異，數(shù)據(jù)處理器3-1發(fā)出"判別報(bào)警"，禾U用 CCD攝像機(jī)5的攝像功能，使可視化圖象顯示在監(jiān)視器4屏幕上，采用人工監(jiān)視識(shí)別。人工判別將通過(guò)數(shù)據(jù)處理器3-l的接口輸入，并反饋給數(shù)據(jù)庫(kù)3-2。 補(bǔ)充向量機(jī)計(jì)算模塊3-1-2、 3-1-3的自學(xué)習(xí)樣本集；對(duì)于判別結(jié)果為"發(fā)生火 災(zāi)"的情況，數(shù)據(jù)處理器3-l發(fā)送信號(hào)給信號(hào)傳遞裝置6，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警控制器 7實(shí)現(xiàn).報(bào)警控制。地下空間建筑中氣候、熱流量、自然光等環(huán)境因素的變化對(duì)檢測(cè)儀器判別 結(jié)果的干擾可以經(jīng)由支持向量機(jī)3-1-2的自學(xué)習(xí)自適應(yīng)功能進(jìn)行再次確認(rèn)支持 向量而消除；輸出信號(hào)A和B之間的差異，本發(fā)明采用兩個(gè)支持向量機(jī)對(duì)人 工監(jiān)視判別結(jié)果的學(xué)習(xí)得到改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能。地下空間火災(zāi)一方面是一個(gè)受多種因素影響的，復(fù)雜的非線性特征，火災(zāi) 中熱解、另一方面，盡管受到眾多熱災(zāi)害因素的影響，體現(xiàn)出復(fù)雜性，但是， 在相似的環(huán)境和條件下，火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程卻又能體現(xiàn)出相似的規(guī)律，同 類(lèi)空間具有相似的燃燒環(huán)境?；趯?duì)地下空間建筑特點(diǎn)和燃燒過(guò)程的認(rèn)識(shí)，本 發(fā)明采用非線性模型和模式識(shí)別相結(jié)合的方法，對(duì)地下空間建筑中火災(zāi)的發(fā)展 進(jìn)行預(yù)測(cè)。依據(jù)地下空間不同類(lèi)型建筑特點(diǎn)，建立揮發(fā)分熱解與燃燒模型、可 燃物轟燃模型、火焰?zhèn)鞑ツＰ?、火?zāi)蔓延模型、煙氣羽流的混沌模型以及煙氣 蔓延的耦合映象格子模型，從而構(gòu)造出考慮各種相關(guān)因素的火災(zāi)預(yù)測(cè)模型。分 別針對(duì)不同類(lèi)型空間，對(duì)基礎(chǔ)研究、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及數(shù)值模擬，積 累起相關(guān)特點(diǎn)，構(gòu)成火災(zāi)發(fā)展模式集，存儲(chǔ)于火災(zāi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸類(lèi)，提 取其火災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)3-2中。如圖3所示，火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器1獲得的模擬信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2傳輸給 數(shù)據(jù)處理器3-l的火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊3-1-4。當(dāng)數(shù)據(jù)處理器3-1探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生 時(shí)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的尋址，獲得火災(zāi)發(fā)生的具體位置，并將定位信號(hào)傳輸給火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊3-1-4?；馂?zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊3-1-4通過(guò)該定位信號(hào)，表征當(dāng)前火災(zāi)發(fā)展程度的探測(cè)信號(hào)溫度、壓力、煙氣濃度、氣體成份，在數(shù)據(jù)庫(kù)3-2中査詢?cè)擃?lèi)型地下空間建筑空間火災(zāi)參照模式集，進(jìn)行模式比較，分析當(dāng)前火災(zāi)是屬于陰燃、明火或者是僅為干擾火的范疇。然后將這些探測(cè)信號(hào)傳入相應(yīng)的非線性預(yù)測(cè)計(jì)算模型，通過(guò)揮發(fā)分熱解與燃燒模型、可燃物轟燃模型、火焰?zhèn)鞑ツＰ?、火?zāi)蔓延模型、煙氣羽流的混沌模型以及煙氣蔓延的耦合映象格子模型，對(duì)火災(zāi)的發(fā)展進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。模式比較和火災(zāi)發(fā)展的預(yù)測(cè)結(jié)果，以及數(shù)據(jù)庫(kù)3-2事先存儲(chǔ)的相應(yīng)處理決策都顯示在監(jiān)視器4上。同時(shí)，當(dāng)前火災(zāi)特征信號(hào)以及火災(zāi)的發(fā)展程度反饋給數(shù)據(jù)庫(kù)3-2，補(bǔ)充參照模式集。由于火災(zāi)現(xiàn)象具有多變性，某些物理量受到環(huán)境其他因素的影響，瞬時(shí)值表現(xiàn)出一定的隨機(jī)性，從而使實(shí)際探測(cè)到的信號(hào)難以和給出模式完全吻合，因此，本發(fā)明的模式比較采用了模糊識(shí)別的方法，通過(guò)待監(jiān)測(cè)對(duì)象與已知模式的貼近度大小進(jìn)行判斷。本發(fā)明的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置的工作過(guò)程如下 O)火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器1現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)和調(diào)查得到的溫度、壓力、煙氣、氣體 成份等數(shù)據(jù)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2輸入數(shù)據(jù)處理器3-1;(2) 數(shù)據(jù)處理器3-l中支持向量機(jī)模塊3-1-1對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理， 輸出火災(zāi)判斷信號(hào)A (布爾值)；(3) 數(shù)據(jù)處理器3-1中可變窗算法處理模塊3-1-2則對(duì)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理， 輸出探測(cè)信號(hào)的變化趨勢(shì)值。將其引入另一支持向量機(jī)模塊3-1-3判斷火災(zāi)發(fā) 生類(lèi)型，并給出火災(zāi)類(lèi)型判斷信號(hào)B (布爾值)；(4) 通過(guò)對(duì)兩個(gè)判斷信號(hào)A、 B的綜合分析，做出火災(zāi)是否發(fā)生以及火 災(zāi)類(lèi)型的綜合判斷；(5) 判斷有火警之后，數(shù)據(jù)處理器3-l將火警信號(hào)和火警級(jí)別顯示在監(jiān)視器4上，并將火警信號(hào)經(jīng)信號(hào)傳遞裝置6，傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器7實(shí)現(xiàn)對(duì) 報(bào)警設(shè)備9的控制，消防部門(mén)收到報(bào)警后開(kāi)展撲救工作?；馂?zāi)的預(yù)警也可以通 過(guò)手動(dòng)報(bào)警按鈕10人為地對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器6做出動(dòng)作，使警報(bào)有效地實(shí)施;(6) 判斷有火警之后，數(shù)據(jù)處理器3-l中火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊3-1-4通過(guò)當(dāng) 前監(jiān)測(cè)信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)3-2中火災(zāi)參照模式集進(jìn)行模式比較，分析當(dāng)前火災(zāi)范疇; 然后通過(guò)非線性模型計(jì)算預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)展，將模式比較結(jié)果、火災(zāi)發(fā)展的預(yù)測(cè) 結(jié)果，以及數(shù)據(jù)庫(kù)3-2存儲(chǔ)的相應(yīng)處理決策都顯示在監(jiān)視器4上，供操作人員 參考；(7) 數(shù)據(jù)處理器3-1將每次做出的災(zāi)情判斷和火災(zāi)類(lèi)型反饋回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)3-2 保存，'并利用支持向量機(jī)技術(shù)將反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，不斷修正樣本集和支 持向量機(jī)的支持向量；(8) 同時(shí)，火災(zāi)物理信號(hào)、模式比較和非線性預(yù)測(cè)計(jì)算獲得的當(dāng)前火災(zāi) 模式及其發(fā)展趨勢(shì)也反饋回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)3-2,補(bǔ)充參照模式集，作為以后火災(zāi)發(fā)展 預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法，其特征在于包括以下步驟(1)應(yīng)用火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙氣濃度或氣體成分信號(hào)，作為火災(zāi)發(fā)展程度的預(yù)測(cè)參數(shù)；(2)數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)處理器對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的物理量信號(hào)值采用支持向量機(jī)進(jìn)行判斷，應(yīng)用可變窗算法將火災(zāi)信號(hào)的變化趨勢(shì)引入判斷規(guī)則中，將該信號(hào)及其變化趨勢(shì)與數(shù)據(jù)庫(kù)中已建立的地下空間火災(zāi)支持向量進(jìn)行模式比較預(yù)測(cè)火警發(fā)生，一旦檢測(cè)到災(zāi)情，結(jié)合地下空間建筑系統(tǒng)通風(fēng)換熱測(cè)量裝置獲取的地下空間建筑系統(tǒng)通風(fēng)換熱參數(shù)，進(jìn)行火災(zāi)定位，給出火災(zāi)預(yù)警信號(hào)，并將該預(yù)警信號(hào)傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器對(duì)報(bào)警設(shè)備進(jìn)行控制；(3)數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)處理器將做出的災(zāi)情判別反饋回?cái)?shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)庫(kù)，支持向量機(jī)對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，使裝置具有自學(xué)習(xí)功能，提高地下空間建筑火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)火警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；(4)同時(shí)，數(shù)據(jù)管理器按照不同地下空間建筑的各自特點(diǎn)，建立火災(zāi)發(fā)展的規(guī)則模式集，采用支持向量機(jī)技術(shù)與混沌、突變的非線性火災(zāi)模型模擬相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地下空間建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展程度的預(yù)測(cè)。
2、 一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其特征在于包括火災(zāi)信 號(hào)探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)管理器、監(jiān)視器、CCD攝像機(jī)、信號(hào)傳遞裝置、 火災(zāi)報(bào)警控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、報(bào)警設(shè)備和地下空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置；所述 火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器將探測(cè)到信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到數(shù)據(jù)管理器，數(shù)據(jù)管理器將 信息處理后經(jīng)信號(hào)傳遞裝置傳送到火災(zāi)報(bào)警控制器，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳送到報(bào) 警設(shè)備，數(shù)據(jù)管理器將信息處理后顯示在監(jiān)視器上；所述CCD攝像機(jī)與監(jiān)視 器相連；所述地下空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置將信息傳送到數(shù)據(jù)管理器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)管理器包括數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)，兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其特征 在于所述數(shù)據(jù)處理器包括可變窗算法處理模塊、火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊和兩個(gè)支 持向量機(jī)模塊；所述支持向量機(jī)模塊具有自學(xué)習(xí)能力，能將現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)記錄與 判別規(guī)則進(jìn)行比較，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋學(xué)習(xí)，不斷完善判別規(guī)則的火災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù); 所述可變窗算法處理模塊利用可變窗算法對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，為支持 向量機(jī)提供輸入數(shù)據(jù)；所述火災(zāi)發(fā)展預(yù)測(cè)模塊根據(jù)支持向量機(jī)模塊所確定的支 持向量，將經(jīng)由可變窗算法處理模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)發(fā)展的預(yù)測(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其特征 在于所述火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器是離子感煙傳感器、氣體傳感器和溫度傳感器中的 至少一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其 特征在于所述火災(zāi)報(bào)警控制器上設(shè)有手動(dòng)報(bào)警按鈕，用于手工觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警 控制器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)裝置，其特征在于所述報(bào)警設(shè)備包括消防聯(lián)動(dòng)、消防廣播、火警電話、應(yīng)急照明和報(bào)警記錄，其通過(guò)模敎轉(zhuǎn)換器與火災(zāi)報(bào)警控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地下空間火災(zāi)智能檢測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)方法及裝置，包括火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)管理器、監(jiān)視器、CCD攝像機(jī)、信號(hào)傳遞裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、報(bào)警設(shè)備和地下空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置；所述火災(zāi)信號(hào)探測(cè)器將探測(cè)到信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到數(shù)據(jù)管理器，數(shù)據(jù)管理器將信息處理后經(jīng)信號(hào)傳遞裝置傳送到火災(zāi)報(bào)警控制器，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器傳送到報(bào)警設(shè)備，數(shù)據(jù)管理器將信息處理后顯示在監(jiān)視器上；所述CCD攝像機(jī)與監(jiān)視器相連；所述地下空間通風(fēng)換熱測(cè)量裝置將信息傳送到數(shù)據(jù)管理器。本發(fā)明采用多種火災(zāi)探測(cè)器對(duì)火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)，提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性，且將預(yù)測(cè)結(jié)果返回系統(tǒng)，利用支持向量機(jī)的自學(xué)能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高容錯(cuò)性和智能化。
文檔編號(hào)G08B29/24GK101251942SQ20081002681
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者翱 劉, 廖艷芬, 凌 張, 馬曉茜 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)