多物理融合火灾监控系统及其预测火灾发生概率的方法技术方案

本发明专利技术公开多物理融合火灾监控系统及其预测火灾发生概率的方法，监控系统包括点型感烟探测器、点型感温探测器、线型光束感烟探测器、吸气式感烟火灾探测器、缆式线型感温探测器、缆式多点型温度探测器、就地模块、第一站控层交换机和电缆火灾监控预警系统服务器，方法包括步骤1：传感器数据依次进行初始化、去噪、以及归一化；步骤2：特征层初始化，选取随机的输入权值β和输出目标T，形成输入矩阵H；步骤3：特征层数据批处理，通过初始化后，进行权值的迭代；步骤4：通过算法做出最终判决；步骤5：如果融合结果大于设定阈值，即判决发生火灾，报警；否则，重复步骤1‑4。本发明专利技术可有效减少火灾的误报和漏报并能大幅度提升火灾预测的准确率。

【技术实现步骤摘要】
多物理融合火灾监控系统及其预测火灾发生概率的方法
本专利技术涉及电缆火灾预警
，具体涉及多物理融合火灾监控系统及其预测火灾发生概率的方法。
技术介绍
火灾是可燃物和助燃剂之间发生的剧烈的化学反应，通常伴有发光发热的物理化学现象，且在此过程中会产生气溶胶、烟雾、光、热和燃烧波等，目前火灾探测就是通过对上述参量的测量和分析来确定火灾的过程。人类对火灾的探测研究已经历了100多年的历史。早在1847年美国就研究出世界上第一台用于城镇火灾报警的发送装置，1890年英国研制成功了感温火灾探测器，在接下来的半个多世纪中感温火灾探测器一直占主导地位，火灾自动报警系统处于初级发展阶段。感温型探测器灵敏度比较低，火灾进入发展阶段才能探测到，所以无法实现火灾早期报警的要求。20世纪50年代瑞士研究成功离子型感烟探测器，促进了火灾早期自动报警技术的发展。在火灾发生的初期一般均会释放出烟雾颗粒，通常出现的比火焰和高温都要早，而且感烟型探测器稳定性好、误报率低、寿命长，因此得到了广泛的引用并占据了主要地位。20世纪70年代末，由于长寿命的光电元件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生，而且比离子型探测器更环保，因此到20世纪90年代，日本、瑞士的光电感烟探测器的销售量上升到90％以上。火焰探测器是探测火灾燃烧火焰的探测器，它感应火焰辐射的电磁波，具有响应速度快、探测范围广等优点。由于阳光及环境的影响，火焰探测器一般使用的光谱区主要集中在紫外和较窄的红外谱带。20世纪60年代研制出宽带红外火焰探测器，60年代末出现了紫外火焰探测器，70年代初期随着紫外光敏管器件制作工艺的进步和电子技术的不断发展，紫外火焰探测器能够用于室外环境，成为真正意义上的火灾探测器。电气火灾中很大部分是由于电气线路发生故障而引起的，检测电气线路的运行状况，及早发现火灾隐患有着重要的意义。在引发电缆火灾的原因中，电缆过负荷、短路、连接处接触电阻过大、绝缘老化或者绝缘性能下降等，表观上都难以直接发现，如通过视觉方式可以观察到的绝缘损坏只占25％。因此必须引入和结合非破坏性的电线测试方式。目前在电缆火灾方面常规的探测技术主要还是基于电线电缆表面温度的检测。常用的电缆温度监测技术包括：感温电缆式、热敏电阻式、光纤感温式、红外热像温度检测技术。除了温度和气体检测之外，通过电磁原理的电线电缆故障探测和火灾监测技术也有广泛的研究与应用。以剩余电流动作保护装置在防止电缆火灾中的应用为例，它利用电流互感器检测线路相间电流差异，实现接地故障或漏电的检测，具有较好的效果。然而受原理所限，它只能处理部分电气火灾的隐患，而且对探测器的安装具有特殊的要求。此外，它也是简单基于阈值判断的开关量报警装置，阈值需要根据经验值来设置，这也带来了误报漏报的危险。早期火灾算法多利用单一传感器对火灾信号进行监测，当发现传感器所监测的信号大于所设的阈值时，通常认为此时可能发生火灾，便立即发出警报报警信号。这种预测算法易于理解且算法容易实现，在实际工程中较少的发生故障，便于检修。但这种算法自身也有很多不足，例如易受到环境的干扰和噪声的影响，抗干扰能力差等不足，因此，容易出现较高的误报率。早期的火灾探测器使用开关量探测报警方式，在应用过程中不可避免地会遇到由于干扰引起的误报警问题，由此造成的经济和人力上的巨大损失也是非常令人心痛的。如何提高探测器抗干扰能力，降低误报率，成为火灾探测报警
的重要研究课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供多物理融合火灾监控系统及其预测火灾发生概率的方法，解决现有技术利用单一传感器对火灾信号进行监测，其易受到环境的干扰和噪声的影响，并且抗干扰能力差，从而导致容易出现较高的误报率的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：多物理融合火灾监控系统，包括：点型感烟探测器和点型感温探测器，所述点型感烟探测器和所述点型感温探测器安装于户内电缆沟；线型光束感烟探测器，所述线型光束感烟探测器安装于户外电缆沟；吸气式感烟火灾探测器，所述吸气式感烟火灾探测器安装于电缆竖井内；缆式线型感温探测器，所述缆式线型感温探测器安装于动力电缆上；缆式多点型温度探测器，所述缆式多点型温度探测器安装于电缆终端；就地模块，所述点型感烟探测器、所述点型感温探测器、所述线型光束感烟探测器和所述缆式线型感温探测器分别通过二总线与所述就地模块连接，所述吸气式感烟火灾探测器和所述缆式多点型温度探测器分别通过RS485总线与所述就地模块连接；第一站控层交换机，所述就地模块通过光纤网络与所述第一站控层交换机连接；电缆火灾监控预警系统服务器，所述第一站控层交换机通过以太网与所述电缆火灾监控预警系统服务器连接。进一步地，还包括：可见光摄像机，所述可见光摄像机安装于沟道内；交换机，所述交换机通过以太网与所述可见光摄像机连接；第二站控层交换机，所述交换机通过光纤网络与所述第二站控层交换机连接，并且所述第二站控层交换机通过以太网与所述电缆火灾监控预警系统服务器连接。进一步地，还包括：干粉灭火装置，所述干粉灭火装置分别安装于电缆竖井内，所述干粉灭火装置通过RS485总线与所述就地模块连接。多物理融合火灾监控系统的预测火灾发生概率的方法，包括以下步骤：步骤1：传感器数据依次进行初始化、去噪、以及归一化，具体为：式中，Aj表示传感器的输出值经过归一化的结果；xj表示传感器第j个输出数据；LIj表示归一化的阈值，即为火灾预测中的第j个输出数据大于阈值时，归一化结果为1；FMj表示基准门限，为归一化的限幅值；k为环境修正补偿值；步骤2：特征层初始化，选取随机的输入权值β和输出目标T，形成输入矩阵H，于是输入权值β的表达式为：β＝H*T式二；步骤3：特征层数据批处理，通过初始化后，进行权值的迭代，K为输出矩阵，具体为：步骤4：决策层融合的输入为特征层的输出，通过以下合成算法进行最终的判决，具体为：式中m1和m2为两个传感器输出判定数据；X和Y表示输入样本，Z表示输出样本；步骤5：如果融合结果大于设定阈值，即判决发生火灾，报警；否则，重复步骤1-4。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术多物理融合火灾监控系统结构简单、设计科学合理，使用方便，针对电缆的不同环境，在户内电缆沟安装点型感烟探测器和点型感温探测器、在户外电缆沟安装线型光束感烟探测器、在电缆竖井安装吸气式感烟火灾探测器、在动力电缆上安装缆式线型感温探测器、在电缆终端安装缆式多点型温度探测器，通过多类型火灾探测技术实现不同区域的火灾监控。在沟道内安装可见光摄像机，系统可实现对日常无法巡视区域，如充油设备区电缆沟等密闭区域的有效监视。在系统正常运行时，火灾探测器能够获取监测区域的烟、温及环境信息，并根据环境信息实时做出反应。当被监测区域发生火灾险情时，会主动弹出报警窗口。本专利技术多物理融合火灾监控系统的预测火灾发生概率的方法，一般的多传感器信息融合传感器所输出的数据多是直接的物理量，也就是说传感器的数据可直接应用在特征层或决策层融合上而不用单独的再进行信息层的融合。信息层融合技术专门用于火灾预测，是结合火灾特征，利用其独特的三层结构，对数据进行更加精确的预处理，更加清晰的处理多传感器所采集的信息。这样有利于发挥各个传感器的优势，降低融合中数据处理的复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多物理融合火灾监控系统，其特征在于，包括：点型感烟探测器和点型感温探测器，所述点型感烟探测器和所述点型感温探测器安装于户内电缆沟；线型光束感烟探测器，所述线型光束感烟探测器安装于户外电缆沟；吸气式感烟火灾探测器，所述吸气式感烟火灾探测器安装于电缆竖井内；缆式线型感温探测器，所述缆式线型感温探测器安装于动力电缆上；缆式多点型温度探测器，所述缆式多点型温度探测器安装于电缆终端；就地模块，所述点型感烟探测器、所述点型感温探测器、所述线型光束感烟探测器和所述缆式线型感温探测器分别通过二总线与所述就地模块连接，所述吸气式感烟火灾探测器和所述缆式多点型温度探测器分别通过RS485总线与所述就地模块连接；第一站控层交换机，所述就地模块通过光纤网络与所述第一站控层交换机连接；电缆火灾监控预警系统服务器，所述第一站控层交换机通过以太网与所述电缆火灾监控预警系统服务器连接。

【技术特征摘要】
1.多物理融合火灾监控系统，其特征在于，包括：点型感烟探测器和点型感温探测器，所述点型感烟探测器和所述点型感温探测器安装于户内电缆沟；线型光束感烟探测器，所述线型光束感烟探测器安装于户外电缆沟；吸气式感烟火灾探测器，所述吸气式感烟火灾探测器安装于电缆竖井内；缆式线型感温探测器，所述缆式线型感温探测器安装于动力电缆上；缆式多点型温度探测器，所述缆式多点型温度探测器安装于电缆终端；就地模块，所述点型感烟探测器、所述点型感温探测器、所述线型光束感烟探测器和所述缆式线型感温探测器分别通过二总线与所述就地模块连接，所述吸气式感烟火灾探测器和所述缆式多点型温度探测器分别通过RS485总线与所述就地模块连接；第一站控层交换机，所述就地模块通过光纤网络与所述第一站控层交换机连接；电缆火灾监控预警系统服务器，所述第一站控层交换机通过以太网与所述电缆火灾监控预警系统服务器连接。2.根据权利要求1所述的多物理融合火灾监控系统，其特征在于，还包括：可见光摄像机，所述可见光摄像机安装于沟道内；交换机，所述交换机通过以太网与所述可见光摄像机连接；第二站控层交换机，所述交换机通过光纤网络与所述第二站控层交换机连接，并且所述第二站控层交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱辉，胡忠日，荣建忠，钟波，
申请(专利权)人：公安部四川消防研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51