【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑火场救援与事故调查，具体涉及一种针对大型公共建筑火场温度信息获取方法与系统。
技术介绍
1、随着人们经济活动范围与程度的不断增加，城市建筑特别是大型公共建筑种类与密度也随之增加，使得建筑物火灾问题日益凸显。大型公共建筑火灾发生时，高效的人员疏散、指挥灭火与救援是防止灾害进一步扩大的关键所在。
2、然而，火场信息不明是制约火场有效救援与快速指挥疏散的主要障碍，同时也是造成消防人员伤亡的主要原因，特别是建筑空间温度-烟气流场分布状态直接决定了最佳救援与疏散通道选取，同时实时获取的火场温度-烟气信息也是后续火灾事故调查的可靠依据。相关研究显示，火灾环境下温度场与烟气流场有较好的重叠对应关系，因此将建筑火场二维温度数据实时呈现至救援指挥中心，必然可以为火场有效救援、快速指挥疏散以及后续事故调查提供到很大的帮助。
3、目前，建筑火场温度数据的获取主要基于测温传感器实测与火场数值模型模拟计算两种手段来实现，前者的优势在于获取数据精度高、数据时效性好，能够实时反映火场的真实状态，但局限于一维点数据的获取；后者的优势在于可以在火灾发生之前对灾情进行模拟演化，从全局的角度获取更加全面的火场温度数据，但时效性差，不能支撑火灾时的救援与疏散指挥。由此可见目前关于建筑空间火场温度数据的获取技术，不能实现二维全局化与数据实时化呈现的兼顾。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本专利技术提出了一种建筑空间火场温度信息获取方法与系统，能够实现二维全局化与数据实时
2、为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种建筑空间火场温度信息获取方法与系统与装置，包括以下步骤：
3、针对待测建筑，进行火灾风险分析；
4、根据火灾风险分析的结果，构建fds火灾动力学仿真模型，获取温度场分布数据；
5、通过神经网络对温度场分布数据的离散温度数据进行拟合，确定离散温度数据在空间坐标上的函数映射关系；根据函数映射关系，对函数在声波路径上进行局部积分，获取每条声波路径射线的飞渡时间；
6、对待测建筑空间的重建横纵截面进行网格划分，并求得声波路线通过每个网格单元的距离；
7、根据飞渡时间和距离，构建声波飞度方程矩阵；求解声波飞度方程矩阵，获取每个网格单元的平均温度数据；根据平均温度数据求解重建温度数据。
8、优选地，还包括：
9、通过对重建温度数据和fds火灾动力学仿真模型数据进行误差分析，对比分析不同重建方案下的重建效果，确定被测建筑空间的重建横纵截面的最优重建方案，测量待测建筑的真实温度。
10、优选地，所述最优重建方案包括横纵截面的选择、截面位置、网格划分、声波收发器布置、路径选择以及重建算法。
11、优选地，所述通过神经网络对温度场分布数据的离散温度数据进行拟合包括获取高拟合度的4维分布函数t＝g(x,y,z)；其中，x，y，z是通过fds火灾动力学仿真获得的基础温度数据的空间坐标，g代表离散的基础温度数据在空间坐标上的函数映射关系。
12、优选地，所述获取每条声波路径射线的飞渡时间，包括以下步骤：
13、对4维分布函数t＝g(x,y,z)在声波射线上的积分，计算数值模拟条件下每条声波射线的声波飞渡时间τtof,i；
14、计算每条声波射线经过截面上每个网格的距离wij，形成一个m×n的矩阵a：
15、
16、其中，m为有效声波射线数，n为截面划分的网格数。
17、优选地，根据平均温度数据求解重建温度数据，对重建温度数据和fds火灾动力学仿真模型数据进行误差分析，对比分析不同重建方案下的重建效果，包括以下步骤：
18、构建声学ct的大型稀疏矩阵方程c，采用联合代数重建算法对该方案下的大型稀疏矩阵方程进行求解：
19、
20、其中，fn为声慢，声波射线通过每个网格平均速度的倒数，(m/s)-1，τm为m条声波射线的声波飞渡时间；
21、通过对求解重建数据的转化以及插值处理，实现对所选横纵截面的平面温度场重建；
22、通过对重建温度数据与基础温度数据进行均方根、平均以及相关性系数的误差分析，来分析所选取的横纵截面的网格划分、声波收发器数目与布置、声波路径、重建算法不同重建方案下的重建效果。
23、优选地，还包括一种建筑空间火场温度信息获取方法的系统，包括：
24、数据采集模块，用于针对待测建筑，进行火灾风险分析；
25、数据处理模块，用于根据火灾风险分析的结果，构建fds火灾动力学仿真模型，获取温度场分布数据；通过神经网络对温度场分布数据的离散基础温度数据的进行拟合，确定离散温度数据在空间坐标上的函数映射关系；进而对函数在声波路径上进行局部积分，获取每条声波路径射线的飞渡时间；对待测建筑空间的重建横纵截面进行网格划分，并求得声波路线通过每个网格单元的距离；根据飞渡时间和距离，构建声波飞度方程矩阵；求解声波飞度方程矩阵，获取每个网格单元的平均温度；
26、声波收发器，用于发出声波信号，根据待测建筑的声波收发器布置信息，将发出的声波信号通过多条声波射线传输给每个收发器控制元件；
27、收发器控制元件，用于控制声波收发器依次发出的声波信号。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
29、1.本专利技术通过构建fds火灾动力学仿真模型，通过数值模拟获取温度场基础温度数据并采用神经网络方法进行拟合，得到离散温度数据在空间坐标上的函数映射关系，进而对函数在声波路径上进行局部积分，获得声波飞渡时间，通过动力学仿真软件可以实现不同火灾场景的数值重现，获取重建温度数据。
30、2.首次将声学ct测温技术应用于建筑火场信息数据的获取领域，可以实现建筑火场温度的实时、二维平面获取；通过关键截面的火场温度数据分析，可以快速准确的确定火源位置以及估算建筑火场的烟气层厚度。
31、3.通过对重建平面的温度数据和fds数值模拟温度的数据进行误差分析，确定最优重建方案，获取火场信息，可以为高效的火场救援、疏散指挥以及后续的火灾事故调查提供可靠的数据基础。相对于传统的温度获取装置，更具有重建时效性和全局性。
32、4.构建不同重建方案下的声波飞渡大型病态矩阵方程，采用联合代数重建算法解方程，获取每个像素网格的温度值；利用样条插值算法，完善重建平面的温度数据，实现建筑空间火场温度数据的实时获取与呈现。
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1.一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，所述最优重建方案包括横纵截面的选择、截面位置、网格划分、声波收发器布置、路径选择以及重建算法。
4.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，所述通过神经网络对温度场分布数据的离散温度数据进行拟合包括获取高拟合度的4维分布函数T＝g(x,y,z)；其中，x，y，z是通过FDS火灾动力学仿真获得的基础温度数据的空间坐标，g代表离散的基础温度数据在空间坐标上的函数映射关系。
5.根据权利要求4所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，所述获取每条声波路径射线的飞渡时间，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，根据平均温度数据求解重建温度数据，对重建温度数据和FDS火灾动力学仿真模型数据进行误差分析，对比分析不同重建方案下的重建效果，包
7.一种建筑空间火场温度信息获取方法的系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，所述最优重建方案包括横纵截面的选择、截面位置、网格划分、声波收发器布置、路径选择以及重建算法。
4.根据权利要求1所述的一种建筑空间火场温度信息获取方法，其特征在于，所述通过神经网络对温度场分布数据的离散温度数据进行拟合包括获取高拟合度的4维分布函数t＝g(x,y,z)；其中，x，y，z是...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦恒洁，娄振，高子鹤，柴玲玲，姚浩伟，李森，吴则琪，魏晓鸽，李菲，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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