[發明專利]基于物聯網的建筑物火災預警及火災態勢評估系統及方法

有效

• 申請號: 201710831354.4
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107564231B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 張桂青;田晨璐;田崇翼;薛瑋;孫鴻昌;高修崇;馬國旗
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G08B17/06
• 分類號: G08B17/06;G08B17/10;G08B17/117;G08B31/00;G06N3/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于物聯網的建筑物火災預警及火災態勢評估系統，其特征是：包括智能插座、環境參數采集模塊、電氣參數采集模塊、物聯網節點和云服務器，其中：

所述智能插座具有若干個，設置于被監控區域不同位置，內置溫度傳感器檢測插座溫度，并將檢測的插座溫度發送至所述物聯網節點進行存儲；

所述電氣參數采集模塊，被配置為采集被監控區域的電氣設備的電流、功率、是否缺相和是否漏電的信息，并將采集的信息傳輸給物聯網節點進行存儲；

所述環境參數采集模塊，被配置為檢測被監控區域的環境溫度、光照、智能插座溫度、煙霧和CO₂濃度參數，并將采集的環境參數發送至物聯網節點進行存儲；

所述物聯網節點設置于被監控區域內，被配置為接收智能插座、環境參數采集模塊和電氣參數采集模塊的采集信息并存儲，將其傳輸給云服務器；

所述云服務器，被配置為建立火災預警模型，通過物聯網節點存儲的歷史記錄信息構建建筑物火災發生過程中的建筑物聯網采集的信息樣本，利用該樣本對構建的火災預警模型進行訓練，利用訓練后的模型對實時采集的數據進行火災預警，進行火災態勢評估，發送火災報警；

所述云服務器利用BP神經網絡構建火災預警模型，模型的輸入層單元數為六個，模型的輸入層單元為火災特征信息，模型的輸入層分別為煙霧濃度、CO2濃度、環境溫度、智能插座溫度、電流和漏電流，輸出層單元數為三個，輸出層單元分別為無火災、有火災、不確定，無火災、有火災、不確定作為火災態勢的判斷，隱層單元數為11個；

所述物聯網節點，包括微控制器模塊、無線通信模塊、以太網通信模塊、Flash存儲模塊和電源模塊，其中，微控制器模塊與無線通信模塊、以太網通信模塊、Flash存儲模塊和電源模塊連接，Flash存儲模塊存儲智能插座和環境參數采集模塊、電氣參數采集模塊上傳的信號，構成歷史記錄；

所述系統還包括人員檢測模塊和視頻檢測模塊，采集的數據傳輸給云服務器，所述云服務器利用人員檢測模塊，確定人員位置，結合視頻檢測模塊的視頻，在火災預警時，根據人員的位置計算出到出口的最短疏散路徑，并進行導引；

所述物聯網節點，還被配置為：接收到區域內所有的智能插座溫度值，計算同一節點下所有智能插座之間的溫度差，記為第一溫度差值；計算智能插座溫度值與節點內存儲的歷史溫度平均值的溫差大小，得到第二溫度差值；計算智能插座溫度值與環境模塊當前的檢測環境溫度的溫差大小，得到第三溫度差值；根據所述第一溫度差值與第一預設差值之間關系、所述第二溫度差值與第二預設差值之間的關系及所述第三溫度差值與第三預設差值之間的關系，物聯網節點判斷智能插座是否存在電氣火災隱患，并向智能終端發送報警信號。

2.如權利要求1所述的一種基于物聯網的建筑物火災預警及火災態勢評估系統，其特征是：所述的云服務器提供建筑物火災預警及火災態勢評估系統的輸出和與遠程用戶智能終端無線連接的接口。

3.如權利要求1所述的一種基于物聯網的建筑物火災預警及火災態勢評估系統，其特征是：所述系統還包括設置于被監控區域的燈光導引系統，包括多個指引燈，依據云服務器計算得到的最短疏散路徑進行點亮指引。

4.如權利要求1所述的一種基于物聯網的建筑物火災預警及火災態勢評估系統，其特征是：所述智能插座，包括插座微控制器模塊、電源模塊、溫度檢測模塊、通斷控制模塊和無線通信模塊，其中，所述插座微控制器模塊與溫度檢測模塊、通斷控制模塊及無線通信模塊連接，所述溫度檢測模塊用于檢測插座本體的溫度，并將溫度信號發送至插座微控制器模塊。

5.基于權利要求1-4任一項所述的系統的工作方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)信息采集及預處理，采集與火災有關的環境和電氣參數信息，物聯網節點將終端數據傳輸到云服務器中，提取其中與火災相關的特征信息，分別為煙霧濃度、CO2濃度、環境溫度、智能插座溫度、電流和漏電流并進行分類匯總；

(2)以特征信息為輸入層信息，建立基于神經網絡的火災預警模型，通過歷史記錄信息構建建筑物火災發生過程中的建筑物聯網采集的信息樣本，利用該樣本對火災預警模型進行訓練，利用完成訓練后的模型對實時采集的數據進行火災預警；

(3)輸出結果并完成火災態勢評估，通過物聯網系統發送相對應的評估結果，進行火災報警。