[發明專利]一種用于建筑安全施工場地的智慧消防方法及系統

有效

• 申請號: 202110354769.3
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112972972B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 譚德雷;尹智華;陳蓉;彭璞;丁穩
• 申請（專利權）人: 湖南現代德雷工程有限公司
• 主分類號: A62C37/40
• 分類號: A62C37/40;G08B17/06
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 孫雪梅

1.一種用于建筑安全施工場地的智慧消防方法，其特征在于，所述方法包括：

利用基于監測位置權重的傳感器部署算法在施工場地部署若干傳感器；

利用所部署的傳感器采集施工場地的環境信息，并將采集到的環境信息發送到施工場地監控主機；

施工場地監控主機接收傳感器所發送的環境信息，并利用結合多源環境信息的火災監測算法進行火災監測；

若監測到施工場地的火災隱患，施工場地監控主機則自動開啟滅火裝置進行噴水；若監測到施工場地已發生火災，施工場地監控主機則利用結合優化算法的疏散路徑計算方法計算并廣播施工場地的人員疏散路徑，同時進行火災報警；

所述傳感器監測位置權重的計算方法，包括：

將傳感器部署區域進行網格化處理，從而將傳感器部署區域轉換為m個x*y大小的網格，其中傳感器部署區域的長為mx，寬為my；并將第(i，j)個網格的位置權重設置為W_i，j，其中(i，j)表示網格的坐標；

基于網格內對象發生火災事件的概率P_i，j、火災事件發生后造成的損失成本C_ij計算網格的位置權重，其中網格內對象發生火災事件的概率取決于網格內電器對象以及電線的數目，其中n_i，j為第(i，j)個網格內的電器對象以及電線的數目，∑n_i，j為傳感器部署區域內的電器對象以及電線的總數；

所述第(i，j)個網格的位置權重W_i，j計算公式為：

W_i，j＝S_i，j*P_i，j

對第(i，j)個網格的位置權重W_i，j進行標準化處理：

其中：

W′_i，j為標準化處理后的第(i，j)個網格的位置權重；

所述利用基于監測位置權重的傳感器部署算法進行傳感器部署，包括：

計算第(i，j)個網格的傳感器感知可靠度R(i，j)：

其中：

(p，q)為傳感器的坐標位置；

P為在傳感器部署區域內所放置的傳感器個數；

r為傳感器的感知半徑；

β為調節參數，將其設置為1.2；

將P個傳感器隨機部署在m個網格區域中，并計算每次放置后區域感知精度：

選取區域感知精度最高的傳感器部署方案，進行傳感器部署區域的傳感器部署；

所述利用所部署的傳感器采集施工場地的環境信息，包括：

溫度和濕度監測傳感器利用溫度監測元件以及電阻式濕度監測元件對施工場地的環境信息進行監測，并將監測到的環境數字信號以40Bit/ms的速度發送到單片機，單片機將接收到的環境數字信號轉換為模擬信號，并將模擬信號發送到施工場地監控主機；

煙霧監測傳感器的構成材料為二氧化錫氣敏材料，當所述煙霧監測傳感器接觸到煙霧時，則會引起電導率的改變，其中煙霧濃度越大，電導率越大，并將煙霧監測傳感器的實時電阻率發送到施工場地監控主機；

所述利用結合多源環境信息的火災監測算法進行火災監測，包括：

1)計算同一傳感器部署區域中不同傳感器監測值的差值：

Diff＝|C₁-C₂|+|C₃-C₄|

其中：

C₁，C₂為溫度監測傳感器監測值；

C₃，C₄為濕度監測傳感器監測值；

2)計算區域的溫度以及濕度特征值F₁：

其中：

T₁為設置的區域溫度以及濕度閾值；

3)計算區域的煙霧特征值F₂：

其中：

C₅，C₆為煙霧監測傳感器電阻率；

T₁為設置的區域電阻率閾值；

4)根據區域的特征值F＝F₁+F₂，若T₃＜F＜T₄，則認為該區域存在火災隱患，F≥T₄，則認為該區域存在火災事件，其中T₃為設置的區域火災隱患監測閾值，T₄為設置的區域火災監測閾值；

所述利用結合優化算法的疏散路徑計算方法計算并廣播施工場地的人員疏散路徑，包括：

若監測到施工場地的火災隱患，施工場地監控主機則自動開啟滅火裝置進行噴水；若監測到施工場地已發生火災，施工場地監控主機則利用結合優化算法的疏散路徑計算方法計算并廣播施工場地的人員疏散路徑，同時進行火災報警；

所述結合優化算法的疏散路徑計算方法流程為：

1)利用柵格標識法對施工場地進行空間結構劃分，其中柵格的節點為施工場地內部的節點，節點之間的有效連線為施工場地的通道；

2)計算節點的靜態信息以及動態信息，所述節點N_i的靜態信息為節點的坐標信息(x_i，y_i)，所述節點N_i的動態信息為(T，r_i，t_i，c_i)，其中T為火災發生過程中的時間節點，r_i為節點N_i中的人員數量，t_i為節點附近的溫度，c_i為節點附近的一氧化碳濃度；

3)初始化算法迭代次數為N，以及初始時間T₀，對于在不同節點人群，計算并廣播不同的人員疏散路徑；

4)利用基于火災指數的啟發函數計算疏散人員在不同正常節點間移動的概率，所述基于火災指數的啟發函數為：

其中：

f_ij(T)為在時間T時，從正常節點i移動到正常節點j的啟發函數值，啟發函數值越高，即說明選擇這條路徑的概率越大；

p_ij(T)為在時間T時，正常節點i到正常節點j之間通道的溫度影響系數；

q_ij(T)為在時間T時，正常節點i到正常節點j之間通道的一氧化碳濃度影響系數；

L_ij為正常節點i到正常節點j之間的通道長度；

δ_ij為正常節點i到正常節點j之間的通行阻礙系數；

v為疏散人員在正常情況下的行走速度；

v_ij為疏散人員在正常節點i到正常節點j之間的行走速度；

ρ為啟發函數因子；

重復該步驟，直到所有人員均完成火災現場的疏散，得到人員疏散路徑，并記錄此時的時間T′；

5)判斷此時是否達到算法迭代次數N，若達到，則計算N種人員疏散路徑的疏散時間T′-T₀，選取其中疏散時間最少的人員疏散路徑進行廣播；若未達到，則返回步驟4)。