[發(fā)明專利]一種火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、介質(zhì)及終端

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111322246.7
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114021501B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈曉波;曹朝陽;俞天一;叢北華;周鋒;王偉業(yè);劉海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/27;G06F30/23;G06N3/048;G06N3/08;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

1.一種火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法，其特征在于，所述火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法包括：

利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件針對特定場景構(gòu)建火災(zāi)數(shù)值模型，并進(jìn)行不同工況火災(zāi)情景模擬；并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立火災(zāi)溫度場和關(guān)鍵影響因素之間的映射關(guān)系；

通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建火災(zāi)表征參量、關(guān)鍵影響因素與火災(zāi)溫度場之間的深度關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)溫度場的預(yù)測；

所述火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法包括以下步驟：

步驟一，篩選得到火災(zāi)溫度場的表征參量和關(guān)鍵影響因素；

步驟二，針對特定場景構(gòu)建火災(zāi)數(shù)值模型并利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件開展大量不同工況火災(zāi)情景模擬，獲得基于步驟一所篩選物理量的數(shù)據(jù)集和/或數(shù)據(jù)庫；

步驟三，將所述數(shù)據(jù)集和/或數(shù)據(jù)庫分為訓(xùn)練集和測試集；

步驟四，將所述訓(xùn)練集用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立火災(zāi)溫度場表征參數(shù)和影響因素之間的映射關(guān)系；

步驟五，將訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于所述測試集，驗(yàn)證模型預(yù)測精度；

步驟六，若模型預(yù)測精度未達(dá)到要求，則重復(fù)步驟二～步驟五，直至預(yù)測精度滿足要求；若預(yù)測精度滿足要求，則將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保存，進(jìn)行步驟七；

步驟七，將驗(yàn)證后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于新的火災(zāi)溫度場重構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法，其特征在于，步驟一中，所述篩選得到火災(zāi)溫度場的表征參量和關(guān)鍵影響因素，包括：

(1)在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件構(gòu)建的模型內(nèi)隨機(jī)設(shè)置溫度監(jiān)測點(diǎn)，獲得各監(jiān)測點(diǎn)在起火后隨時(shí)間變化的溫度曲線，選取特征溫度信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出；

(2)在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件構(gòu)建的空間內(nèi)所選定的固定溫度測點(diǎn)在模擬時(shí)間內(nèi)測得的最高溫度為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸入；

(3)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件所測得的煙氣層高度數(shù)據(jù)中，煙氣穩(wěn)定后的時(shí)段內(nèi)的煙氣平均高度作為輸入的煙氣特征值，并對所有數(shù)據(jù)做歸一化處理，統(tǒng)一量綱；

識(shí)別火災(zāi)影響因素，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)與實(shí)際情況劃定火災(zāi)影響因素的數(shù)值范圍，使得模擬工況更加接近實(shí)際火災(zāi)場景；其中，所述火災(zāi)溫度場的表征參量包括：房間內(nèi)任意點(diǎn)最高溫度、溫度變化率、輻射通量以及房間內(nèi)煙氣層厚度；所述關(guān)鍵影響因素包括：火源熱釋放速率、燃燒器的數(shù)量、火源面積、火源位置、房間具體分布情況、房間通風(fēng)口位置以及尺寸；所述房間分布情況包括所包括的房間數(shù)、各房間的長寬高以及相對位置；

所述火源功率在500～1000kw/m²內(nèi)隨機(jī)取值；所述火源面積在0.5～1m²的范圍內(nèi)隨機(jī)取值；所述燃燒器表面溫度在500～1000℃范圍內(nèi)隨機(jī)取值；所述燃燒器的數(shù)量不少于一個(gè)，位置為房間內(nèi)外任意位置，火源面積為所有燃燒表面面積之和；所述房間主要通風(fēng)為門窗，門尺寸為1m*1.9m，窗尺寸為0.5m*0.5m；所述房間的通風(fēng)口包括各房間之間以及房間與外界的門窗；所述火源的位置在房間地面上的任意位置，火源高度固定；所述煙氣高度取煙氣層穩(wěn)定后煙氣平均高度；所述室內(nèi)溫度檢測器的位置是在房間內(nèi)部空間的任意位置隨機(jī)選取，溫度數(shù)值由計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件監(jiān)測記錄。

3.如權(quán)利要求1所述火災(zāi)溫度場重構(gòu)方法，其特征在于，步驟二中，所述數(shù)據(jù)集和/或數(shù)據(jù)庫所使用的溫度數(shù)據(jù)使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬過程中該監(jiān)測位置所記錄的最高溫度；此溫度一定是火災(zāi)整個(gè)發(fā)展階段過程中該點(diǎn)的最高溫度；

步驟三中，將所述數(shù)據(jù)集和/或數(shù)據(jù)庫分為訓(xùn)練集和測試集，包括：

訓(xùn)練集與測試集的劃分不由人為劃分，由python工具完成，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行隨機(jī)劃分，并通過random_state語句固定驗(yàn)證集。