本發(fā)明涉及消防，尤其涉及一種基于多維傳感的自動滅火裝置控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，自動滅火裝置已廣泛應(yīng)用于公共建筑、工業(yè)建筑等場所，對保障人員安全和減少財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義?，F(xiàn)有的自動滅火裝置通常通過單一類型的傳感器進(jìn)行火災(zāi)檢測，如溫度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯?，并在檢測到火災(zāi)時(shí)自動啟動滅火執(zhí)行單元。然而，這些系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些局限性。

2、現(xiàn)有自動滅火裝置的弊端主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，大多數(shù)系統(tǒng)僅依賴單一類型的傳感器進(jìn)行火災(zāi)檢測，導(dǎo)致在復(fù)雜環(huán)境下的檢測準(zhǔn)確性不足。其次，現(xiàn)有系統(tǒng)在控制滅火執(zhí)行單元時(shí)，未能充分考慮火源的具體參數(shù)，如火源直徑和燃燒物的熱釋放速率，導(dǎo)致滅火介質(zhì)的噴射路徑和劑量不夠精準(zhǔn)，影響滅火效率。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)在調(diào)節(jié)噴射壓力和流量時(shí)，缺乏對實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)整機(jī)制，無法根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的動態(tài)變化及時(shí)優(yōu)化滅火策略。因此，如何實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制，提高滅火效率，成為了亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于多維傳感的自動滅火裝置控制方法、計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其主要目的在于實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于多維傳感的自動滅火裝置控制方法，包括：

3、接收自動控制指令，基于所述自動控制指令確認(rèn)出自動控制環(huán)境，其中，自動控制環(huán)境包括火災(zāi)檢測單元、數(shù)據(jù)分析單元及滅火執(zhí)行單元，且所述火災(zāi)檢測單元包括溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷皥D像采集器；

4、確認(rèn)基于火災(zāi)檢測單元獲取環(huán)境溫度及環(huán)境圖像后，將環(huán)境圖像傳輸至數(shù)據(jù)分析單元，基于數(shù)據(jù)分析單元所接收到的環(huán)境圖像及預(yù)構(gòu)建的圖像識別算法獲取火源參數(shù)，其中，火源參數(shù)包括火源直徑、燃燒物種類及燃燒物的熱釋放速率；

5、分別基于火源參數(shù)、預(yù)構(gòu)建的火焰高度計(jì)算公式及預(yù)構(gòu)建的虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)火焰高度及目標(biāo)虛點(diǎn)源高度；

6、利用目標(biāo)虛點(diǎn)源高度、環(huán)境溫度及預(yù)構(gòu)建的火焰水平伸長量關(guān)系式計(jì)算目標(biāo)火焰水平伸長量，匯總目標(biāo)火焰高度、目標(biāo)虛點(diǎn)源高度及目標(biāo)火焰水平伸長量，得到準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)；

7、對準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到火源三維節(jié)點(diǎn)；

8、基于所述火源三維節(jié)點(diǎn)及預(yù)構(gòu)建的消防管道網(wǎng)，確定預(yù)構(gòu)建滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)的傳輸路徑，基于所述傳輸路徑在數(shù)據(jù)分析單元中生成控制指令；

9、確認(rèn)滅火執(zhí)行單元接收到來自數(shù)據(jù)分析單元的控制指令后，基于所述控制指令在滅火執(zhí)行單元中識別目標(biāo)執(zhí)行單元，利用目標(biāo)執(zhí)行單元根據(jù)所述傳輸路徑噴射存儲在滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)，且實(shí)時(shí)獲取噴射壓力；

10、基于噴射壓力及預(yù)構(gòu)建的穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式計(jì)算穩(wěn)壓閥門開度，根據(jù)穩(wěn)壓閥門開度調(diào)節(jié)滅火執(zhí)行單元中閥門的開度，實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制。

11、可選地，所述確認(rèn)基于火災(zāi)檢測單元獲取環(huán)境溫度及環(huán)境圖像，包括：

12、利用溫度傳感器及煙霧傳感器實(shí)時(shí)獲取采集環(huán)境溫度及采集煙霧濃度，確認(rèn)采集環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)的溫度閾值且采集煙霧濃度大于預(yù)設(shè)的煙霧濃度閾值，且確認(rèn)利用火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到預(yù)設(shè)的火焰信息后，以采集環(huán)境溫度為環(huán)境溫度，利用圖像采集器采集環(huán)境圖像。

13、可選地，所述基于數(shù)據(jù)分析單元所接收到的環(huán)境圖像及預(yù)構(gòu)建的圖像識別算法獲取火源參數(shù)，包括：

14、利用所述圖像識別算法，在數(shù)據(jù)分析單元所接收到的環(huán)境圖像中提取出火源區(qū)域圖像，識別出火源區(qū)域圖像的外接圓，得到火源范圍外接圓，獲取火源范圍外接圓的直徑，得到范圍直徑；

15、分別獲取環(huán)境圖像的圖像分辨率及圖像采集器的攝像頭焦距，利用范圍直徑、圖像分辨率及攝像頭焦距獲取火源直徑；

16、對環(huán)境圖像進(jìn)行識別，得到燃燒物種類，利用燃燒物種類在預(yù)構(gòu)建的燃燒物特征數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，得到燃燒物的熱釋放速率；

17、匯總火源直徑、燃燒物種類及燃燒物的熱釋放速率，得到火源參數(shù)。

18、可選地，所述分別基于火源參數(shù)、預(yù)構(gòu)建的火焰高度計(jì)算公式及預(yù)構(gòu)建的虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)火焰高度及目標(biāo)虛點(diǎn)源高度，包括：

19、利用火源參數(shù)及預(yù)構(gòu)建的火焰高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)火焰高度，其中，火焰高度計(jì)算公式如下：

20、h＝-1.02d+0.235q2/5

21、其中，h表示目標(biāo)火焰高度，d表示火源直徑，q表示燃燒物的熱釋放速率；

22、利用火源參數(shù)及預(yù)構(gòu)建的虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)虛點(diǎn)源高度，其中，虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式如下：

23、z0＝-1.02d+0.083q2/5

24、其中，z0表示目標(biāo)虛點(diǎn)源高度。

25、可選地，所述火焰水平伸長量關(guān)系式，如下所示：

26、

27、其中，l表示目標(biāo)火焰水平伸長量，t0表示環(huán)境溫度。

28、可選地，所述對準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到火源三維節(jié)點(diǎn)，包括：

29、構(gòu)建三維坐標(biāo)系，其中，三維坐標(biāo)系中包括水平橫向、水平縱向和垂直方向，將準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)中的目標(biāo)火焰水平伸長量分別向水平橫向及水平縱向進(jìn)行投影，得到投影橫向值及投影縱向值，計(jì)算準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)中目標(biāo)火焰高度及目標(biāo)虛點(diǎn)源高度的和，得到火焰蔓延高度；

30、基于投影橫向值、投影縱向值及火焰蔓延高度獲取火源三維節(jié)點(diǎn)，其中，火源三維節(jié)點(diǎn)如下所示：

31、j＝(x,y,z)

32、其中，j表示火源三維節(jié)點(diǎn)，x,y,z分別為投影橫向值、投影縱向值及火焰蔓延高度。

33、可選地，所述基于所述火源三維節(jié)點(diǎn)及預(yù)構(gòu)建的消防管道網(wǎng)，確定預(yù)構(gòu)建滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)的傳輸路徑，包括：

34、利用火源三維節(jié)點(diǎn)及滅火介質(zhì)儲存裝置，在所述消防管道網(wǎng)中檢索出多個(gè)初始傳輸路徑，對多個(gè)初始傳輸路徑中每一個(gè)初始傳輸路徑均執(zhí)行如下操作：

35、獲取初始傳輸路徑的管道長度，基于管道長度計(jì)算沿程壓力損失，計(jì)算公式如下所示：

36、

37、其中，δp表示沿程壓力損失，γ表示管道的摩擦阻力系數(shù)，q表示管道內(nèi)滅火介質(zhì)的工況流量，d表示管道內(nèi)徑，t2表示進(jìn)口滅火介質(zhì)的熱力學(xué)溫度，t1表示標(biāo)況的熱力學(xué)溫度，ρ表示管道內(nèi)滅火介質(zhì)的工況密度，s表示管道長度；

38、獲取初始傳輸路徑中管道附件數(shù)量，基于管道附件數(shù)量計(jì)算管道附件整體壓力損失，計(jì)算公式如下所示：

39、

40、其中，δpg表示管道附件整體壓力損失，n表示管道附件數(shù)量，ρf表示管路內(nèi)滅火介質(zhì)的標(biāo)況密度，p2a,i表示第i個(gè)管路附件進(jìn)口的絕對壓力，qf表示管路附件整體通過的標(biāo)況流量，t2f表示第一個(gè)管路附件進(jìn)口滅火介質(zhì)的熱力學(xué)溫度，ρa(bǔ)表示管路內(nèi)空氣的標(biāo)況密度，p2f表示進(jìn)口滅火介質(zhì)的絕對壓力，t2a,i表示第i個(gè)管路附件進(jìn)口空氣的熱力學(xué)溫度，qa,i表示第i個(gè)管路附件通過的標(biāo)況流量，δpa,i表示第i個(gè)管路附件使用空氣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的前后壓差；

41、基于沿程壓力損失及管道附件整體壓力損失計(jì)算初始傳輸路徑的壓力總損失，計(jì)算公式如下：

42、

43、其中，δpt表示初始傳輸路徑的壓力總損失，ω均為預(yù)設(shè)的系數(shù)；

44、匯總壓力總損失，得到壓力總損失集，利用所述壓力總損失集確認(rèn)出滅火介質(zhì)的傳輸路徑，其中，壓力總損失集中最小的壓力總損失所對應(yīng)的初始傳輸路徑為所述滅火介質(zhì)的傳輸路徑。

45、可選地，所述利用目標(biāo)執(zhí)行單元根據(jù)所述傳輸路徑噴射存儲在滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)之前，包括：

46、利用火源三維節(jié)點(diǎn)計(jì)算目標(biāo)執(zhí)行單元的方位角，計(jì)算公式如下所示：

47、

48、其中，α表示方位角，目標(biāo)執(zhí)行單元的初始位置坐標(biāo)為(x1，y1，z1)；

49、利用火源三維節(jié)點(diǎn)計(jì)算目標(biāo)執(zhí)行單元的俯仰角，計(jì)算公式如下所示：

50、

51、其中，β表示俯仰角；

52、基于方位角及俯仰角調(diào)整目標(biāo)執(zhí)行單元。

53、可選地，所述基于噴射壓力及預(yù)構(gòu)建的穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式計(jì)算穩(wěn)壓閥門開度，根據(jù)穩(wěn)壓閥門開度調(diào)節(jié)滅火執(zhí)行單元中閥門的開度，包括：

54、利用噴射壓力及預(yù)構(gòu)建的穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式計(jì)算穩(wěn)壓閥門開度；

55、其中，穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式如下：

56、

57、其中，θ表示穩(wěn)壓閥門開度，kp、ki、kd分別表示比例、積分、微分控制系數(shù)，pset表示設(shè)定壓力，p表示噴射壓力，t表示時(shí)間；

58、利用穩(wěn)壓閥門開度生成閥門調(diào)節(jié)信號；

59、利用閥門調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)滅火執(zhí)行單元中閥門的開度。

60、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種基于多維傳感的自動滅火裝置控制系統(tǒng)，包括：

61、火災(zāi)感知模塊，用于接收自動控制指令，基于所述自動控制指令確認(rèn)出自動控制環(huán)境，其中，自動控制環(huán)境包括火災(zāi)檢測單元、數(shù)據(jù)分析單元及滅火執(zhí)行單元，且所述火災(zāi)檢測單元包括溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷皥D像采集器；

62、參數(shù)分析模塊，用于確認(rèn)基于火災(zāi)檢測單元獲取環(huán)境溫度及環(huán)境圖像后，將環(huán)境圖像傳輸至數(shù)據(jù)分析單元，基于數(shù)據(jù)分析單元所接收到的環(huán)境圖像及預(yù)構(gòu)建的圖像識別算法獲取火源參數(shù)，其中，火源參數(shù)包括火源直徑、燃燒物種類及燃燒物的熱釋放速率，分別基于火源參數(shù)、預(yù)構(gòu)建的火焰高度計(jì)算公式及預(yù)構(gòu)建的虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)火焰高度及目標(biāo)虛點(diǎn)源高度，利用目標(biāo)虛點(diǎn)源高度、環(huán)境溫度及預(yù)構(gòu)建的火焰水平伸長量關(guān)系式計(jì)算目標(biāo)火焰水平伸長量，匯總目標(biāo)火焰高度、目標(biāo)虛點(diǎn)源高度及目標(biāo)火焰水平伸長量，得到準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)，對準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到火源三維節(jié)點(diǎn)，基于所述火源三維節(jié)點(diǎn)及預(yù)構(gòu)建的消防管道網(wǎng)，確定預(yù)構(gòu)建滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)的傳輸路徑，基于所述傳輸路徑在數(shù)據(jù)分析單元中生成控制指令；

63、滅火控制模塊，用于確認(rèn)滅火執(zhí)行單元接收到來自數(shù)據(jù)分析單元的控制指令后，基于所述控制指令在滅火執(zhí)行單元中識別目標(biāo)執(zhí)行單元，利用目標(biāo)執(zhí)行單元根據(jù)所述傳輸路徑噴射存儲在滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)，且實(shí)時(shí)獲取噴射壓力，基于噴射壓力及預(yù)構(gòu)建的穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式計(jì)算穩(wěn)壓閥門開度，根據(jù)穩(wěn)壓閥門開度調(diào)節(jié)滅火執(zhí)行單元中閥門的開度，實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制。

64、為了解決上述問題，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

65、存儲器，存儲至少一個(gè)指令；及處理器，執(zhí)行所述存儲器中存儲的指令以實(shí)現(xiàn)上述所述的基于多維傳感的自動滅火裝置控制方法。

66、為了解決上述問題，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有至少一個(gè)指令，所述至少一個(gè)指令被電子設(shè)備中的處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)上述所述的基于多維傳感的自動滅火裝置控制方法。

67、本發(fā)明為解決背景技術(shù)所述問題，本發(fā)明接收自動控制指令，基于所述自動控制指令確認(rèn)出自動控制環(huán)境，其中，自動控制環(huán)境包括火災(zāi)檢測單元、數(shù)據(jù)分析單元及滅火執(zhí)行單元，且所述火災(zāi)檢測單元包括溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷皥D像采集器，可見本發(fā)明考慮了復(fù)雜環(huán)境的檢測準(zhǔn)確性不足，故而集成了溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷皥D像采集器多維度的進(jìn)行火災(zāi)檢測并獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)而，確認(rèn)基于火災(zāi)檢測單元獲取環(huán)境溫度及環(huán)境圖像后，將環(huán)境圖像傳輸至數(shù)據(jù)分析單元，基于數(shù)據(jù)分析單元所接收到的環(huán)境圖像及預(yù)構(gòu)建的圖像識別算法獲取火源參數(shù)，分別基于火源參數(shù)、預(yù)構(gòu)建的火焰高度計(jì)算公式及預(yù)構(gòu)建的虛點(diǎn)源高度計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo)火焰高度及目標(biāo)虛點(diǎn)源高度，可見本發(fā)明在進(jìn)行滅火前充分考慮火源的具體參數(shù)，利用目標(biāo)虛點(diǎn)源高度、環(huán)境溫度及預(yù)構(gòu)建的火焰水平伸長量關(guān)系式計(jì)算目標(biāo)火焰水平伸長量，匯總目標(biāo)火焰高度、目標(biāo)虛點(diǎn)源高度及目標(biāo)火焰水平伸長量，得到準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)，對準(zhǔn)確滅火節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到火源三維節(jié)點(diǎn)，可見本發(fā)明通過火源的具體參數(shù)對火源進(jìn)行精準(zhǔn)定位，確定了火焰在垂直方向可能的蔓延高度及水平方向的延伸范圍，實(shí)現(xiàn)了對火災(zāi)發(fā)展態(tài)勢的三維動態(tài)監(jiān)測，有效解決了傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)因火源定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致滅火效率低下的問題，基于所述火源三維節(jié)點(diǎn)及預(yù)構(gòu)建的消防管道網(wǎng)，確定預(yù)構(gòu)建滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)的傳輸路徑，基于所述傳輸路徑在數(shù)據(jù)分析單元中生成控制指令，可見本發(fā)明通過火源三維節(jié)點(diǎn)及預(yù)構(gòu)建的消防管道網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了滅火介質(zhì)輸送的最優(yōu)化配置。綜合考慮管道長度、附件阻力、溫度修正等因素，計(jì)算出壓力損失最小的傳輸路徑，確保滅火介質(zhì)快速抵達(dá)火源位置，確認(rèn)滅火執(zhí)行單元接收到來自數(shù)據(jù)分析單元的控制指令后，基于所述控制指令在滅火執(zhí)行單元中識別目標(biāo)執(zhí)行單元，利用目標(biāo)執(zhí)行單元根據(jù)所述傳輸路徑噴射存儲在滅火介質(zhì)儲存裝置中的滅火介質(zhì)，且實(shí)時(shí)獲取噴射壓力，可見本發(fā)明通過精準(zhǔn)匹配火源與目標(biāo)執(zhí)行單元的方位角和俯仰角，確保滅火介質(zhì)能夠覆蓋火源，基于噴射壓力及預(yù)構(gòu)建的穩(wěn)壓閥門開度計(jì)算公式計(jì)算穩(wěn)壓閥門開度，根據(jù)穩(wěn)壓閥門開度調(diào)節(jié)滅火執(zhí)行單元中閥門的開度，實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制，可見本發(fā)明通過噴射壓力與預(yù)設(shè)壓力動態(tài)對比，通過kp、ki、kd協(xié)同作用，快速計(jì)算出穩(wěn)壓閥門開度，調(diào)控穩(wěn)壓閥門開度保證滅火介質(zhì)穩(wěn)定、持續(xù)的噴向火源，建立了實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)整機(jī)制，根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的動態(tài)變化及時(shí)優(yōu)化滅火策略。因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對自動滅火裝置的準(zhǔn)確控制。