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采用信息融合技術(shù)的消防報(bào)警系統(tǒng)

摘要:介紹了多傳感器信息融合消防報(bào)警系統(tǒng),包括火災(zāi)探測(cè)和消防管理兩部分。根據(jù)“一點(diǎn)發(fā)現(xiàn),多點(diǎn)求證”的原則,利用多傳感器的不同性質(zhì),進(jìn)行多級(jí)別、多方面處理,得到更可靠、更準(zhǔn)確的結(jié)論。并結(jié)合消防管理規(guī)則,構(gòu)建了具有自動(dòng)化指揮的消防報(bào)警系統(tǒng)。采用信息融合技術(shù)的消防報(bào)警系統(tǒng)//吳蓉

關(guān)鍵詞:消防管理;多傳感器;數(shù)據(jù)融合;火災(zāi)監(jiān)瀏;報(bào)警
一、引言

在社會(huì)財(cái)富不斷積累和人民生命價(jià)值不斷提高的今天,如何防止火災(zāi)對(duì)社會(huì)財(cái)富和人民生命安全造成危害已成為當(dāng)前社會(huì)管理者的一大課題。火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程施工很快成為一個(gè)新的熱門行業(yè)。傳統(tǒng)的消防報(bào)警控制系統(tǒng)正朝著高度智能化方向發(fā)展,其共同特點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、誤報(bào)率低、自動(dòng)化程度高。其中信息融合技術(shù)正是體現(xiàn)了這樣一種高度智能化特點(diǎn),它是將來(lái)自系統(tǒng)的多源信息加以智能化合成,產(chǎn)生比單一信息源更精確、更完全的估計(jì)和判斷。它不但可以克服單傳感器的不穩(wěn)定性和局限性,而且可以更全面、更準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)信息。

二、多傳感器數(shù)據(jù)融合的消防報(bào)警模型

具有火災(zāi)探測(cè)功能的傳感器種類很多:煙霧傳感器、溫度傳傳感器、火焰感光傳感器、氣體傳感器和復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器等。在選擇火災(zāi)傳感器時(shí),應(yīng)根據(jù)探測(cè)區(qū)域可能發(fā)生火災(zāi)的原因,火災(zāi)產(chǎn)生的特征來(lái)確定傳感器的類型。比如:在加油站(或油庫(kù))可選擇紅外線傳感器,它對(duì)煙頭(或能引起油庫(kù)起火的火星)較敏感。由于物體在燃燒時(shí)一般都伴有煙、光、溫升、擴(kuò)散輻射和異常氣味等綜合現(xiàn)象發(fā)生,利用多種傳感器各自特點(diǎn)、使用范圍、精度以提供局部現(xiàn)象和信息,再加以綜合做出準(zhǔn)確的判斷,可以為決策者提供較準(zhǔn)確的信息。

多傳感器融合的火災(zāi)探測(cè)是充分利用不同時(shí)間與空間的多模態(tài)信息,采用人工智能技術(shù),對(duì)按時(shí)序獲得的多模態(tài)觀測(cè)信息在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、優(yōu)化綜合和使用,獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述,從而完成所需的決策和估計(jì)任務(wù),得到更可靠、準(zhǔn)確的結(jié)論,使系統(tǒng)獲得比它的各組成部分更優(yōu)越的性能。它必須對(duì)來(lái)自多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)別、多方面、多層次的處理,從而產(chǎn)生新的有意義的信息,而這種信息是任何單一傳感器所無(wú)法獲得的。多傳感器融合消防報(bào)警模型如圖1所示。

多傳感器數(shù)據(jù)融合的消防報(bào)警模型.png

1多傳感器數(shù)據(jù)融合的消防報(bào)警模型


在圖1中,多個(gè)傳感器對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè),得到一組被檢測(cè)區(qū)域的特征量,將這些特征量通過(guò)處理器處理,提取其中的狀態(tài),在融合處理中心根據(jù)一定的融合算法,對(duì)多傳感器進(jìn)行處理,得到一個(gè)較為準(zhǔn)確的處理結(jié)果。從處理對(duì)象的層次上來(lái)分,多傳感器數(shù)據(jù)融合可分為:原始級(jí)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融合3個(gè)層次。原始數(shù)據(jù)級(jí)(又稱像素級(jí))的融合是最低層次的融合,是在采集到的傳感器的原始信息層次上(未經(jīng)處理或只做很小的處理)進(jìn)行融合,在各種傳感器的原始測(cè)報(bào)信息未經(jīng)預(yù)處理之前就進(jìn)行信息的綜合和分析。其優(yōu)點(diǎn)是保持了盡可能多的火災(zāi)信息,其缺點(diǎn)是處理的信息量大,所需時(shí)間長(zhǎng),實(shí)時(shí)性差。

特征級(jí)融合屬于中間層次,兼顧了像素級(jí)和決策級(jí)的優(yōu)點(diǎn)。它利用從傳感器的原始信息中提取的特征信息進(jìn)行綜合分析和處理。一般說(shuō)來(lái),提取的特征信息應(yīng)是像素信息的充分表示量或充分統(tǒng)計(jì)量,然后按特征信息對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、聚集和綜合,包括對(duì)火災(zāi)狀態(tài)信息的分析和火災(zāi)特性分析。它的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了信息壓縮,有利于實(shí)時(shí)處理并提取其中的特征信息。

決策級(jí)融合的優(yōu)缺點(diǎn)正好與原始級(jí)相反,是在高層次上進(jìn)行的,融合的結(jié)果為決策者提供依據(jù)。決策級(jí)融合的優(yōu)點(diǎn)是:具有很高的靈活性,系統(tǒng)對(duì)信息傳輸帶寬要求較低;能有效地融合反映被監(jiān)測(cè)區(qū)各個(gè)側(cè)面的不同類型信息,具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性;通信容量小,抗干擾能力強(qiáng);對(duì)傳感器的依賴性小,傳感器可以是異質(zhì)的;融合中心處理代價(jià)低。

1.信息融合的算法

在實(shí)際的消防報(bào)警系統(tǒng)中,由于各單傳感器的類型不同、特點(diǎn)不同以及各單傳感器所獲得的觀測(cè)維不同等原因,相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型也就不同,但與此同時(shí)多個(gè)傳感器的狀態(tài)向量中又往往具有公共的向量元素,即公共維。所以,在進(jìn)行融合處理算法時(shí),一般有以下一些方法:

(1)基于加權(quán)平均法參數(shù)估計(jì)的目標(biāo)識(shí)別融合;

(2)基于**后驗(yàn)概率的目標(biāo)識(shí)別融合;

(3)基于不確定理論的目標(biāo)識(shí)別融合;

(4)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法;

(5)基于知識(shí)和規(guī)則的方法;

(6)基于SVM理論的目標(biāo)識(shí)別融合法;

(7)基于遺傳算法的融合;

(8)表決法;

(9)粗糙集理論;

(10)多尺度數(shù)據(jù)融合法。

2.多傳感器信息融合報(bào)勢(shì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

多傳感器信息融合的消防報(bào)警系統(tǒng)與單傳感器數(shù)據(jù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)。除了將同源數(shù)據(jù)進(jìn)行組合而得到統(tǒng)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)之外,使用多種傳感器可以提高精度。多傳感器數(shù)據(jù)融合還有許多優(yōu)點(diǎn),包括:可以提高報(bào)警信息的可信度;可以提高系統(tǒng)的可靠性;可以減少獲得相同信息的代價(jià);可以減少火災(zāi)信息獲取時(shí)間,加快對(duì)火災(zāi)信息處理速度。

三、信息融合技術(shù)在消防管理中的運(yùn)用

把多傳感器的信息融合技術(shù)與消防管理相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)消防指揮數(shù)字化,兵力調(diào)動(dòng)優(yōu)先化,資源使用合理化。消防信息管理技術(shù)旨在綜合利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、圖形顯示技術(shù),實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的信息管理。該系統(tǒng)適用于各種不同類型的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),是今后消防報(bào)警控制系統(tǒng)的重要的發(fā)展方向。消防信息管理技術(shù)的功能主要有:

(1)具有對(duì)突發(fā)火警快速顯示定位、分析和響應(yīng)的能力;

(2)可同時(shí)并發(fā)處理多起火警;

(3)數(shù)字化多幅地形圖和組織錄人;

(4)支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng);

(5)支持多種數(shù)據(jù)格式,具有快速處理、顯示和分析大型數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)集合能力;

(6)具有數(shù)據(jù)交互能力,能方便對(duì)原有數(shù)據(jù)的編輯修改;

(7)具備高水準(zhǔn)的地理網(wǎng)絡(luò)分析功能,能根據(jù)報(bào)警點(diǎn)位置,給出到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)**路徑,確定火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)最近消防栓、水源以及周圍重點(diǎn)保護(hù)單位等;

(8)能提供智能決策,根據(jù)著火點(diǎn)情況以及當(dāng)時(shí)氣候條件,提供滅火預(yù)案以及火情分析預(yù)測(cè)等。

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。


綜合化消防管理系統(tǒng).png

2綜合化消防管理系統(tǒng)


其中,多媒體工作站主要功能是控制大屏幕顯示及各種聲光報(bào)警、錄音記錄等。根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合分析結(jié)果,采用雙屏控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖文分屏顯示。前臺(tái)工作站分為接警工作站和業(yè)務(wù)工作站。按業(yè)務(wù)關(guān)系授權(quán)人網(wǎng)權(quán)限接警工作站通過(guò)通信控制器連人城市電話公共網(wǎng)。接受火警電話,啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)人火警受理指令作業(yè)模式,同時(shí)與各消防中隊(duì)相連,實(shí)現(xiàn)對(duì)消防中隊(duì)的實(shí)時(shí)調(diào)度管理。

信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括火警受理指令數(shù)據(jù)庫(kù)和消防地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)?;鹁芾碇噶顢?shù)據(jù)庫(kù)包括消防實(shí)力情況、氣象數(shù)據(jù)、高層建筑情況以及危險(xiǎn)品存放記錄等有關(guān)非空間數(shù)據(jù)。消防地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)能根據(jù)實(shí)戰(zhàn)要求提供4級(jí)消防地圖、廣域消防地圖、接警消防地圖、滅火戰(zhàn)區(qū)地圖和滅火預(yù)案圖,每份地圖均應(yīng)提供道路、水源、消防栓分布、單位位置等相關(guān)的空間數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)把空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與非空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合起來(lái),使得空間與非空間信息連為一體,為專家系統(tǒng)智能決策提供了保證。

專家智能決策系統(tǒng)采用基于模板和知識(shí)工程的火災(zāi)情況分析,在數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)與專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的支持下,通過(guò)對(duì)多傳感器融合信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,運(yùn)用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)當(dāng)前火災(zāi)情況作出判斷,并根據(jù)庫(kù)中的專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)作出消防方案的預(yù)案。

四、結(jié)束語(yǔ)

多傳感器的信息融合技術(shù)早在20世紀(jì)中后期已展開研究,并在軍事領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用,而各種火災(zāi)傳感器是消防報(bào)警系統(tǒng)的耳目,把信息融合技術(shù)運(yùn)用到消防領(lǐng)域,可對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更可靠、更準(zhǔn)確的監(jiān)視。同時(shí),把得到的準(zhǔn)確的信息同消防指揮管理相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)消防指揮自動(dòng)化。因此,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,信息融合技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。


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北京天一滅火器年檢公司,作為經(jīng)過(guò)市局批準(zhǔn)的消防器材定點(diǎn)銷售和服務(wù)企業(yè),擁有專業(yè)的消防設(shè)備和技術(shù)人員,致力于為客戶提供全面、高效的消防解決方案。公司經(jīng)營(yíng)范圍廣泛,涵蓋了消防員裝備、滅火器材、水系統(tǒng)、防火阻燃材料、應(yīng)急照明、消防箱柜等各類消防產(chǎn)品,以及建筑消防設(shè)施檢測(cè)、電氣檢測(cè)、消防系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)等服務(wù)。滅火器作為重要的消防設(shè)備,其有效性直接關(guān)系到火災(zāi)初期撲救的成敗,因此定期進(jìn)行年檢是確保滅火器能...
一、引言     住宅小區(qū)作為居民日常生活的重要場(chǎng)所,其消防安全直接關(guān)系到廣大業(yè)主的生命財(cái)產(chǎn)安全。為確保小區(qū)消防安全無(wú)虞,建立一套科學(xué)、系統(tǒng)、高效的消防維保管理體系至關(guān)重要。本方案旨在通過(guò)細(xì)化消防設(shè)備檢查、滅火器管理、疏散通道維護(hù)、報(bào)警系統(tǒng)維保、聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)、應(yīng)急照明與指示、消防演練組織以及記錄與檔案管理等八大方面,全面提升住宅小區(qū)的消防安全水平。二、消防設(shè)備檢查定期檢查制度:制定并執(zhí)行月度...
一、評(píng)估制度建立依據(jù)消防安全評(píng)估制度的建立,主要依據(jù)國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及地方性消防安全管理規(guī)定,包括但不限于《中華人民共和國(guó)消防法》、《消防安全責(zé)任制實(shí)施辦法》、《社會(huì)單位消防安全標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)定》等。這些法律法規(guī)為消防安全評(píng)估提供了法律基礎(chǔ),確保了評(píng)估工作的合法性、規(guī)范性和有效性,旨在預(yù)防火災(zāi)事故,保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。二、評(píng)估對(duì)象與原則評(píng)估對(duì)象:本制度適用于各類社會(huì)單位,包括但...
消防安全評(píng)估是確保建筑物、場(chǎng)所及其活動(dòng)在面臨火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能夠保持較高安全水平的重要措施。它通過(guò)對(duì)多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的全面檢查與分析,旨在識(shí)別潛在的火災(zāi)隱患,提出改進(jìn)措施,并優(yōu)化現(xiàn)有的消防安全管理體系。以下是消防安全評(píng)估的主要內(nèi)容,涵蓋了從火災(zāi)源頭到應(yīng)急響應(yīng)的全鏈條:1. 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估· 識(shí)別火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源:分析建筑物內(nèi)外可能引發(fā)火災(zāi)的因素,如易燃材料存放、電氣設(shè)備老化、吸煙管理等?!?評(píng)估火災(zāi)蔓延可能性...
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