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基于多 传感器的火灾监测方法及装置

阅读：203发布：2020-11-29

专利汇可以提供基于多传感器的火灾监测方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于多传感器的火灾监测方法和系统，方法包括以下步骤：确定温度量、温度变化量和烟雾浓度的输入量区间；确定不同火灾告警状态的输出量区间；根据输入量区间和输出量区间的划分，构建模糊算法组合规则，确定不同的输入量区间与输出量区间的对应关系；采集环境数据作为输入量数据；判断输入量数据所处的输入量区间，根据当前数据所处输入量区间结合模糊算法组合规则判断对应的输出量区间，根据输出量区间判断当前火灾告警状态。装置包括温度传感器、烟雾传感器、MCU和电源模块；MCU运用上述方法实现火灾监测，采用烟雾浓度和温度传感器组合判断，根据输入量的区间组合实现综合分析判断，提高了判断的准确性和实时性。，下面是基于多传感器的火灾监测方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于多传感器的火灾监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定温度量、温度变化量和烟雾浓度的输入量区间；
S2、确定不同火灾告警状态的输出量区间；
S3、根据输入量区间和输出量区间的划分，构建模糊算法组合规则，确定不同的输入量区间与输出量区间的对应关系；
S4、采集环境中的实时温度量数据、温度变化量数据和烟雾浓度数据作为输入量数据；
S5、判断输入量数据所处的输入量区间，根据当前数据所处输入量区间结合模糊算法组合规则判断对应的输出量区间，根据输出量区间判断当前火灾告警状态。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾检测方法，其特征在于：所述温度量的输入量区间包括正常、潜在高温和高温三个区间。
3.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾监测方法，其特征在于：所述温度变化量的输入量区间包括升温、恒温和降温三个区间。
4.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾监测方法，其特征在于：所述烟雾浓度的输入量区间包括正常、微量烟和浓烟三个区间。
5.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾监测方法，其特征在于：所述输出量区间包括正常、一级告警、二级告警和火灾四个区间。
6.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾监测方法，其特征在于：所述模糊算法组合规则的判断逻辑为若x1k∈A1k，且x2k∈A2k，且x3k∈A3k，则y∈Ck；其中x1k为温度的输入量数据，A1k为温度的输入量区间；x2k为温度变化的输入量数据，A2k为温度变化的输入量区间；所述x3k为烟雾浓度的输入量数据，A3k为烟雾浓度的输入量区间；所述y为输出结果，Ck为输出量区间；k为规则条数。
7.根据权利要求1所述的基于多传感器的火灾监测装置，其特征在于，包括：温度传感器、烟雾传感器、MCU和用于供电的电源模块；所述温度传感器与MCU相连以用于反馈温度量数据和温度变化量数据，所述烟雾传感器与MCU相连以用于反馈烟雾浓度数据，所述MCU运用权利要求1-6任一项所述的方法实现火灾监测。
8.根据权利要求7所述的基于多传感器的火灾监测装置，其特征在于，包括：还包括分别与MCU相连的通信模块、报警模块和开出接点，所述通信模块用于发送远程报警命令，所述报警模块用于产生本地声光报警，所述开除接点用于与消防设备联动。
9.根据权利要求7所述的基于多传感器的火灾监测装置，其特征在于：所述MCU的型号为stm32L476。

说明书全文

基于多传感器的火灾监测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及火灾告警监测领域，具体的涉及一种基于多传感器的火灾监测方法及装置。

背景技术

[0002] 随着社会不断进步和城市化水平的提高，人口密度也越来越大，准确高效的监测判断火灾的发生将直接关系到人身财产安全。火灾监测报警装置的作用也受到更大的关注，如果能在火灾发生初期就及时发现并告警，不仅能最大程度降低财产损失，还可以避免严重的人身伤害。火灾发生的判断依据主要有烟、热、一氧化碳、火焰等几种，因此也存在多种类型的火灾监测装置。以上多种判断条件在火灾发生的不同阶段基本都能准确的判定火灾的发生。为提高判断的准确性还存在多传感器组合监测的方式，根据判断量在火灾发展过程中出现的顺序，国际上一般采用烟雾和热两种传感器监测判断。

[0003] 无论单传感器还是烟热组合传感器的火灾监测装置，都面临一个固有的矛盾，即：尽早的火灾报警和报警准确性之间的矛盾。例如：温度告警阈值要考虑安装房间季节性温度变化，为避免误报，温度阈值必须要高于可能出现的最高环境温度，而在低温季节必然会导致报警延迟。烟雾报警又可能受到安装位置相对起火点的影响，以及是否打开换气装置等因素的影响。因此目前的火灾告警方式无法实现准确性和实时性的统一。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于多传感器的火灾监测方法及装置，通过不同类型的传感器数据实现组合判断，提高对于火灾判断的准确性和实时性。

[0005] 根据本发明实施例的基于多传感器的火灾监测方法，包括以下步骤：

[0006] S1、确定温度量、温度变化量和烟雾浓度的输入量区间；

[0007] S2、确定不同火灾告警状态的输出量区间；

[0008] S3、根据输入量区间和输出量区间的划分，构建模糊算法组合规则，确定不同的输入量区间与输出量区间的对应关系；

[0009] S4、采集环境中的实时温度量数据、温度变化量数据和烟雾浓度数据作为输入量数据；

[0010] S5、判断输入量数据所处的输入量区间，根据当前数据所处输入量区间结合模糊算法组合规则判断对应的输出量区间，根据输出量区间判断当前火灾告警状态。

[0011] 根据本发明的一些实施例，所述温度量的输入量区间包括正常、潜在高温和高温三个区间。

[0012] 根据本发明的一些实施例，所述温度变化量的输入量区间包括升温、恒温和降温三个区间。

[0013] 根据本发明的一些实施例，所述烟雾浓度的输入量区间包括正常、微量烟和浓烟三个区间。

[0014] 根据本发明的一些实施例，所述输出量区间包括正常、一级告警、二级告警和火灾四个区间。

[0015] 根据本发明的一些实施例，所述模糊算法组合规则的判断逻辑为若x1k∈A1k，且x2k∈A2k，且x3k∈A3k，则y∈Ck；其中x1k为温度的输入量数据，A1k为温度的输入量区间；x2k为温度变化的输入量数据，A2k为温度变化的输入量区间；所述x3k为烟雾浓度的输入量数据，A3k为烟雾浓度的输入量区间；所述y为输出结果，Ck为输出量区间；k为规则条数。

[0016] 本发明实施例还包括基于多传感器的火灾监测装置，其特征在于，包括：温度传感器、烟雾传感器、MCU和用于供电的电源模块；所述温度传感器与MCU相连以用于反馈温度量数据和温度变化量数据，所述烟雾传感器与MCU相连以用于反馈烟雾浓度数据，所述MCU运用上述方法实现火灾监测。

[0017] 根据本发明的一些实施例，还包括分别与MCU相连的通信模块、报警模块和开出接点，所述通信模块用于发送远程报警命令，所述报警模块用于产生本地声光报警，所述开除接点用于与消防设备联动。

[0018] 根据本发明的一些实施例，所述MCU的型号为stm32L476。

[0019] 根据本发明实施例的基于多传感器的火灾监测装置，至少具有如下技术效果：

[0020] 1、采用烟雾浓度和温度传感器组合判断，提高了判断的准确性和实时性；

[0021] 2、采用模糊算法组合规则，根据输入量的区间组合实现综合分析判断，避免和安装环境差异、火灾类型差异等造成的误判和延迟判断，对于火灾的判断准确性高。

[0022] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明

[0023] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0024] 图1为本发明实施例中基于多传感器的火灾监测方法的流程图；

[0025] 图2为本发明实施例中温度量的区间图；

[0026] 图3为本发明实施例中温度变化量的区间图；

[0027] 图4为本发明实施例中烟雾浓度量的区间图；

[0028] 图5为本发明实施例中输出量的区间图；

[0029] 图6为本发明实施例中基于多传感器的火灾监测装置的原理图。

具体实施方式

[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0031] 在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

[0032] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

[0033] 参考图1，一种基于多传感器的火灾监测方法，包括以下步骤：

[0034] S1、确定温度量、温度变化量和烟雾浓度的输入量区间；

[0035] 参考图2，温度量的输入量区间设置为正常N、潜在高温PN和高温H三个区间；

[0036] 参考图3，温度变化量的输入量区间设置为升温P、恒温Z和降温N三个区间；

[0037] 参考图4，烟雾浓度的输入量区间设置为正常N、微量烟I S和浓烟BS三个区间。

[0038] S2、确定不同火灾告警状态的输出量区间，参考图5，输出量区间包括正常Norm、一级告警Im50、二级告警Im80和火灾P四个区间。

[0039] S3、根据输入量区间和输出量区间的划分，构建模糊算法组合规则，确定不同的输入量区间与输出量区间的对应关系，模糊算法组合规则基于马丹尼模糊推理算法，根据居民用户火灾发展趋势和特性数据分析得出，其判断逻辑为若x1k∈A1k，且x2k∈A2k，且x3k∈A3k，则y∈Ck；其中x1k为温度的输入量数据，A1k为温度的输入量区间；x2k为温度变化的输入量数据，A2k为温度变化的输入量区间；x3k为烟雾浓度的输入量数据，A3k为烟雾浓度的输入量区间；y为输出结果，Ck为输出量区间；k为规则条数。具体组合规则如表1所示，共19条规则：

[0040] 表1模糊算法组合规则表

[0041]

[0042]

[0043] S4、采集环境中的实时温度量数据T、温度变化量数据ΔT和烟雾浓度数据δs作为输入量数据，优选的，温度变化量ΔT的时间间隔为15秒；

[0044] S5、判断输入量数据所处的输入量区间，根据当前数据所处输入量区间结合表1的模糊算法组合规则判断对应的输出量区间，根据输出量区间判断当前火灾告警状态。

[0045] 参考图5，一种基于多传感器的火灾监测装置，包括温度传感器、烟雾传感器、MCU和用于供电的电源模块；温度传感器、烟雾传感器皆与MCU相连，采集烟雾和温度信号并转化为MCU的ADC采样范围内的电压信号，经MCU内置的低通滤波电路和运放跟随电路处理后接入MCU的ADC通道。

[0046] 还包括分别与MCU相连的通信模块、报警模块和开出接点，通信模块用于发送远程报警命令，报警模块用于产生本地声光报警，可以采用告警灯和蜂鸣器，当正常运行时告警灯熄灭，出现一级告警时告警灯慢闪，二级告警时告警灯快闪，判定火灾时告警灯长亮，蜂鸣器根据配置发出声音告警。开除接点用于与消防设备联动，例如摄像头和消防喷头，MCU运用基于多传感器的火灾监测方法实现火灾监测，优选的，本实施例中MCU的型号为stm32L476。

[0047] 综上所述，本发明采用烟雾浓度和温度传感器组合判断，提高了判断的准确性和实时性；采用模糊算法组合规则，根据输入量的区间组合实现综合分析判断，避免和安装环境差异、火灾类型差异等造成的误判和延迟判断，对于火灾的判断准确性高。

[0048] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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