【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于火災(zāi)感知及檢測(cè)，特別涉及雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法及相關(guān)裝置。
技術(shù)介紹
1、城市地下綜合管廊及電纜隧道逐漸成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。其中，雙層電纜隧道因其空間利用效率高、安全性能較好，越來(lái)越多地應(yīng)用于大城市和工業(yè)園區(qū)的電纜鋪設(shè)中。然而，這種雙層結(jié)構(gòu)帶來(lái)的火災(zāi)安全問(wèn)題尤為突出，火災(zāi)感知和早期預(yù)警成為電纜隧道安全管理的難點(diǎn)之一。
2、當(dāng)前，針對(duì)雙層電纜隧道火災(zāi)感知的技術(shù)主要集中在以下幾方面：
3、（1）單一參數(shù)探測(cè)技術(shù)：傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)多采用單一參數(shù)，如溫度或煙霧傳感器。這些系統(tǒng)在單層電纜隧道中具有一定的探測(cè)效果，但在雙層結(jié)構(gòu)中，由于火災(zāi)的復(fù)雜蔓延規(guī)律和空間環(huán)境的多樣性，往往存在探測(cè)精度低、誤報(bào)率高的問(wèn)題。尤其是，單一參數(shù)探測(cè)在火災(zāi)早期階段對(duì)小規(guī)模燃燒的敏感性較差，難以及時(shí)預(yù)警。
4、（2）多參數(shù)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)：近年來(lái)，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，多參數(shù)火災(zāi)探測(cè)逐漸成為研究熱點(diǎn)。多參數(shù)火災(zāi)探測(cè)通過(guò)溫度、煙霧、光學(xué)信號(hào)等數(shù)據(jù)的融合分析，能夠更有效地提高火災(zāi)探測(cè)的準(zhǔn)確性。然而，當(dāng)前的多參數(shù)技術(shù)主要應(yīng)用于開放空間或單層結(jié)構(gòu)環(huán)境，缺乏針對(duì)雙層電纜隧道復(fù)雜環(huán)境的專項(xiàng)研究。
5、（3）火災(zāi)圖像識(shí)別技術(shù)：基于圖像處理和人工智能的火災(zāi)識(shí)別技術(shù)也在迅速發(fā)展。利用熱成像和可見光攝像頭對(duì)火源進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別與定位，能夠直觀地感知火災(zāi)情況。然而，這類技術(shù)受限于復(fù)雜環(huán)境中的煙霧遮擋和圖像噪聲干擾，應(yīng)用在電纜隧道環(huán)境中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
6、存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)：
7、（1）火災(zāi)蔓延特
8、（2）誤報(bào)與漏報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重：由于隧道環(huán)境的多變性，如濕度、風(fēng)速、空氣流動(dòng)等因素的干擾，火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)容易出現(xiàn)誤報(bào)或漏報(bào)現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。此外，不同層次的火災(zāi)探測(cè)需求存在差異，難以通過(guò)單一探測(cè)手段覆蓋所有火災(zāi)場(chǎng)景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法及相關(guān)裝置，以解決傳統(tǒng)方案火災(zāi)特征捕捉不準(zhǔn)確，誤報(bào)或漏報(bào)情況多的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，包括：
4、分別采集雙層電纜隧道的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行雙層數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)；
5、根據(jù)采集的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)分別構(gòu)建溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型；
6、基于溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型進(jìn)行溫度、煙霧和圖像的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，當(dāng)融合數(shù)據(jù)滿足設(shè)定火災(zāi)閾值時(shí)，判定火災(zāi)發(fā)生。
7、進(jìn)一步的，所述采集雙層電纜隧道的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)，包括：
8、在每上層段隧道的頂部天花板位置，上層隧道的交叉節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角和分支位置，以及上層隧道中電纜密集分布區(qū)域，布置溫度探測(cè)器，通過(guò)分布的溫度探測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)崃康姆e聚與傳導(dǎo)；每個(gè)排煙口，以及上層隧道的入口和出口位置布置激光煙霧探測(cè)器，監(jiān)測(cè)火災(zāi)煙氣擴(kuò)散情況；在每段隧道內(nèi)間隔布置熱成像和可見光攝像頭組合裝置，熱成像用于監(jiān)測(cè)溫度異常，可見光攝像頭用于識(shí)別煙霧和火焰；
9、在下層隧道靠近隧道側(cè)墻或沿隧道兩側(cè)的低位間隔布置激光煙霧探測(cè)器；
10、在下層隧道每段電纜托架上，以及設(shè)備箱上間隔布置溫度探測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)崃康姆e聚與傳導(dǎo)；在每個(gè)隧道出口及緊急疏散通道布置可見光攝像頭，用于監(jiān)控人員疏散路徑；電纜托架區(qū)域布置熱成像攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的熱異常。
11、進(jìn)一步的，所述雙層數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，包括：
12、所有探測(cè)器信號(hào)通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)探測(cè)器數(shù)據(jù)，對(duì)探測(cè)器的靈敏度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；
13、建立雙層之間的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)機(jī)制：根據(jù)任意一層的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)中的任一異常數(shù)據(jù)，對(duì)另一層的探測(cè)器進(jìn)行敏感度調(diào)整，進(jìn)入高敏感模式。
14、進(jìn)一步的，所述構(gòu)建溫度分布模型，包括：
15、在雙層隧道內(nèi)部署光纖溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用時(shí)分復(fù)用tdm進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；實(shí)時(shí)收集沿隧道長(zhǎng)度的溫度分布數(shù)據(jù)，通過(guò)光纖感應(yīng)溫度變化，并利用拉曼散射原理精確定位溫度變化點(diǎn)；設(shè)定多重溫度報(bào)警閾值，當(dāng)溫度達(dá)到閾值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)溫度變化速率觸發(fā)不同級(jí)別的預(yù)警；
16、利用長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm處理歷史溫度數(shù)據(jù)，分析溫度變化趨勢(shì)，根據(jù)lstm模型輸出的預(yù)測(cè)結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整溫度報(bào)警閾值，使用支持向量機(jī)svm對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，區(qū)分正常波動(dòng)與火災(zāi)征兆。
17、進(jìn)一步的，所述構(gòu)建煙氣擴(kuò)散模型，包括：
18、探測(cè)器使用激光散射原理，檢測(cè)細(xì)微的煙氣粒子，采用光學(xué)傳感器陣列提高檢測(cè)靈敏度；應(yīng)用自適應(yīng)濾波算法排除灰塵和水汽非火災(zāi)煙霧干擾；通過(guò)分析煙霧濃度變化速率，判斷火災(zāi)是快速蔓延型還是慢速發(fā)展型；
19、結(jié)合流體力學(xué)的納維-斯托克斯方程，建立煙氣擴(kuò)散模型，根據(jù)模型結(jié)果優(yōu)化煙霧探測(cè)器的安裝位置，實(shí)時(shí)將傳感器采集的煙霧濃度數(shù)據(jù)與模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)，利用最小二乘法修正煙霧濃度異常檢測(cè)結(jié)果。
20、進(jìn)一步的，所述構(gòu)建圖像目標(biāo)檢測(cè)模型，包括：
21、通過(guò)串口或以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn進(jìn)行圖像處理，訓(xùn)練模型識(shí)別火焰形態(tài)和煙霧特征，模型的訓(xùn)練使用包含各種火災(zāi)場(chǎng)景的圖像數(shù)據(jù)集；結(jié)合yolo實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)算法，對(duì)煙霧和明火進(jìn)行識(shí)別。
22、進(jìn)一步的，所述基于溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型進(jìn)行溫度、煙霧和圖像的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，當(dāng)融合數(shù)據(jù)滿足設(shè)定火災(zāi)閾值時(shí)，判定火災(zāi)發(fā)生，包括：
23、采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法，將圖像數(shù)據(jù)與溫度、煙霧信號(hào)進(jìn)行融合，通過(guò)計(jì)算每個(gè)參數(shù)的置信度，設(shè)定火災(zāi)判定的閾值，當(dāng)所有信號(hào)同時(shí)滿足火災(zāi)特征時(shí)，判斷發(fā)生火災(zāi)；
24、使用隨機(jī)森林模型對(duì)歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)校正探測(cè)器的靈敏度參數(shù)；當(dāng)某一傳感器發(fā)出火災(zāi)信號(hào)時(shí)，調(diào)用多參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，將溫度、煙霧和圖像特征進(jìn)行融合，采用決策樹算法進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性檢查，若所有信號(hào)一致，則觸發(fā)火災(zāi)警報(bào)；若信號(hào)不一致，則進(jìn)入深度分析流程，通過(guò)聚類算法進(jìn)行異常檢測(cè)。
25、第二方面，本專利技術(shù)提供雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知系統(tǒng)，包括：
26、數(shù)據(jù)采集模塊，用于分別采集雙層電纜隧道的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行雙層數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)；
27、模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)采集的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)分別構(gòu)建溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型；
28、融合判別模塊，用于基于溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型進(jìn)行溫度、煙霧和圖像的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，當(dāng)融合數(shù)據(jù)滿足設(shè)定火災(zāi)閾值時(shí)，判定火災(zāi)發(fā)生。
29、第三方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述采集雙層電纜隧道的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述雙層數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建溫度分布模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建煙氣擴(kuò)散模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建圖像目標(biāo)檢測(cè)模型，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述基于溫度分布模型、煙氣擴(kuò)散模型和圖像目標(biāo)檢測(cè)模型進(jìn)行溫度、煙霧和圖像的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，當(dāng)融合數(shù)據(jù)滿足設(shè)定火災(zāi)閾值時(shí)，判定火災(zāi)發(fā)生，包括：
8.雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述采集雙層電纜隧道的溫度、煙霧和圖像數(shù)據(jù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述雙層數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建溫度分布模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建煙氣擴(kuò)散模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層電纜隧道結(jié)構(gòu)的火災(zāi)感知方法，其特征在于，所述構(gòu)建圖像目標(biāo)檢測(cè)模型，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉暢，姬昆鵬，李軍輝，趙斌濱，漢京善，楊知，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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