本發(fā)明涉及監(jiān)控報(bào)警，尤其涉及基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、監(jiān)控報(bào)警技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，當(dāng)監(jiān)控報(bào)警技術(shù)應(yīng)用于早期火災(zāi)預(yù)警工作中，監(jiān)控設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生初期進(jìn)行監(jiān)測(cè)并發(fā)出警報(bào)，以警示人員救火及逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，但對(duì)于大型場(chǎng)地（學(xué)校、大型工廠或港灣碼頭）現(xiàn)有的監(jiān)控報(bào)警技術(shù)對(duì)火情預(yù)警存在缺陷，傳統(tǒng)的監(jiān)控報(bào)警技術(shù)難以識(shí)別并區(qū)分火情的火源類型，并且難以根據(jù)火源的類型結(jié)合風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)火災(zāi)蔓延區(qū)域確定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域并發(fā)出不同的報(bào)警機(jī)制警示區(qū)域內(nèi)人員撤離或進(jìn)行救火，使得傳統(tǒng)的監(jiān)控報(bào)警技術(shù)的整體效率較低，報(bào)警機(jī)制單一以及靈敏度較差；

2、因此，本發(fā)明通過獲取火情煙霧數(shù)據(jù)，通過分析煙霧數(shù)據(jù)對(duì)火情火源類型進(jìn)行識(shí)別，并且獲取識(shí)別數(shù)據(jù)隨即決定下一步實(shí)驗(yàn)操作的方向。

3、通過對(duì)火情火源類型進(jìn)行識(shí)別后，根據(jù)火源類型結(jié)合當(dāng)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)一步觸發(fā)報(bào)警機(jī)制進(jìn)行相關(guān)研究。

4、綜上所述，如何高效且靈敏度高的對(duì)火情進(jìn)行預(yù)測(cè)監(jiān)控并發(fā)出警報(bào)是基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)亟待解決優(yōu)化的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，解決相關(guān)技術(shù)中難以識(shí)別并區(qū)分火情的火源類型，并且難以根據(jù)火源的類型結(jié)合風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)火災(zāi)蔓延區(qū)域確定風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域并發(fā)出不同的報(bào)警機(jī)制的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)及方法，技術(shù)方案具體如下：

3、第一方面，基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)及方法，該方法包括以下步驟：

4、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙霧，以獲取煙霧數(shù)據(jù)；

5、分析所述煙霧數(shù)據(jù)，識(shí)別火源類型，以得到火源類型數(shù)據(jù)；

6、將所述火源類型數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)匯成整合集，將整合集輸入到預(yù)測(cè)模型中，以預(yù)測(cè)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，預(yù)測(cè)模型包括：

7、輸入層：其接收預(yù)處理后的所述整合集；

8、隱藏層：其設(shè)定分別有64個(gè)和32個(gè)神經(jīng)元的雙層隱藏層，并利用激活函數(shù)引入線性變換；

9、輸出層：其輸出所述線性變換任務(wù)，以獲取預(yù)測(cè)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；

10、根據(jù)所述預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并結(jié)合火源類型觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制。

11、進(jìn)一步，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙霧，以獲取煙霧數(shù)據(jù)，包括：

12、調(diào)整光電煙霧傳感器的各項(xiàng)參數(shù)；

13、基于調(diào)整后的所述光電煙霧傳感器，以獲取傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

14、將所述傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，濾除干擾信號(hào)，并校準(zhǔn)且同步各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，以使各類傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在同一時(shí)間軸上對(duì)齊；

15、根據(jù)所述傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以獲取煙霧數(shù)據(jù)。

16、進(jìn)一步，分析所述煙霧數(shù)據(jù)，識(shí)別火源類型，以得到火源類型數(shù)據(jù)，包括：

17、根據(jù)所述煙霧數(shù)據(jù)通過；式中，cdust為顆粒物濃度；f為預(yù)設(shè)閾值；vsmoke為光電煙霧傳感器的電壓輸出，以獲取煙霧濃度數(shù)據(jù)；

18、根據(jù)所述煙霧數(shù)據(jù)通過；式中，dsize為顆粒物大小分布；f為預(yù)設(shè)閾值；vcatter為激光散射傳感器的電壓輸出；以獲取煙霧顆粒大小分布數(shù)據(jù)；

19、基于所述煙霧濃度數(shù)據(jù)和煙霧顆粒大小分布數(shù)據(jù)進(jìn)行；式中，x為原始特征值；μ為特征的均值；σ為特征的標(biāo)準(zhǔn)差；x’為標(biāo)準(zhǔn)化后的特征值標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除不同特征之間的量綱差異；

20、對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)化處理后的煙霧數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以獲取綜合特征向量；

21、根據(jù)所述特征向量對(duì)火源進(jìn)行識(shí)別，以獲取火源類型數(shù)據(jù)。

22、進(jìn)一步，根據(jù)所述特征向量對(duì)火源進(jìn)行識(shí)別，以獲取火源類型數(shù)據(jù)，包括：

23、基于所述特征向量，并從特征向量中提取特征數(shù)據(jù)，以獲取關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)；

24、根據(jù)所述關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，并利用訓(xùn)練好的模型對(duì)新的特征向量進(jìn)行火源類型預(yù)測(cè)；

25、根據(jù)模型輸出預(yù)測(cè)火源類型，結(jié)合數(shù)據(jù)庫預(yù)先定義的火源類型數(shù)據(jù)，確定火源的具體類型。

26、進(jìn)一步，將所述火源類型數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)匯成整合集，將整合集輸入到預(yù)測(cè)模型中，以預(yù)測(cè)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，包括：

27、基于所述氣象平臺(tái)獲取當(dāng)日實(shí)時(shí)風(fēng)向及風(fēng)速數(shù)據(jù)；

28、對(duì)所述火源類型數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)熱編碼，以獲取編碼數(shù)據(jù)；

29、將所述編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以獲取整合數(shù)據(jù)集；

30、對(duì)所述整合數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理，以獲取預(yù)處理整合集。

31、進(jìn)一步，預(yù)測(cè)模型包括：

32、將輸入所述預(yù)處理整合集到輸入層，使輸入層接收預(yù)處理后的所述整合集；

33、隱藏層根據(jù)，式中，h(l)為第l層的輸出激活值；w(l)為第l層的權(quán)重矩陣；h(l-1)為第l-1層的輸出；b(l)為第l層的偏置向量；σ為激活函數(shù)，其定義為：；為常數(shù)；其設(shè)定分別有64個(gè)和32個(gè)神經(jīng)元的雙層隱藏層，并利用激活函數(shù)引入線性變換；

34、根據(jù)所述隱藏層引入的線性變換：；式中，γ為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)值；w(l)為輸出層的權(quán)重矩陣；h(l-1)為最后一個(gè)隱藏層的輸出；b(l)為輸出層的偏置向量；通過輸出層輸出火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)值。

35、進(jìn)一步，預(yù)測(cè)模型還包括：

36、對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行編譯，并衡量模型預(yù)測(cè)與真實(shí)值之間的差異，以指導(dǎo)模型參數(shù)；

37、通過優(yōu)化所述最小化損失函數(shù)，并對(duì)所述模型參數(shù)通過多輪次迭代，使批量梯度下降，以更新模型參數(shù)；

38、根據(jù)更新后的所述模型參數(shù)，將所述預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)訓(xùn)練，以獲取訓(xùn)練結(jié)果；

39、根據(jù)所述訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，以得到測(cè)試后的預(yù)測(cè)模型。

40、進(jìn)一步，根據(jù)所述預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并結(jié)合火源類型觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制，包括：

41、根據(jù)所述預(yù)測(cè)模型對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)紅外測(cè)溫傳感器數(shù)據(jù)捕捉著火點(diǎn)的位置；

42、根據(jù)所述著火點(diǎn)位置，以著火區(qū)域?yàn)閳A心，分別規(guī)劃出不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域?yàn)椋悍綀A五米內(nèi)；方圓二十米內(nèi)；方圓五十米內(nèi)以及方圓一百米內(nèi)四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；

43、根據(jù)四個(gè)所述不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置不同的觸發(fā)報(bào)警機(jī)制；

44、根據(jù)所述報(bào)警機(jī)制對(duì)區(qū)域內(nèi)人員進(jìn)行警示，并引導(dǎo)區(qū)域以外的人員及時(shí)趕到著火嚴(yán)重區(qū)域?qū)嵤┚然鸫胧?/p>

45、第三方面，基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，包括：該電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控方法程序，所述基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控方法程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控方法的步驟。

46、第四方面，基于紅外測(cè)溫技術(shù)的火情可視化主動(dòng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括：

47、煙霧監(jiān)測(cè)模塊：其用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙霧，以獲取煙霧數(shù)據(jù)；

48、火源識(shí)別模塊：其用于分析所述煙霧數(shù)據(jù)，識(shí)別火源類型，以得到火源類型數(shù)據(jù)；

49、預(yù)測(cè)區(qū)域模塊：其用于將所述火源類型數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)匯成整合集，將整合集輸入到預(yù)測(cè)模型中，以預(yù)測(cè)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；

50、預(yù)警模塊：其用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并結(jié)合火源類型觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

52、本發(fā)明的上述方案，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙霧，以獲取煙霧數(shù)據(jù)，再分析所述煙霧數(shù)據(jù)，識(shí)別火源類型，以得到火源類型數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確的區(qū)分出火源類型，辨別火源起火原因，便于后續(xù)救火，并將所述火源類型數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)匯成整合集，將整合集輸入到預(yù)測(cè)模型中，以預(yù)測(cè)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，最后根據(jù)所述預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并結(jié)合火源類型觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制，從而能夠及時(shí)警示區(qū)域人員逃離火災(zāi)區(qū)域，并根據(jù)不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置不同報(bào)警機(jī)制，便于引導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域外的人員及時(shí)趕來實(shí)施救火措施，使得監(jiān)控報(bào)警技術(shù)在火情預(yù)警工作中更加高效且靈敏度更高。