基于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的消防安全預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消防安全管理領(lǐng)域，特別涉及一種利用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)的的消防安全預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火災(zāi)的發(fā)生是現(xiàn)實(shí)生活中最常見、最突出、危害最大的一種災(zāi)難，消防安全工作是直接關(guān)系到人民生命安全、財(cái)產(chǎn)安全的大問題。
[0003]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各類建筑和倉庫的建設(shè)的不斷發(fā)展，規(guī)模越來越大，層次越來越高，因此火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)已成為各類建筑和倉庫不可缺少的重要組成部分。
[0004]隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，國際上已將該技術(shù)廣泛地應(yīng)用于消防報(bào)警系統(tǒng)和消防滅火系統(tǒng)。目前我國的許多建筑和倉庫中也廣泛地采用了消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，就是將著火時(shí)的煙、光、溫度等環(huán)境參數(shù)的變化通過相應(yīng)的探測(cè)器探測(cè)后傳給中央處理主機(jī)，通過電腦的快速分析，判斷是否著火并將著火情況快速地報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)消防自動(dòng)滅火系統(tǒng)，控制火情；啟動(dòng)緊急廣播系統(tǒng)和人群疏散指導(dǎo)系統(tǒng)，使建筑物內(nèi)的人員快速撤離；關(guān)閉防火卷簾門對(duì)火區(qū)進(jìn)行隔離；啟動(dòng)排煙系統(tǒng)將有毒氣體排出，盡可能地控制火情，減少人員傷亡，降低財(cái)產(chǎn)損失。
[0005]消防報(bào)警系統(tǒng)就是一種及時(shí)發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火情并采用措施控制撲滅火災(zāi)的自動(dòng)消防設(shè)施，但是如果消防安全系統(tǒng)能夠具有預(yù)警的功能，將火災(zāi)防患于未然，那將大大減少因?yàn)榛馂?zāi)造成的損失，防止人員的傷亡，尤其是對(duì)大型的危險(xiǎn)品倉庫而言，其意義更加重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題是提供適用于的各種建筑和大型倉庫的消防系統(tǒng)，具有基于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的預(yù)警功能。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種基于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的消防安全預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)有集中控制中心，所述集中控制中心包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)，火災(zāi)控制子系統(tǒng)以及消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)；所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)，火災(zāi)控制子系統(tǒng)以及消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接集中控制中心；所述火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析算法模塊、專家知識(shí)庫模塊；所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括控制CPU以及多個(gè)傳感器，所述傳感器連接控制CPU，所述控制CPU通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接集中控制中心；所述火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警裝置和遠(yuǎn)程報(bào)警裝置；所述火災(zāi)控制子系統(tǒng)包括火災(zāi)報(bào)警控制器，自動(dòng)滅火系統(tǒng)控制裝置，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)控制裝置，防煙排煙系統(tǒng)及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)控制裝置，打開防火門、防火卷簾的控制裝置；所述消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)主要用于疏散人群，包括廣播系統(tǒng)和消防應(yīng)急燈關(guān)系系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析算法模塊包括關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法模塊，用于運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的的實(shí)際情況，得到的最佳值現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)隱患的指數(shù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述專家知識(shí)庫模塊包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊、模糊算法模塊、遺傳算法模塊，用于利用模糊理論來處理運(yùn)行環(huán)境中的模糊性問題，利用遺傳算法來優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和隸屬函數(shù)，能夠較好的解決火災(zāi)預(yù)警的問題。
[0010]更進(jìn)一步的，所述專家知識(shí)庫模塊還包括專家控制器模塊，用于根據(jù)規(guī)則庫、案例庫、結(jié)果庫中的數(shù)據(jù)，采用前向推理機(jī)制，對(duì)于控制規(guī)則由前向后逐條匹配，直至搜索到目標(biāo)，產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)警參數(shù)。
[0011]本發(fā)明的另一方面，一種基于數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的消防安全預(yù)警報(bào)警方法，包括如下步驟:
[0012](I)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)，火災(zāi)控制子系統(tǒng)以及消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)，所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)，火災(zāi)控制子系統(tǒng)以及消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接集中控制中心；
[0013](2)在集中控制中心設(shè)有火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)；
[0014](3)通過數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，利用嵌入式CPU，通過煙霧、光感、溫度、濕度等傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，經(jīng)計(jì)算后，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳至集中控制中心；
[0015](4)通過火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析算法，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)專家知識(shí)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的火災(zāi)隱患指數(shù)，即火災(zāi)發(fā)生的可能性；
[0016](5)通過火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生時(shí)的報(bào)警，含有現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警和電話、網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)程報(bào)警的功能
[0017](6)通過火災(zāi)控制子系統(tǒng)，利用嵌入式CPU，系統(tǒng)能自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)消防設(shè)備并顯示其狀態(tài)的設(shè)備，利用嵌入式CPU，控制自動(dòng)滅火裝置、室內(nèi)消火栓控制裝置、打開防煙排煙系統(tǒng)及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、打開防火門、防火卷簾的控制裝置。
[0018](7)通過消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)疏散人群，其包含現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)和消防應(yīng)急燈關(guān)系系統(tǒng)。
[0019]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析算法和專家知識(shí)庫的形成。
[0020]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)挖掘算法采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。
[0021]優(yōu)選的，所述專家知識(shí)庫通過專家控制器進(jìn)行推理決策，推理決策結(jié)構(gòu)根據(jù)規(guī)則庫、案例庫、結(jié)果庫中的數(shù)據(jù)，采用前向推理機(jī)制，對(duì)于控制規(guī)則由前向后逐條匹配，直至搜索到目標(biāo)，產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)警參數(shù)。
[0022]優(yōu)選的，所述專家知識(shí)庫將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊算法、遺傳算法三種方法綜合在一起，利用模糊理論來處理運(yùn)行環(huán)境中的模糊性問題，利用遺傳算法來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和隸屬函數(shù)，能夠較好的解決火災(zāi)預(yù)警的問題，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同的建筑結(jié)構(gòu)，不同的應(yīng)用環(huán)境、不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，消防安全預(yù)警參數(shù)的計(jì)算。
[0023]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用數(shù)據(jù)采集模塊采集的信息，結(jié)合專家知識(shí)庫，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在火災(zāi)尚未發(fā)生的情況下，完成火災(zāi)預(yù)警的功能，且系統(tǒng)同時(shí)具有火災(zāi)報(bào)警和自動(dòng)滅火的功能。本系統(tǒng)的預(yù)警功能，能夠防患于未然，有效地杜絕火災(zāi)造成的危害，有效地保護(hù)自己及周圍人的生命財(cái)產(chǎn)安全。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2是數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖3是專家控制器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0028]本發(fā)明包含五個(gè)子系統(tǒng)，分別為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)，火災(zāi)控制子系統(tǒng)以及消防應(yīng)急管理子系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
[0029]1.數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)
[0030]數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是整個(gè)火災(zāi)預(yù)警的關(guān)鍵，尤其完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳至集中控制中心。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0031]2.火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)
[0032]火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘和相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析算法，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)專家知識(shí)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的火災(zāi)隱患指數(shù)，即火災(zāi)發(fā)生的可能性，當(dāng)此指數(shù)大于90%時(shí)，啟動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)。
[0033]火災(zāi)預(yù)警子系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)挖掘算法和專家知識(shí)庫的形成。
[0034](1)數(shù)據(jù)挖掘算法
[0035]本系統(tǒng)采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，其重點(diǎn)是挖掘到有用的關(guān)聯(lián)規(guī)則。
[0036]由于在消防安全預(yù)警系統(tǒng)的使用過程中，數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)將不斷增加，因此選用了增量式更新算法。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)不斷增加，如果采用Apriori算法，則計(jì)算頻繁項(xiàng)目集合生成關(guān)聯(lián)規(guī)則的工作必須重新做起，而以前生成的頻繁項(xiàng)目集和關(guān)聯(lián)規(guī)則都白白浪費(fèi)了，不利于高效地發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)規(guī)則。而增量式關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法是對(duì)傳統(tǒng)的Apriori算法的改進(jìn)。
[0037]利用多維關(guān)聯(lián)規(guī)則來進(jìn)行鍋爐運(yùn)行最佳值的確定，基本思路是：通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)新采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，挖掘出多維關(guān)聯(lián)規(guī)則，例如規(guī)則：煙霧濃度（J1，...，Jn)，現(xiàn)場(chǎng)感光狀態(tài)