[发明专利]一种用于建筑安全施工场地的智慧消防方法及系统

权利要求书

1.一种用于建筑安全施工场地的智慧消防方法，其特征在于，所述方法包括：

利用基于监测位置权重的传感器部署算法在施工场地部署若干传感器；

利用所部署的传感器采集施工场地的环境信息，并将采集到的环境信息发送到施工场地监控主机；

施工场地监控主机接收传感器所发送的环境信息，并利用结合多源环境信息的火灾监测算法进行火灾监测；

若监测到施工场地的火灾隐患，施工场地监控主机则自动开启灭火装置进行喷水；若监测到施工场地已发生火灾，施工场地监控主机则利用结合优化算法的疏散路径计算方法计算并广播施工场地的人员疏散路径，同时进行火灾报警；

所述传感器监测位置权重的计算方法，包括：

将传感器部署区域进行网格化处理，从而将传感器部署区域转换为m个x*y大小的网格，其中传感器部署区域的长为mx，宽为my；并将第(i，j)个网格的位置权重设置为W_i，j，其中(i，j)表示网格的坐标；

基于网格内对象发生火灾事件的概率P_i，j、火灾事件发生后造成的损失成本C_ij计算网格的位置权重，其中网格内对象发生火灾事件的概率取决于网格内电器对象以及电线的数目，其中n_i，j为第(i，j)个网格内的电器对象以及电线的数目，∑n_i，j为传感器部署区域内的电器对象以及电线的总数；

所述第(i，j)个网格的位置权重W_i，j计算公式为：

W_i，j＝S_i，j*P_i，j

对第(i，j)个网格的位置权重W_i，j进行标准化处理：

其中：

W′_i，j为标准化处理后的第(i，j)个网格的位置权重；

所述利用基于监测位置权重的传感器部署算法进行传感器部署，包括：

计算第(i，j)个网格的传感器感知可靠度R(i，j)：

其中：

(p，q)为传感器的坐标位置；

P为在传感器部署区域内所放置的传感器个数；

r为传感器的感知半径；

β为调节参数，将其设置为1.2；

将P个传感器随机部署在m个网格区域中，并计算每次放置后区域感知精度：

选取区域感知精度最高的传感器部署方案，进行传感器部署区域的传感器部署；

所述利用所部署的传感器采集施工场地的环境信息，包括：

温度和湿度监测传感器利用温度监测元件以及电阻式湿度监测元件对施工场地的环境信息进行监测，并将监测到的环境数字信号以40Bit/ms的速度发送到单片机，单片机将接收到的环境数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号发送到施工场地监控主机；

烟雾监测传感器的构成材料为二氧化锡气敏材料，当所述烟雾监测传感器接触到烟雾时，则会引起电导率的改变，其中烟雾浓度越大，电导率越大，并将烟雾监测传感器的实时电阻率发送到施工场地监控主机；

所述利用结合多源环境信息的火灾监测算法进行火灾监测，包括：

1)计算同一传感器部署区域中不同传感器监测值的差值：

Diff＝|C₁-C₂|+|C₃-C₄|

其中：

C₁，C₂为温度监测传感器监测值；

C₃，C₄为湿度监测传感器监测值；

2)计算区域的温度以及湿度特征值F₁：

其中：

T₁为设置的区域温度以及湿度阈值；

3)计算区域的烟雾特征值F₂：

其中：

C₅，C₆为烟雾监测传感器电阻率；

T₁为设置的区域电阻率阈值；

4)根据区域的特征值F＝F₁+F₂，若T₃＜F＜T₄，则认为该区域存在火灾隐患，F≥T₄，则认为该区域存在火灾事件，其中T₃为设置的区域火灾隐患监测阈值，T₄为设置的区域火灾监测阈值；

所述利用结合优化算法的疏散路径计算方法计算并广播施工场地的人员疏散路径，包括：

若监测到施工场地的火灾隐患，施工场地监控主机则自动开启灭火装置进行喷水；若监测到施工场地已发生火灾，施工场地监控主机则利用结合优化算法的疏散路径计算方法计算并广播施工场地的人员疏散路径，同时进行火灾报警；

所述结合优化算法的疏散路径计算方法流程为：

1)利用栅格标识法对施工场地进行空间结构划分，其中栅格的节点为施工场地内部的节点，节点之间的有效连线为施工场地的通道；

2)计算节点的静态信息以及动态信息，所述节点N_i的静态信息为节点的坐标信息(x_i，y_i)，所述节点N_i的动态信息为(T，r_i，t_i，c_i)，其中T为火灾发生过程中的时间节点，r_i为节点N_i中的人员数量，t_i为节点附近的温度，c_i为节点附近的一氧化碳浓度；

3)初始化算法迭代次数为N，以及初始时间T₀，对于在不同节点人群，计算并广播不同的人员疏散路径；

4)利用基于火灾指数的启发函数计算疏散人员在不同正常节点间移动的概率，所述基于火灾指数的启发函数为：

其中：

f_ij(T)为在时间T时，从正常节点i移动到正常节点j的启发函数值，启发函数值越高，即说明选择这条路径的概率越大；

p_ij(T)为在时间T时，正常节点i到正常节点j之间通道的温度影响系数；

q_ij(T)为在时间T时，正常节点i到正常节点j之间通道的一氧化碳浓度影响系数；

L_ij为正常节点i到正常节点j之间的通道长度；

δ_ij为正常节点i到正常节点j之间的通行阻碍系数；

v为疏散人员在正常情况下的行走速度；

v_ij为疏散人员在正常节点i到正常节点j之间的行走速度；

ρ为启发函数因子；

重复该步骤，直到所有人员均完成火灾现场的疏散，得到人员疏散路径，并记录此时的时间T′；

5)判断此时是否达到算法迭代次数N，若达到，则计算N种人员疏散路径的疏散时间T′-T₀，选取其中疏散时间最少的人员疏散路径进行广播；若未达到，则返回步骤4)。