[发明专利]一种基于消防物联网的水系统整体故障检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于消防物联网的水系统整体故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：检测传感器获取自身采集的模拟量数据，并单向传输至边缘计算网关；

步骤2：边缘计算网关接收检测传感器采集的数据；

步骤3：边缘计算网关对于检测数据进行整合，并根据所有检测传感器的检测数据，通过Multivariate Shewhart Control Chart方法，对消防水系统整体是否发生故障进行判断；

步骤4：将故障判断结果，通过通信方式发送到接收的设备上，其中接收的设备包括手机、电脑以及物联网数据中心；

步骤5：物联网数据中心接收数据并进行存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中，对消防水系统整体的故障判断，首先需要获取消防水系统整体在正常状态下的历史数据X_IC＝{X₁,X₂,X₃,…,X_n}，每个数据变量X_i的向量表示为X_i＝[X_i1X_i2…X_im]^T，m表示该数据变量的向量维数，在本例中m表示消防水系统中的检测传感器数量；计算获得历史均值数据表示为：

其次获得样本方差S，表示为：

对于消防水系统中的所有检测传感器新获得数据集X，用Mahalanobis距离来描述向量与IC数据形成的分布之间的距离T；

由于T²近似服从F分布，因此，能够获得T²的控制上限UCL_MSCC为：

其中，F_α(m,n-m)表示I型误差为α，自由度分别为m,n-m时的F分布的临界值；

根据T²与控制上限UCL_MSCC的关系，判断消防水系统整体的工作状况。

3.根据权利要求2所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测方法，其特征在于，所述α设置范围为1.5％～5％。

4.根据权利要求2所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测方法，其特征在于，所述距离T存在如下关系：

其中，表示计算获得的所有检测传感器的历史均值数据；X表示所有检测传感器在检测时刻采集的数据；S表示历史采集数据的样本方差。

5.根据权利要求2所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中，若计算获得T²＞UCL_MSCC，则认为新获得的数据X对应时刻的消防水系统整体工作状态存在异常；否则认为工作状态正常。

6.一种基于消防物联网的水系统整体故障检测系统，其特征在于，所述系统基于权利要求1-5中任意一项所述的方法，所述系统包括检测传感器、边缘计算网关以及物联网数据中心；其中检测传感器设置于消防水系统；边缘计算网关与若干检测传感器连接，能够接收检测传感器检测的实时数据；边缘计算网关还与物联网数据中心连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测系统，其特征在于，所述消防水系统包括自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、消防水池和水箱以及管道，消防水池和水箱通过管道与自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统相连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测系统，其特征在于，所述检测传感器包括液压传感器、液位传感器，其中液压传感器设置于管道的汇接、拐角部位；液位传感器设置于消防水池和水箱部位。

9.根据权利要求8所述的一种基于消防物联网的水系统整体故障检测系统，其特征在于，所述边缘网关包括存储模块、处理模块以及通信模块；处理模块用于处理检测传感器采集的数据；通信模块用于连接物联网数据中心以及外部设备；存储模块用于存储检测传感器采集的检测数据。