[发明专利]一种消防水系统的整体故障预警系统及方法

权利要求书

1.一种消防水系统的整体故障预警方法，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：边缘计算网关获取消防水系统中的所有检测传感器采集的数据，根据Multivariate CUSUM Control Chart方法对采集的数据进行分析，完成对整个消防水系统的风险预警；

步骤4：将风险预警结果，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；

所述步骤3中，对消防水系统整体的预警，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_i1 X_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：

对于新的一段时间内获得的传感器组数据，表示为Y₁,Y₂,Y₃,…,Y_t，其中每个变量Y_i均为m维向量，Y_i＝[Y_i1 Y_i2…Y_im]^T；获取这段时间内的传感器组数据均值，最终获得的数据均值表示为μ；并提出假设：

在MCUMSUM方法中，以迭代的形式设置两个变量s_i和C_i，分别表示为：

其中参数k通过每个传感器设置的允许偏差以及均值数据样本方差S获得；通过变量s_i和C_i获得检测均值判断位Z_i，将获取的检测均值判断位Z_i与设定值h进行比较，判断是否发出预警；

所述参数k通过下式获得：

其中，p为m维向量，向量中的每一个数值p_i∈[-1,1],i＝1,2,…,m；p_i表示第i个传感器所允许的最大偏差百分比；

所述检测均值判断位Z_i的获取方法表示为：

代入s_i，获得：

其中，表示根据历史采集数据获得的均值数据。

2.根据权利要求1所述的一种消防水系统的整体故障预警方法，其特征在于，所述步骤3中，若Z_ih，则发出预警；否则认为消防水系统稳定工作。

3.一种消防水系统的整体故障预警系统，其特征在于，所述系统基于权利要求1或2中所述的方法，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。

4.根据权利要求3所述的一种消防水系统的整体故障预警系统，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。

5.根据权利要求4所述的一种消防水系统的整体故障预警系统，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。

6.根据权利要求5所述的一种消防水系统的整体故障预警系统，其特征在于，所述边缘计算网关包括存储模块、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。