專利名稱：一種船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警方法，具體涉及一種火災(zāi)智能報(bào)警方法，特別涉及一種基于模糊控制的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，世界各國大力發(fā)展海上產(chǎn)業(yè)，船舶作為海上運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，已?jīng)成為人們重視的焦點(diǎn)。由于現(xiàn)代船舶環(huán)境較為復(fù)雜，船上艙室空間狹小、機(jī)械設(shè)備安放緊密、氣體和液體運(yùn)輸及電路線路復(fù)雜，故當(dāng)某區(qū)域某艙室發(fā)生火災(zāi)時(shí)，相鄰的艙室必然受 到牽連，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，隨著火勢(shì)愈演愈烈，通過墻壁或相互連接的通風(fēng)管道、油氣運(yùn)輸管道、線纜等會(huì)蔓延至數(shù)個(gè)艙室，弓I發(fā)連鎖性起火，從而對(duì)船舶主體及人員安全構(gòu)成了巨大的威脅，其火災(zāi)危險(xiǎn)程度以及可能造成的損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般建筑火災(zāi)。目前，我國對(duì)如何有效控制和處理船舶火災(zāi)的認(rèn)識(shí)還不夠全面，只是處于宏觀和經(jīng)驗(yàn)的階段，且缺乏一個(gè)完整的船舶火災(zāi)安全評(píng)估體系。國內(nèi)外近些年趨向于智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊系統(tǒng)結(jié)合的控制方法及多報(bào)警參量信息融合技術(shù)來設(shè)計(jì)智能型火災(zāi)探測(cè)器，這種探測(cè)器不但具有一定的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)性，還有一定的可靠性，能有效降低探測(cè)器的誤報(bào)率。另外，人工智能以及交互技術(shù)也被越來越多的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)所采用，這些均已成為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的前沿和核心技術(shù)。然而，現(xiàn)如今的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)智能化趨勢(shì)只是著重于探測(cè)器對(duì)火情的準(zhǔn)確判斷，減少誤報(bào)漏報(bào)頻率，提高系統(tǒng)反應(yīng)靈敏度，滅火設(shè)施啟動(dòng)迅速等，而忽略了消防報(bào)警系統(tǒng)以“防”為主，以“消”為輔的重要性。艙室是船舶的重要組成部分，當(dāng)某艙發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)艙室火災(zāi)特點(diǎn)，艙室火勢(shì)蔓延迅速，易引發(fā)連鎖性起火，后果不堪設(shè)想，所以應(yīng)著重考慮各個(gè)艙室之間的關(guān)聯(lián)性，研究火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)針對(duì)艙室可靠準(zhǔn)確的連鎖報(bào)警技術(shù)是十分重要的。當(dāng)某艙室發(fā)生火災(zāi)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)不僅要得到該艙的準(zhǔn)確位置、火災(zāi)參數(shù)、報(bào)警級(jí)別等信息，還應(yīng)同時(shí)采集其周圍臨近艙室的環(huán)境信息及火情信息，綜合判斷決策出這些艙室的火勢(shì)發(fā)展情況及報(bào)警等級(jí)信息。這樣不僅能彌補(bǔ)船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在連鎖報(bào)警控制方面的功能缺陷，還能為后期報(bào)警及啟動(dòng)相應(yīng)聯(lián)動(dòng)滅火設(shè)施奠定基礎(chǔ)。未來對(duì)船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的要求則不僅是要實(shí)現(xiàn)艙室連鎖報(bào)警的準(zhǔn)確無誤，還應(yīng)在此基礎(chǔ)上決策出相應(yīng)的火災(zāi)預(yù)防手段和聯(lián)動(dòng)滅火動(dòng)作，這樣才能增加報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)判別與控制的精度，有效減少漏報(bào)、誤報(bào)頻率，使船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能更加完善、高效，更能體現(xiàn)了智能化與人性化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于得到準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠的艙室連鎖報(bào)警等級(jí)信息，超前的艙室火情信息警報(bào)，可為后期滅火節(jié)約寶貴的時(shí)間，避免艙室關(guān)聯(lián)起火對(duì)船舶及人員造成重大損失的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估裝置。
本發(fā)明的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法包括如下步驟I)集中火災(zāi)報(bào)警控制器采集與發(fā)生火災(zāi)艙室相鄰的各艙室感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息；2)集中火災(zāi)報(bào)警控制器讀取艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息，所述艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息是以船舶艙室可燃物的數(shù)量和特性、艙室的通風(fēng)狀態(tài)、消防系統(tǒng)狀態(tài)為因素，將所述因素進(jìn)行歸納與量化，并根據(jù)廣義指標(biāo)體系非線性合成的指標(biāo)，用來衡量艙室火災(zāi)危險(xiǎn)性的大小;3)對(duì)感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息和艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息進(jìn)行歸一化預(yù)處理；4)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推理模塊進(jìn)行模糊推理，從而得到艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估結(jié)果。
本發(fā)明的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估裝置的構(gòu)成包括各艙室火災(zāi)報(bào)警要素的信號(hào)采集模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、模糊化模塊、模糊推理判決模塊和解模糊化模塊；信號(hào)采集模塊采集各艙感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器獲取的火情信息以及艙室火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息；信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)所述信息進(jìn)行預(yù)處理，歸一化至
范圍內(nèi)；模糊推理模塊首先對(duì)輸入量與輸出量進(jìn)行模糊化，建立論域上的模糊集合，設(shè)計(jì)隸屬度函數(shù)，對(duì)輸入輸出量進(jìn)行變換，其次建立模糊控制規(guī)則表，最后生成輸入輸出表，根據(jù)輸入得到了艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)在辨識(shí)論域上的模糊集；解模糊化模塊進(jìn)行解模糊化，得到最終結(jié)果。所述的隸屬度函數(shù)是三角形隸屬度函數(shù)。所述模糊規(guī)則形式為IF (滿足一組條件)THEN (推出一組結(jié)論)。為了解決船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在艙室連鎖報(bào)警功能上的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于模糊控制的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法，本發(fā)明在不需增加多余探測(cè)設(shè)備及成本的基礎(chǔ)上通過模糊推理系統(tǒng)對(duì)各艙室不同種類探測(cè)器信息及艙室本身火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，快速準(zhǔn)確地給出各艙報(bào)警等級(jí)信息，爭取做到艙室連鎖報(bào)警的準(zhǔn)確性、超前性與全面性，減少由于艙室火情信息遺漏而造成的重大火災(zāi)事故。本發(fā)明的測(cè)試過程可利用MATLAB與VC++混合編程實(shí)現(xiàn)智能融合算法與可視化界面的結(jié)合，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，步驟如下在VC++環(huán)境下設(shè)計(jì)一個(gè)艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)測(cè)評(píng)可視化界面，界面內(nèi)添加四個(gè)編輯框，三個(gè)用于輸入感溫、感煙探測(cè)器報(bào)警信號(hào)和艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)信息，另一個(gè)用于顯示艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估結(jié)果信息，加入一個(gè)模糊推理命令按鈕，當(dāng)輸入三個(gè)報(bào)警參數(shù)后點(diǎn)擊該按鈕，便顯示該艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)信息。本發(fā)明的技術(shù)效果在于集中火災(zāi)報(bào)警控制器采集某艙報(bào)警信息同時(shí)采集其相鄰室火情信息，體現(xiàn)了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的連鎖報(bào)警控制思想，且利用基于模糊控制的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法得到了可靠準(zhǔn)確的艙室報(bào)警等級(jí)信息，擴(kuò)大了關(guān)聯(lián)報(bào)警范圍，提高了系統(tǒng)的控制精度，實(shí)現(xiàn)了船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警的全面性、超前性、準(zhǔn)確性和可靠性，達(dá)到了降低誤報(bào)、漏報(bào)率的目的，有效減少了艙室可能發(fā)生連鎖性起火而導(dǎo)致船舶重大損失的概率。


圖I是應(yīng)用本發(fā)明的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法的船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)艙室連鎖報(bào)警控制流程圖。圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法的基于模糊控制的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3是三角形隸屬函數(shù)曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明本發(fā)明是針對(duì)船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)艙室連鎖報(bào)警控制而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用本發(fā)明的船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)艙室連鎖報(bào)警控制的流程圖如附圖I所示，本發(fā)明就是針對(duì)其中的判斷艙室I至N是否報(bào)警以及將艙室I至N火災(zāi)報(bào)警等級(jí)信息送至集中報(bào)警控制器并確定是否啟動(dòng)相應(yīng)滅火設(shè)施而設(shè)計(jì)的一種船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法。 結(jié)合圖1，應(yīng)用本發(fā)明的船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)連鎖報(bào)警控制流程圖，顯示出了船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)連鎖報(bào)警的控制思想。船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)周期采集各個(gè)艙室的探測(cè)器報(bào)警信號(hào)，當(dāng)某一艙室報(bào)警時(shí)，該艙室的報(bào)警信息會(huì)送至集中報(bào)警控制器，此時(shí)為達(dá)到連鎖報(bào)警控制的目的，集中報(bào)警控制器會(huì)立即采集與該艙鄰近的多個(gè)艙室火災(zāi)探測(cè)器獲取的火情信息，并判斷出這些艙室的火災(zāi)報(bào)警等級(jí)信息，根據(jù)不同的報(bào)警等級(jí)信號(hào)，集中報(bào)警控制器會(huì)給出不同的報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)滅火設(shè)施進(jìn)行滅火。這樣，船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的功能就更加完善了，艙室的連鎖報(bào)警控制方法的應(yīng)用能夠減少報(bào)警系統(tǒng)的漏報(bào)率，提高系統(tǒng)控制精度，考慮各艙室火情關(guān)聯(lián)信息更加全面，避免因疏忽某個(gè)艙室報(bào)警信息而給全船造成的巨大損失。本發(fā)明設(shè)計(jì)的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法即是應(yīng)用于船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警控制流程中的判斷艙室I至N是否報(bào)警和將艙室I至N火災(zāi)報(bào)警等級(jí)信息送至集中報(bào)警控制器并確定是否啟動(dòng)相應(yīng)滅火設(shè)施的。結(jié)合圖2，為本發(fā)明的基于模糊控制的艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。主要由各艙室火災(zāi)報(bào)警要素的信號(hào)采集、信號(hào)預(yù)處理、模糊化、模糊推理判決、解模糊化幾個(gè)模塊組成，最終得出艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)信息。該系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括各艙感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器獲取的火情信息以及通過國內(nèi)外火災(zāi)模擬軟件得到的艙室火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息(艙室火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)可通過相關(guān)文獻(xiàn)查詢得知)，將這些信息進(jìn)行預(yù)處理，歸一化至
范圍內(nèi)，這樣才能進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)處理。采集以上信息能夠使系統(tǒng)對(duì)艙室早期識(shí)別火災(zāi)報(bào)警判別信息，防止火災(zāi)隱患有所幫助，降低漏報(bào)、誤報(bào)率。為了提高艙室火災(zāi)等級(jí)判別的準(zhǔn)確度與抗干擾性，使系統(tǒng)的輸出更接近于人的思維判斷，本發(fā)明采用了模糊推理方法對(duì)預(yù)處理完的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理。模糊推理模塊首先對(duì)輸入量與輸出量進(jìn)行模糊化，建立論域上的模糊集合，設(shè)計(jì)相應(yīng)的隸屬度函數(shù)，對(duì)輸入輸出量進(jìn)行相應(yīng)變換，這里采用的是三角形隸屬度函數(shù)。其次，建立模糊控制規(guī)則表，模糊控制規(guī)則是模糊控制的核心，這些規(guī)則通常來源于相關(guān)領(lǐng)域的專家知識(shí)，也可以通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出。本發(fā)明的模糊規(guī)則形式為IF (滿足一組條件)THEN (推出一組結(jié)論)。制定規(guī)則時(shí)既要保證模糊規(guī)則的完備性，又要保證模糊規(guī)則的相容性。最后生成輸入輸出表，根據(jù)輸入得到了艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)在辨識(shí)論域上的模糊集，再進(jìn)行解模糊化，得到最終結(jié)果。模糊推理模型的設(shè)計(jì)思路具體如下I)輸入量與輸出量的模糊化模糊控制器的輸入量分別為集中控制器采集的各艙室感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器獲取的火情信息和艙室火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息，輸出量為艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)信息，以上信息經(jīng)過預(yù)處理后要首先轉(zhuǎn)化為
范圍內(nèi)的數(shù)值信息，作為論域。這里的歸一化公式選擇如下
權(quán)利要求
1.一種船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法，其特征是包括如下步驟 .1)集中火災(zāi)報(bào)警控制器采集與發(fā)生火災(zāi)艙室相鄰的各艙室感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息； .2)集中火災(zāi)報(bào)警控制器讀取艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息，所述艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息是以船舶艙室可燃物的數(shù)量和特性、艙室的通風(fēng)狀態(tài)、消防系統(tǒng)狀態(tài)為因素，將所述因素進(jìn)行歸納與量化，并根據(jù)廣義指標(biāo)體系非線性合成的指標(biāo)，用來衡量艙室火災(zāi)危險(xiǎn)性的大??； .3)對(duì)感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息和艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息進(jìn)行歸一化預(yù)處理； .4)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推理模塊進(jìn)行模糊推理，從而得到艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估結(jié)果。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述的船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法的裝置，其特征是構(gòu)成包括各艙室火災(zāi)報(bào)警要素的信號(hào)采集模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、模糊化模塊、模糊推理判決模塊和解模糊化模塊；信號(hào)采集模塊采集各艙感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器獲取的火情信息以及艙室火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息；信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)所述信息進(jìn)行預(yù)處理，歸一化至
范圍內(nèi)；模糊推理模塊首先對(duì)輸入量與輸出量進(jìn)行模糊化，建立論域上的模糊集合，設(shè)計(jì)隸屬度函數(shù)，對(duì)輸入輸出量進(jìn)行變換，其次建立模糊控制規(guī)則表，最后生成輸入輸出表，根據(jù)輸入得到了艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)在辨識(shí)論域上的模糊集；解模糊化模塊進(jìn)行解模糊化，得到最終結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法的裝置，其特征是所述的隸屬度函數(shù)是三角形隸屬度函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的實(shí)現(xiàn)船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法的裝置，其特征是所述模糊規(guī)則形式為IF (滿足一組條件)THEN (推出一組結(jié)論)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種船舶艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估方法及裝置。1)集中火災(zāi)報(bào)警控制器采集與發(fā)生火災(zāi)艙室相鄰的各艙室感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息；2)集中火災(zāi)報(bào)警控制器讀取艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息；3)對(duì)感溫、感煙探測(cè)器獲取的火情信息和艙室火災(zāi)危險(xiǎn)級(jí)別信息進(jìn)行歸一化預(yù)處理；4)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推理模塊進(jìn)行模糊推理，從而得到艙室火災(zāi)連鎖報(bào)警等級(jí)評(píng)估結(jié)果。本發(fā)明在不需增加多余探測(cè)設(shè)備及成本的基礎(chǔ)上通過模糊推理系統(tǒng)對(duì)各艙室不同種類探測(cè)器信息及艙室本身火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，快速準(zhǔn)確地給出各艙報(bào)警等級(jí)信息，爭取做到艙室連鎖報(bào)警的準(zhǔn)確性、超前性與全面性，減少由于艙室火情信息遺漏而造成的重大火災(zāi)事故。
文檔編號(hào)G08B17/00GK102682560SQ20121016033
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者馮麗媛, 姚緒梁, 姜述強(qiáng), 王秋遙, 蔡晶, 金鴻章 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)