一种消防水系统的整体故障预警系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种消防水系统的整体故障预警系统及方法，通过MCUSUM Control Chart方法实现对建筑物内的消防水系统整体的实时故障风险预警，该算法考虑了物联网水系统单点处的历史数据以及实时数据的关系，能够快速有效地发现水系统整体可能发生的故障问题并给出预警；根据算法的结果反馈，能够帮助建筑单位快速对消防水系统的整体健康状况做出评价，并对可能存在的问题发出预警，锁定消防水系统中需要提升的方面，有助于社会单位进行消防水系统安全风险自查自改，有助于降低各建筑单位的消防水系统在灭火时的故障发生率，有助于提高社会单位消防自救能力，有助于提高政府监管部门对各个建筑单位的消防水系统安全水平的实时监管能力。时监管能力。时监管能力。

【技术实现步骤摘要】
一种消防水系统的整体故障预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及消防设备检测预警领域，特别是涉及一种消防水系统的整体故障预警系统及方法。

技术介绍

[0002]随着居民安全意识的提升，对于消防安全水平也愈发重视。为了提高地区消防安全水平，通常会就地设置消防水系统以及其他消防设施，便于消防人员或群众快速获取消防设备和资源，第一时间完成灭火工作。由于消防设施的使用特殊性，要求消防设施保持能够使用的状态，因此对于消防设施的故障检测和预警极其重要。其中对灭火器等设备一类的消防设施，能够通过定期更换设备，有效避免故障等问题，但是对于消防水系统，难以进行更换，还存在大量隐患，包括漏压、过压、漏液、管体破裂等，另一方面，根据火灾调查报告的数据显示，消防水系统设备的运行健康情况对灭火效果起到了极其关键的作用，因此需要对其进行检测。
[0003]在现有的方法中，通常采用相关的消防维保工作人员对消防水系统定期进行故障检测与健康状况监督，包括人工抽样、统计和分析检查等方式，这样的方法存在如下弊端：其一，消防维保工作人员的定期、抽样检查，难以确保消防水系统在每个单点处的实时性能；其二，检测数据由人员记录并上传，数据量小，缺少系统化的检测评估和预警过程；其三，由人工核查，数据收集的效率低下，且容易出现舞弊现象。
[0004]另外，在目前的消防水系统中，虽然在水系统中安装了大量用于检测各重要节点液位液压数值的物联设备，但是这些数据通常仅用于辅助维保人员判断水系统是否正常，各个设备的实时数据和历史数据所包含的信息并没有被充分的利用。另一方面，通过火灾调查报告的数据，不难发现，消防水系统设备的运行健康情况对灭火效果起到了极其关键的作用。因此，基于消防物联网数据，实现实时地、自动化地消防水系统故障检测与预警，对于建筑单位提高消防水系统的健康水平，增强水系统扑灭火灾能力，帮助安全责任人进行日常运维是十分重要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种消防水系统的整体故障预警系统及方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种消防水系统的整体故障预警方法，包括如下步骤：
[0008]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；
[0009]步骤2：边缘计算网关接收检测传感器采集的数据；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]步骤5：物联网数据中心接收数据并进行存储。
[0013]进一步的，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：
[0014][0015]其次获得样本方差S，表示为：
[0016][0017]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：
[0018][0019][0020]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：
[0021][0022][0023]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；
[0024]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。
[0025]进一步的，所述参数k通过下式获得：
[0026][0027][0028][0029]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；100
·
p
i
％表示第i个传感器所允许的最大均值偏差百分比。
[0030]进一步的，所述检测均值判断位Z
i
的获取方法表示为：
[0031][0032]代入s
i
，获得：
[0033][0034]其中，表示根据历史采集数据获得的均值数据。
[0035]进一步的，所述步骤3中，若Z
i
＞h，则认为在该段检测时间内，消防水系统的状态变化较大，因当发出预警；否则认为消防水系统稳定工作。
[0036]一种消防水系统的整体故障预警系统，所述系统基于上述的方法，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。
[0037]进一步的，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。
[0038]进一步的，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。
[0039]进一步的，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。
[0040]本专利技术的有益效果为：
[0041]通过对消防水系统中单点处的水压、水位等数据进行采集，并将采集的数据传输至边缘计算网关，由边缘计算网关将数据统一上传，形成系统化的自动检测布局，提高对消防水系统的实时监管以及复查水平，有效保障消防水系统正常运行；
[0042]通过X Control Chart方法对消防水系统的单点进行故障检测，并基于CUSUM Control Chart方法对消防水系统单点进行预警，及时地向业主或有关部分反馈水系统中可能出现的故障，并对潜在的问题提前进行预警，提高消防水平，保障社会安全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。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，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：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：，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
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅杰，郑瑞祥，侯林早，李冕，宫爱科，
申请(专利权)人：上海至冕伟业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：