本发明专利技术提供基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，属于隧道火灾预警领域，所述方法包括如下步骤：在隧道内安装若干个隧道内监测装置对隧道内部的数据进行采集，对采集的数据进行预处理，预处理包括数据滤波和去噪；对预处理后的数据进行数据特征提取，对提取的特征数据进行耦合分析；对数据进行阈值判断，根据对数据的处理判断，当隧道发生火灾时进行报警，由隧道火灾预警提示装置进行声光报警。本发明专利技术耦合分析可以有效的避免了其他特殊情况的误报以及某单项传感器的损害误报、异常误报，变形阈值的设定不但提升了耦合分析的严谨性，同时对隧道火灾的等级、影响程度有了初步的了解，有利于管理者组织抢险及物资配备。
1、公路隧道安全极为重要。一方面，隧道内空间相对封闭，通风条件有限。一旦发生火灾，烟雾和有毒气体难以迅速排出，会在短时间内弥漫整个隧道，严重威胁被困人员的生命安全。而且高温也会对隧道结构造成损害，增加救援难度。另一方面，隧道内视线较差，车辆行驶速度较快，若出现突发状况，如车辆故障、交通事故等，很容易引发连环碰撞，造成重大人员伤亡和财产损失。此外，隧道通常是交通要道，连接着重要的地区，其安全问题会对区域交通产生重大影响，导致交通拥堵甚至中断，影响经济发展和人们的出行。所以，必须高度重视公路隧道安全，特别是火灾相关的安全问题。
2、然而，隧道火灾预警存在诸多难点。首先，环境因素复杂。隧道封闭空间使得烟雾难以扩散，干扰探测器工作且降低能见度，影响视觉型探测器效果。通风系统会改变烟雾和热量分布，气流还可能吹散烟雾，增加预警难度。同时，隧道内电气设备和通信设施产生的电磁干扰会影响探测器性能。其次，火灾特征多变。隧道内车辆携带易燃物品多，燃烧速度快，预警时间短。火源位置不确定，需多种探测手段覆盖。且火灾类型多样，要求预警系统能准确识别。最后，技术手段有限。常用探测器在隧道中有局限性，新型探测器可靠性和成本存问题。通信困难，可能影响预警信号传输，火灾时通信设备易损坏。大量数据的分析复杂，需高性能设备和软件，成本高。因此，需要设计基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，使得隧道火灾预警更加精准和及时。
>技术实现思路1、本专利技术的目的在于提供基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，解决
技术介绍
中提到的技术问题。可以有效发挥各种传感器的优势，融合判别提升预警精度，同时克服隧道内通信困难的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1：在隧道(1)内安装若干个隧道内监测装置(2)对隧道内部的数据进行采集，在隧道外安装隧道外基准监测装置(3)对环境变化进行数据采集，并作为预测的基准数据，并在隧道入口前固定距离处设置隧道火灾预警提示装置；
5、步骤2：对采集的数据进行预处理，预处理包括数据滤波和去噪；
6、步骤3：对预处理后的数据进行数据特征提取；
7、步骤4：对提取的特征数据进行耦合分析；
8、步骤5：对数据进行阈值判断；
9、步骤6：根据对数据的处理判断，当隧道发生火灾时进行报警，由隧道火灾预警提示装置进行声光报警，并报告有关部门，同时将隧道火灾上传云端工用户及时查询。
10、进一步地，步骤1中，隧道内的若干个隧道内监测装置等间距设置，相邻的来个隧道内监测装置之间相互通信，将采集的数据逐一往隧道的入口处进行传输，同时每个设备的数据进行标注相应的设备号和设备所处隧道的距离位置，当后面一个隧道内监测装置与前面一个的隧道内监测装置发送数据无法反馈时，则后面一个隧道内监测装置会请求与前两个的隧道内监测装置请求通信，避免当某个隧道内监测装置出现通信故障时，影响整个隧道的数据采集和传输。
11、进一步地，步骤1中，隧道内监测装置内设置有温湿度传感器、烟雾传感器和无线组网传输模块，温湿度传感器用于采集环境的温湿度数据，烟雾传感器用于采集烟雾数据，无线组网传输模块用于将采集的数据传输到外部处理器上，隧道外基准监测装置采集到环境因素的基准数据：基准温度t0、基准湿度h0、基准烟雾pm0，隧道内监测装置采集到隧道内部的环境因素隧道温度t1～n、隧道湿度h1～n、隧道烟雾pm1～n。
12、进一步地，步骤1中，隧道火灾预警提示装置包括太阳能蓄电装置、声光喇叭、led显示屏、无线模块、支撑柱和数据处理装置，太阳能蓄电装置、声光喇叭、led显示屏、无线模块和数据处理装置均设置在支撑柱上，太阳能蓄电装置与声光喇叭、led显示屏、无线模块和数据处理装置连接供电，声光喇叭、led显示屏和无线模块均与数据处理装置连接，声光喇叭用于声光报警，led显示屏用于显示火灾数据，无线模块用于将火灾情况汇报相关单位和上传云端服务器。
13、进一步地，步骤3中，从预处理后的数据中提取有助于判断火灾的特征值，判断温度是否急剧升高或者烟雾浓度是否异常增加，其中δt1＝t1-t0、δh1＝h1-h0、δpm1＝pm1-pm0。
14、进一步地，步骤4中，将不同传感器的数据进行融合处理，利用相关性函数或数据融合算法对来自同类传感器的多源数据进行局部融合，得到最优的融合数据，隧道出现火灾事会出现温度突然增大、湿度减小以及烟雾浓度突然增大三种情况，如果其中一种数据增大，而其他数据无明显变化，则要进一步进行耦合分析，同时，数据异常的隧道内监测装置前后的隧道内监测装置的变化速率也需立即进行耦合分析，另外的隧道内监测装置的变化速率大小应与距离成正比。
15、进一步地，步骤5中，根据预设的阈值判断当前环境是否异常，如果温度或烟雾浓度超过设定的阈值，会认为隧道内可能发生了火灾，隧道正常情况下温度变化速率δt≤10％、湿度变化速率δh≤15％、烟雾变化速率δpm≤10％，且δt、δh、δpm的小时变化速率小于10％，当三种传感器的变化速率有突然上升的情况，即为小时变化速率连续超过10％时，则发生火灾；
16、火灾的灾害程度不同，决定了隧道当前环境因素变化的速率及大小，只要计算出δt、δh、δpm的小时变化速率的大小及t1～n、h1～n、pm1～n的最大值，则可以判断出对应的火灾程度。
17、本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
18、本专利技术耦合分析可以有效的避免了其他特殊情况的误报以及某单项传感器的损害误报、异常误报，变形阈值的设定不但提升了耦合分析的严谨性，同时对隧道火灾的等级、影响程度有了初步的了解，有利于管理者组织抢险及物资配备，led自动化实时警示屏可以无线连接隧道内部监测站，提升实时警报的及时性，数据收集设备具有轻量化的特点，体积小、重量轻，安装和拆卸更加便捷。这意味着可以在短时间内快速完成监测点站设置，减少对隧道正常交通的干扰，而且，日常的维护工作也变得相对简单，降低了维护人员的工作难度和工作量。
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【技术保护点】
1.基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道(1)内的若干个隧道内监测装置(2)等间距设置，相邻的来个隧道内监测装置(2)之间相互通信，将采集的数据逐一往隧道(1)的入口处进行传输，同时每个设备的数据进行标注相应的设备号和设备所处隧道(1)的距离位置，当后面一个隧道内监测装置(2)与前面一个的隧道内监测装置(2)发送数据无法反馈时，则后面一个隧道内监测装置(2)会请求与前两个的隧道内监测装置(2)请求通信，避免当某个隧道内监测装置(2)出现通信故障时，影响整个隧道的数据采集和传输。
3.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道内监测装置(2)内设置有温湿度传感器、烟雾传感器和无线组网传输模块，温湿度传感器用于采集环境的温湿度数据，烟雾传感器用于采集烟雾数据，无线组网传输模块用于将采集的数据传输到外部处理器上，隧道外基准监测装置(3)采集到环境因素的基准数据：基准温度T0、基准湿度H0、基准烟雾PM0，隧道内监测装置(2)采集到隧道内部的环境因素隧道温度T1～n、隧道湿度H1～n、隧道烟雾PM1～n。
4.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道火灾预警提示装置包括太阳能蓄电装置(4)、声光喇叭(5)、LED显示屏(6)、无线模块(7)、支撑柱(8)和数据处理装置，太阳能蓄电装置(4)、声光喇叭(5)、LED显示屏(6)、无线模块(7)和数据处理装置均设置在支撑柱(8)上，太阳能蓄电装置(4)与声光喇叭(5)、LED显示屏(6)、无线模块(7)和数据处理装置连接供电，声光喇叭(5)、LED显示屏(6)和无线模块(7)均与数据处理装置连接，声光喇叭(5)用于声光报警，LED显示屏(6)用于显示火灾数据，无线模块(7)用于将火灾情况汇报相关单位和上传云端服务器。
5.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤3中，从预处理后的数据中提取有助于判断火灾的特征值，判断温度是否急剧升高或者烟雾浓度是否异常增加，其中ΔT1＝T1-T0、ΔH1＝H1-H0、ΔPM1＝PM1-PM0。
6.根据权利要求4所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤4中，将不同传感器的数据进行融合处理，利用相关性函数或数据融合算法对来自同类传感器的多源数据进行局部融合，得到最优的融合数据，隧道出现火灾事会出现温度突然增大、湿度减小以及烟雾浓度突然增大三种情况，如果其中一种数据增大，而其他数据无明显变化，则要进一步进行耦合分析，同时，数据异常的隧道内监测装置(2)前后的隧道内监测装置(2)的变化速率也需立即进行耦合分析，另外的隧道内监测装置(2)的变化速率大小应与距离成正比。
7.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤5中，根据预设的阈值判断当前环境是否异常，如果温度或烟雾浓度超过设定的阈值，会认为隧道内可能发生了火灾，隧道正常情况下温度变化速率ΔT≤10％、湿度变化速率ΔH≤15％、烟雾变化速率ΔPM≤10％，且ΔT、ΔH、ΔPM的小时变化速率小于10％，当三种传感器的变化速率有突然上升的情况，即为小时变化速率连续超过10％时，则发生火灾；
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【技术特征摘要】
1.基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道(1)内的若干个隧道内监测装置(2)等间距设置，相邻的来个隧道内监测装置(2)之间相互通信，将采集的数据逐一往隧道(1)的入口处进行传输，同时每个设备的数据进行标注相应的设备号和设备所处隧道(1)的距离位置，当后面一个隧道内监测装置(2)与前面一个的隧道内监测装置(2)发送数据无法反馈时，则后面一个隧道内监测装置(2)会请求与前两个的隧道内监测装置(2)请求通信，避免当某个隧道内监测装置(2)出现通信故障时，影响整个隧道的数据采集和传输。
3.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道内监测装置(2)内设置有温湿度传感器、烟雾传感器和无线组网传输模块，温湿度传感器用于采集环境的温湿度数据，烟雾传感器用于采集烟雾数据，无线组网传输模块用于将采集的数据传输到外部处理器上，隧道外基准监测装置(3)采集到环境因素的基准数据：基准温度t0、基准湿度h0、基准烟雾pm0，隧道内监测装置(2)采集到隧道内部的环境因素隧道温度t1～n、隧道湿度h1～n、隧道烟雾pm1～n。
4.根据权利要求1所述的基于温湿度及烟雾传感器耦合分析的隧道火灾警报方法，其特征在于：步骤1中，隧道火灾预警提示装置包括太阳能蓄电装置(4)、声光喇叭(5)、led显示屏(6)、无线模块(7)、支撑柱(8)和数据处理装置，太阳能蓄电装置(4)、声光喇叭(5)、led显示屏(6)、无线模块(7)和数据处理装置均设置在支撑柱(8)上，太阳能蓄电装置(...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄海峰，黄丹萍，黄智海，李锦源，卢水杰，杨晓东，
申请(专利权)人：广西北投交通养护科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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