一种基于边缘计算的隧道消防联动系统的制作方法

本说明书涉及电数据处理领域，特别涉及一种基于边缘计算的隧道消防联动系统。

背景技术：

1、由于隧道空间的封闭以及不可见性，导致隧道内容易发生火灾；若是在隧道中发生火灾或爆炸，对隧道内行车道过往车辆造成了安全威胁，并且，也对隧道内的设施造成损坏，使得造成了极大的经济损失。目前隧道内的消防系统较为独立，对于火灾这类突发事件，多以人工报警为主，仍存在以下缺点：一是报警时间较长，着火点与报警点位置容易存在误差，不利于火灾的早期发现和及时报警；二是难以实时监测火灾具体情况，不利于火灾救援；三是在火灾发生时，难以及时将相关信息迅速向各级传达，容易延误火灾救援。

2、因此，需要提供一种基于边缘计算的隧道消防联动系统，用于隧道火灾的实时监测，并通过联动机制实现更加及时且高效的消防应急措施。

技术实现思路

1、本说明书实施例之一提供一种基于边缘计算的隧道消防联动系统，包括：消防数据采集模块，包括设置在隧道内的多个消防数据采集单元，其中，所述消防数据采集单元用于采集所述消防数据采集单元所在的监测区域的监测数据；消防数据处理模块，包括多个边缘计算单元及中心处理平台，其中，一个所述边缘计算单元对应有至少一个所述消防数据采集单元，所述边缘计算单元用于接收对应的至少一个所述消防数据采集单元采集的所述监测区域的监测数据并基于所述监测区域的监测数据判断所述监测区域是否发生火灾，所述边缘计算单元还用于在判断所述监测区域发生火灾时，将所述监测区域标记为火灾区域并将所述火灾区域的监测数据发送至所述中心处理平台，所述中心处理平台用于基于所述火灾区域的监测数据及所述火灾区域的相关区域的监测数据，确定所述火灾区域的消防等级；消防应急处理模块，包括隧道应急调度单元、隧道应急单元、道路应急调度单元及道路应急单元，其中，所述隧道应急调度单元用于基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级确定所述隧道内的消防应急策略，所述隧道应急单元用于基于所述消防应急策略执行隧道消防应急措施，所述道路应急调度单元用于基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级确定所述隧道的相关道路的道路应急策略，所述道路应急单元用于基于所述道路应急策略在所述隧道的相关道路执行道路应急措施。

2、在一些实施例中，基于以下流程确定所述多个消防数据采集单元的安装位置及所述多个边缘计算单元的安装位置：基于所述隧道的相关信息，建立所述隧道的三维模型；通过蒙特卡洛模型基于约束条件集生成多种候选安装方案，其中，所述候选安装方案至少包括所述多个消防数据采集单元的候选安装位置、所述多个边缘计算单元的候选安装位置及所述边缘计算单元与所述消防数据采集单元的对应关系；基于所述隧道的三维模型及指标体系，确定每种所述候选安装方案对应的评估分数；基于每种所述候选安装方案对应的评估分数，从所述多种候选安装方案中确定目标安装方案。

3、在一些实施例中，所述约束条件集至少包括边缘计算单元的数量约束、消防数据采集单元的数量约束、边缘计算单元与消防数据采集单元之间的对应约束、分布约束及位置范围约束；所述指标体系至少包括监测覆盖度、边缘计算单元负载均值、监测重叠度及数据传输准确度。

4、在一些实施例中，所述消防数据采集单元至少包括信息采集组件及图像采集组件，其中，所述信息采集组件至少包括热解粒子探测器、光纤测温设备、烟雾传感器、co传感器、co2传感器、氧气传感器、风速传感器、湿度传感器及红外热电堆阵列传感器；基于以下公式确定监测覆盖度：其中，rcoverage为监测覆盖度，vtotal为隧道内的总空间，vnot monitored隧道内未被消防数据采集单元采集信息的空间，隧道内未被消防数据采集单元采集信息的空间基于隧道的三维模型确定；基于以下公式确定边缘计算单元负载均值：其中，paverage为边缘计算单元负载均值，pk为第k个边缘计算单元的负载，n为边缘计算单元的总数；基于以下公式确定监测重叠度；其中，v（overlap,total）为监测重叠度，m为消防数据采集单元的总数，v（overlap,ij）为第i个监测区域与第j个监测区域之间重叠的空间的大小；基于以下公式确定数据传输准确度：其中，atransfer为数据传输准确度，l为第k个边缘计算单元对应的消防数据采集单元的总数，l(k,x)为第k个边缘计算单元与对应的第x个消防数据采集单元之间的数据传输距离，lstandard为预设的标准数据传输距离。

5、在一些实施例中，所述边缘计算单元基于所述监测区域的监测数据判断所述监测区域是否发生火灾，包括：所述边缘计算单元通过第一风险确定模型基于所述信息采集组件采集在一个周期内采集的信息，确定所述消防数据采集单元所在的监测区域的第一火灾风险；当所述消防数据采集单元所在的监测区域的第一火灾风险大于预设火灾风险阈值时，所述边缘计算单元控制所述图像采集组件采集所述消防数据采集单元所在的监测区域的图像；所述边缘计算单元通过第二风险确定模型基于所述信息采集组件采集在一个周期内采集的信息及所述消防数据采集单元所在的监测区域的图像，确定所述消防数据采集单元所在的监测区域的第二火灾风险；当消防数据采集单元所在的监测区域的第二火灾风险大于所述预设火灾风险阈值时，所述边缘计算单元判断所述消防数据采集单元所在的监测区域发生火灾。

6、在一些实施例中，所述道路应急单元至少包括广播平台、设置在所述隧道相关的多个高速路入口的第一提示装置及设置在所述隧道相关的多个交叉路口的第二提示装置；所述道路应急调度单元基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级确定所述隧道的相关道路的道路应急策略，包括：基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级，从所述隧道相关的多个交叉路口确定至少一个目标交叉路口；所述道路应急单元基于所述道路应急策略在所述隧道的相关道路执行道路应急措施，包括：所述广播平台广播预警信息至每个所述第一提示装置及每个所述目标交叉路口的第二提示装置。

7、在一些实施例中，所述道路应急调度单元基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级，从所述隧道相关的多个交叉路口确定至少一个目标交叉路口，包括：所述道路应急调度单元通过路口确定模型基于所述火灾区域的消防等级、路网数据、所述隧道相关的多个交叉路口的历史车流量信息及所述隧道相关的多个交叉路口的环境信息，从所述隧道相关的多个交叉路口确定至少一个目标交叉路口。

8、在一些实施例中，所述隧道应急单元至少包括喷淋组件、通风组件及机器人组件，其中，所述喷淋组件包括设置在所述隧道的多个位置的多台喷淋装置，所述通风组件包括设置在所述隧道的多个位置的多台通风设备，所述机器人组件包括多台消防机器人；所述隧道应急调度单元基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级确定所述隧道内的消防应急策略，包括：基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级及所述火灾区域的位置信息，从所述多台喷淋装置中确定目标喷淋装置，并确定所述目标喷淋装置在应急时间段内的多个时间点的工作参数；基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级及所述火灾区域的位置信息，从所述多台通风设备中确定目标通风设备，并确定所述目标通风设备在所述应急时间段内的多个时间点的工作参数；基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级及所述火灾区域的位置信息，从所述多台消防机器人中确定目标消防机器人，并确定所述目标消防机器人的工作参数。

9、在一些实施例中，所述基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级及所述火灾区域的位置信息，从所述多台通风设备中确定目标通风设备，并确定所述目标通风设备在所述应急时间段内的多个时间点的工作参数，包括：基于所述火灾区域的位置信息，从所述多台通风设备确定中心通风设备；基于所述火灾区域的消防等级，确定所述中心通风设备的关联通风设备；基于所述火灾区域的消防等级，确定所述中心通风设备及所述关联通风设备在所述应急时间段内的多个时间点的工作参数，其中，所述工作参数至少包括排风角度及排风量。

10、在一些实施例中，所述隧道应急调度单元基于所述中心处理平台确定的所述火灾区域的消防等级确定所述隧道内的消防应急策略，还包括：基于所述消防应急策略，确定所述火灾区域在所述应急时间段的多个时间点的预估状态；基于所述火灾区域的消防数据采集单元在所述应急时间段的多个时间点采集的实时数据及所述火灾区域在所述应急时间段的多个时间点的预估状态，调整所述消防应急策略。

11、相比于现有技术，本说明书提供的一种基于边缘计算的隧道消防联动系统，至少具备以下有益效果：

12、1、基于多个消防数据采集单元，可以实现隧道内火灾相关数据获取的高覆盖率，同时，设置多个边缘计算单元基于监测区域的监测数据判断监测区域是否发生火灾，保证了火灾判定的实时性，进一步的，中心处理平台基于火灾区域的监测数据及火灾区域的相关区域的监测数据，实现了基于更高维度的信息较为准确地确定火灾区域的消防等级，为隧道消防应急措施和道路应急策略的制定奠定了基础，同时，隧道应急单元基于消防应急策略执行隧道消防应急措施，实现更加及时且高效的消防应急措施，有效避免了隧道内火灾的进一步扩散，道路应急单元用于基于道路应急策略在隧道的相关道路执行道路应急措施，避免了道路上的车辆无法及时获取隧道火灾的相关信息，造成车辆仍然往隧道方向行驶，造成堵塞和损失的进一步扩大；

13、2、基于隧道的三维模型及指标体系，确定每种候选安装方案对应的评估分数，从而确定目标安装方案，使得安装后的多个消防数据采集单元及多个边缘计算单元能够更加高效且准确地完成数据采集及数据处理的工作；

14、3、先基于信息采集组件采集在一个周期内采集的信息，确定消防数据采集单元所在的监测区域的第一火灾风险，并在第一火灾风险大于预设火灾风险阈值时，才控制图像采集组件采集消防数据采集单元所在的监测区域的图像，基于消防数据采集单元所在的监测区域的图像，确定消防数据采集单元所在的监测区域的第二火灾风险，基于第二火灾风险判断消防数据采集单元所在的监测区域发生火灾，有效减少无效数据的获取量，即无效图像的获取量，同时，二次判定的方式，有效保证了数据采集单元所在的监测区域发生火灾的准确度。