火灾的远程监控及处理控制系统的制作方法

本发明涉及火灾的远程监控及处理控制系统，属于火灾远程监控技术领域。

背景技术：

火灾一般会造成一定的损失，目前，火灾大致分为：

指固体物质火灾，这种物质通常具有有机物质性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬；如木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾。

液体或可熔化的固体物质火灾：如煤油、汽油、柴油、原油，甲醇、乙醇、沥青、石蜡等火灾。

气体火灾：如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等火灾。

金属火灾：如钾、钠、镁、铝镁合金等火灾。

带电火灾：物体带电燃烧的火灾。

烹饪器具内的烹饪物，如动植物油脂火灾。

近年来，火灾发生的指数在渐渐攀升，一些高楼层中发生火灾后，由于未能第一时间报警，延缓了消防的救援，导致损失惨重；很多时候，一旦发生火灾，人们都比较慌乱，当时的想法就是逃生，在大型的场所，还易造成踩踏事件。

如今，社会经济迅速发展，人们的生活水平也越来越高了，各类建筑在施工时，也强制性的安装上了一些烟雾感应头，热能感应头等，但是这些设备均是现场小范围的操作，且面对大的火灾时，作用很小。

当火灾发生时，一般周围会有电相关的连接线或设备，由于人们在慌乱之中很难头脑清楚的将县官电源切断，这会导致后续火灾的延续，接连漏电引发更大的火势。

目前，在移动互联网市场，手机app凭借着自身的廉价性、精准性、互动性和超强的用户黏性等多种优点已经占据了半壁江山。现在与互联网相关的大部分企业或者产品都拥有自己的手机app，能够拥有自己专业化的手机app已经成为了市场的一个潮流。

所以在火灾预警方面应从多方位着手。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种全面、准确且智能化的火灾的远程监控及处理控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含检测中心设备、网络传输单元、消防总控中心、移动app终端、临时处理单元；所述检测中心设备包含数据采集模块、数据处理模块、无线传输模块、电源模块、控制报警模块；其中数据采集模块中设有无线传感器节点模块；所述数据采集模块与数据处理模块连接；所述数据处理模块与无线传输模块和控制报警模块连接；所述控制报警模块中设有预警模块，所述预警模块中设有预警算法；所述检测中心设备通过网络传输单元与消防总控中心、移动app终端连接；所述消防总控中心、移动app终端均与临时处理单元连接；所述临时处理单元中设有周边传感器启动单元、周边警报单元、就近消防系统通告单元、国家电网连线单元、急救中心通告单元；所述移动app终端内设有邻居预警电话单元和自动报警单元；所述自动报警单元与消防总控中心连接。

作为优选，所述无线传感器节点模块包含火灾检测相关的安装设备，如烟雾传感器、热度传感器、空气二氧化碳传感器等。

作为优选，所述数据采集模块中设有数据中和分析模块，所述数据分析模块与预警模块相互配合。

作为优选，所述网络传输单元中设有gprs单元、无线网络(4g)模块、互联网；所述gprs单元、无线网络(4g)模块、互联网与消防总控中心、移动app终端相互配合。

作为优选，所述国家电网连线单元中设有强制切断主电源单元和强制启用紧急照明系统单元，并配设有一定范围的警报。

作为优选，所述急救中心通告单元中设有自动回拨确认单元，急救中心会拨打事发地预留的座机或手机号进行确认，作出相应的急救措施。

作为优选，所述邻居预警电话单元为事发地附近的预留电话通知，或微信视频、qq视频连线，第一次时间通知附近的人查看，便于救援和自救。

本发明中电源模块是无线传感器节点的一个关键模块，电源处理得好坏直接影响到整个系统是否正常工作和使用。考虑到无线传感器节点有可能需放置在户外，故电源模块采用太阳能供电和蓄电池供电两种供电模式。在太阳能供电的情况下，只需太阳能板提供12v的直流电压即可，使用起来相当方便。无线传感器节点中内置了3.7v的蓄电池，在没有太阳能供电的情况下，蓄电池会自动给无线传感器节点供电。当无线传感器节点接入外界电源时，如果蓄电池电量不足，蓄电池会自动进入充电状态，若蓄电池电量充满，则会停止充电，从而能够防止蓄电池过冲现象的发生。

无线传感器节点模块中的各个模块所需电压有所不同，无线传输模块的工作电压为3.2v～4.8v之间，从系统整体需求，设定其电压值为4v。数据采集模块需要提供5v电压，数据处理模块理论电压为1.6v～5.5v之间，从系统的简单可靠性出发，设定其电压值为5v，这样既能保证数据处理模块能够稳定工作，又能够直接为数据采集模块提供电压。

数据采集模块由多种传感器、放大器以及其它相关电路组成。

本发明利用多方位数据采集技术，通过预算及数据转换，将信息反馈给消防总控中心，消防总控中心根据信息作出相应的处理措施；在数据采集方面，融合多种设备传感器的数据综合体，提高了数据的准度，通过当下稳定且应用广泛的网络传输数据，临时应急处理到位，消防总控中心根据数据分析后选择是否起到那个相应的控制单元，如周边预警、就近消防、国家电网或急救中心等，同时移动app终端也可以选择性的启动淋浴预警和急救中心，有助于缓解火灾的情势，减少火灾的覆盖面，降低损失。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种火灾的远程监控及处理控制系统，能够满足火警的数据通信要求。相比传统的有线监测，无线监测能够很大程度上降低安装成本以及维护成本，能够存储和调用监测过程中产生的海量数据，与传统硬件服务器相比，其具有构建方便快捷、管理简单高效、数据存储安全可靠等优势，很好的降低了服务器的开发运维难度，从而降低运行成本；手机app的使用丰富了火灾的监测方式，能够更加方便监管人员实时了解火灾情况；系统引用了3σ准则算法作为数据采集算法，引用(α,τ)双阈值监测算法作为预警算法。这样能够很好的提高系统的抗干扰能力，增强了系统的可信度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明中电源模块结构框图；

图3是本发明中电源模块12v—4v降压电路

图4是本发明中电源模块4v-5v升压电路

图5是本发明中电源模块的蓄电池充电电路

附图标记说明：

检测中心设备1、网络传输单元2、消防总控中心3、移动app终端4、临时处理单元5；所述检测中心设备1包含数据采集模块11、数据处理模块12、无线传输模块13、电源模块14、控制报警模块15、无线传感器节点模块111、预警模块151、周边传感器启动单元51、周边警报单元52、就近消防系统通告单元53、国家电网连线单元54、急救中心通告单元55、邻居预警电话单元41、自动报警单元42。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1--图5所示，本具体实施方式包含检测中心设备1、网络传输单元2、消防总控中心3、移动app终端4、临时处理单元5；所述检测中心设备1包含数据采集模块11、数据处理模块12、无线传输模块13、电源模块14、控制报警模块15；其中数据采集模块11中设有无线传感器节点模块111；所述数据采集模块11与数据处理模块12连接；所述数据处理模块12与无线传输模块和控制报警模块15连接；所述控制报警模块15中设有预警模块151，所述预警模块151中设有预警算法；所述检测中心设备通过网络传输单元2与消防总控中心3、移动app终端4连接；所述消防总控中心3、移动app终端4均与临时处理单元5连接；所述临时处理单元5中设有周边传感器启动单元51、周边警报单元52、就近消防系统通告单元53、国家电网连线单元54、急救中心通告单元55；所述移动app终端4内设有邻居预警电话单元41和自动报警单元42；所述自动报警单元42与消防总控中心3连接。

其中，所述无线传感器节点模块111包含火灾检测相关的安装设备，如烟雾传感器、热度传感器、空气二氧化碳传感器等。所述数据采集模块11中设有数据中和分析模块，所述数据分析模块与预警模块151相互配合；数据采集模块11由多种传感器、放大器以及其它相关电路组成。

所述网络传输单元2中设有gprs单元、无线网络(4g)模块、互联网23；所述gprs单元、无线网络(4g)模块、互联网与消防总控中心3、移动app终端4相互配合。

另外，所述国家电网连线单元54中设有强制切断主电源单元和强制启用紧急照明系统单元，并配设有一定范围的警报。所述急救中心通告单元55中设有自动回拨确认单元，急救中心会拨打事发地预留的座机或手机号进行确认，作出相应的急救措施。所述邻居预警电话单元41为事发地附近的预留电话通知，或微信视频、qq视频连线，第一次时间通知附近的人查看，便于救援和自救。

本具体实施方式中电源模块14是无线传感器节点的一个关键模块，电源处理得好坏直接影响到整个系统是否正常工作和使用。考虑到无线传感器节点有可能需放置在户外，故电源模块14采用太阳能供电和蓄电池供电两种供电模式。在太阳能供电的情况下，只需太阳能板提供12v的直流电压即可，使用起来相当方便。无线传感器节点中内置了3.7v的蓄电池，在没有太阳能供电的情况下，蓄电池会自动给无线传感器节点供电。当无线传感器节点接入外界电源时，如果蓄电池电量不足，蓄电池会自动进入充电状态，若蓄电池电量充满，则会停止充电，从而能够防止蓄电池过冲现象的发生。

本具体实施方式无线传感器节点模块111中的各个模块所需电压有所不同，无线传输模块的工作电压为3.2v～4.8v之间，从系统整体需求，设定其电压值为4v。数据采集模块需要提供5v电压，数据处理模块理论电压为1.6v～5.5v之间，从系统的简单可靠性出发，设定其电压值为5v，这样既能保证数据处理模块能够稳定工作，又能够直接为数据采集模块提供电压。

本具体实施方式的预警算法采用了带有概率保证的轻量级分布式(α,τ)双阈值监测算法^]。其主体思想是对于给定的监测阈值α和概率阈值τ，如果在t时刻监测到的数据大于监测阈值α，同时其概率大于概率阈值τ，系统将会发出报警。因此，在(α,τ)监测算法中，关键部分就是计算出监测数据大于阈值的概率的紧上界。

为了方便说明，本文令t时刻监测到的数值为s(t)，其监测值的上界和下界分别为sup、inf。t时刻监测的期望值为μ(t)。

引理1如果x取[0,1]的任意值并且其期望值e[x]＝μ，那么对于以下公式成立

e[e^xh]≤e^hμ+1-μ

证明令f(x)＝e^xh，其二阶导数为f″(x)＝h²e^hx。可以知道对于任意不为零的h，f″(x)＞0，所以f(x)在[0,1]范围内，当β∈[0,1]时有

f(βx1+(1-β)x2)≤βf(x1)+(1-β)f(x2)

由于x∈[0,1]，故可知

e^hx＝f(x)＝f((1-x)×0+x×1)≤(1-x)e⁰+xe^h

综上得

e[e^hx]≤e[(1-x)+xe^h]＝e^hμ+1-μ

定理1令e[s(t)]＝μ(t)，如果μ(t)＜α，则有

其中

证明设sup＞α，令可以看出x(t)∈[0,1]，同时有

令γ＝α/sup，可知γ＜1。根据马尔科夫不等式，对于任意h∈(0,∞)，可以得到

pr[x(t)≥γ]＝pr[e^x(t)h≥e^γh]≤e^-γhe[e^x(t)h]

由引理1可得

由上述两个公式可以知道任意h∈(0,∞)，下式成立

为了得到pr[s(t)≥α]一个紧上界，需要去最优值h^*，使得

成立。令那么

当y′(h^*)＝0时可得

由于因此所以h^*＞0满足马尔科夫不等式条件。综上所述可以知道，当h＞h^*时，y(h)为单调增函数；当h＜h^*时，y(h)为单调减函数。因此，在h＝h^*时，y(h)取得最小值，于是可以得到

令

其中x1,x2∈(0,1)，能够得到

根据上面两个公式，有由于那么存在λ＞0，使得α＝μ(t)+supλ成立，因此综上所述，因此，根据定理1得到推论1。

推论1当μ(t)＜α，同时时，即pr[s(t)≥α]≤τ，那么系统就不发送报警。

定理2令e[s(t)]＝μ(t)，如果μ(t)＞α，则有

其中，

证明定理2与定理1的证明过程相似，有些过程不再重复叙述，设sup＞α，令同样有

令γ＝α/sup，可知γ＜1。根据马尔科夫不等式，对于任意h∈(-∞,0)，可以得到

pr[x(t)≤γ]＝pr[e^x(t)h≥e^λh]≤e^-λhe[e^x(t)h]

由引理1可知因此，对于任意h∈(-∞,0)，下式成立

同样，h^*需取最优值使取最小值。令

那么当y′(h^*)＝0时，可得

由于因此所以h^*＜0满足马尔科夫不等式条件。当h＞h^*时，y(h)为单调增函数；当h＜h^*时，y(h)为单调减函数。因此，在h＝h^*时，y(h)取得最小值，于是可以得到

由于那么存在λ＞0，使得α＝μ(t)-supλ成立。因此，综上所述得因此，根据定理2得到推论2。

推论2当μ(t)＞α，同时时，即pr[s(t)＞α]＞τ，那么系统就会发送报警。

除了推论1和推论2两种情况，还有其他三种主要情况。第一种是μ(t)＜α，即pr[s(t)≥α]＞τ的情况。第二种是μ(t)＞α，即pr[s(t)＞α]＜τ的情况。这两种情况都无法判别pr[s(t)≥α]给定的概率阈值τ的关系，为了避免误报情况的发生，本系统采用消极策略，即系统监测到的情况不满足定理2情况下一律不予报警。如果有些用户希望不漏报的情况发生，可以自行针对不同情况设计是否报警。第三种是μ(t)＝α的情况，该情况下会导致尾部概率界的估计方法失效，无法具体判别，因而本系统在此情况下依旧采用消极策略，不予报警。

本具体实施方式利用多方位数据采集技术，通过预算及数据转换，将信息反馈给消防总控中心，消防总控中心根据信息作出相应的处理措施；在数据采集方面，融合多种设备传感器的数据综合体，提高了数据的准度，通过当下稳定且应用广泛的网络传输数据，临时应急处理到位，消防总控中心根据数据分析后选择是否起到那个相应的控制单元，如周边预警、就近消防、国家电网或急救中心等，同时移动app终端也可以选择性的启动淋浴预警和急救中心，有助于缓解火灾的情势，减少火灾的覆盖面，降低损失。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种火灾的远程监控及处理控制系统，能够满足火警的数据通信要求。相比传统的有线监测，无线监测能够很大程度上降低安装成本以及维护成本，能够存储和调用监测过程中产生的海量数据，与传统硬件服务器相比，其具有构建方便快捷、管理简单高效、数据存储安全可靠等优势，很好的降低了服务器的开发运维难度，从而降低运行成本；手机app的使用丰富了火灾的监测方式，能够更加方便监管人员实时了解火灾情况；系统引用了3σ准则算法作为数据采集算法，引用(α,τ)双阈值监测算法作为预警算法。这样能够很好的提高系统的抗干扰能力，增强了系统的可信度。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。