一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法及装置与流程

本发明涉及火灾预警，尤其涉及一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法及装置。

背景技术：

1、以室内立体车库、大型仓储用房等为代表的多层立体空间具备占地面积小、空间利用率高、管理高效等显著优点，相关项目建设日益普及，运营管理要求也在不断提高。多层立体空间一般具备多个空间层或功能层，空间内各层均存在着火可能，不同着火点引发的烟气流动特性和温度场分布差异巨大，可能出现多种不同的火灾场景。当其内部发生火灾时，着火点产生的高温烟气将迅速聚集在空间内部，造成内部温度场的剧烈变化。若无有效的火灾报警和消防联动措施，火势将迅速蔓延，产生的浓烟也不易排出，将造成大面积火灾和重大财产损失。因此，如何在多层立体空间内合理地配置探测器以实现火灾的有效预警、确保消防灭火设备能够及时发挥作用，显得尤为重要。

2、国内外对火灾自动报警系统的探测器优化配置已有部分研究。2008年，王奎对大型地下车库火灾探测器布局进行了设计，结合具体工程实例，给出了两种探测器布局方式并进行了对比，得出了优选布置方案，在保证了安全可靠的同时又合理地降低了工程成本，为类似的大型地下车库的火灾探测器科学布局提供了参考。2013年，张京国对asd采样探头在地铁中的布置优化进行了研究，主要研究了地铁内各个位置的火灾荷载并对其进行了区域划分和火灾风险分析，根据最大可能原则，对火灾可能性最大、影响最严重的区域进行布局优化。2014年，尚胜美等提出了针对浮式生产储油船的火灾探测器的布局方法。该方法首先对危险区域进行了划分和灾害识别，计算出了危险区域中探测器的数量并提出了菱形优化布置和矩形优化布置两种布置方案。

3、但是，以上研究大多是针对地下大型空间和石油化工装置内的火灾探测器配置研究，要么用于确定探测器类型，要么是针对某类单一火灾参数的探测器进行布局优化，而‘规范’要求高度大于12m的空间场所火灾报警宜同时选用两种及以上火灾参数的探测器(详见gb 50116-2013第12.4.1条要求)。

技术实现思路

1、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法及装置，用以解决现有技术中的火灾探测器布局优化方法难以适应现有的火灾预警要求的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，包括：确定每一层立体空间的第一取值范围和第二取值范围；其中，第一取值范围为在每一层立体空间设置第一火灾探测器的数量的取值范围，第二取值范围为在每一层立体空间设置第二火灾探测器的数量的取值范围；所述第一火灾探测器和所述第二火灾探测器为两种相互独立的不同探测原理或者参数类别的火灾探测器；根据所述第一取值范围和所述第二取值范围，确定出第一火灾探测器和第二火灾探测器的所有的数量组合方式；以所有火灾场景的累计响应时间最短为优化目标，以火灾自动报警系统设计规范和所有火灾场景中的最长响应时间小于火灾探测器的耐受时间为约束条件，利用优化算法对每种数量组合方式的火灾探测器的布局方案进行优化，确定出每种数量组合方式对应的优化布局方案；根据累计响应时间的长短，从所有的优化布局方案中，确定出每一层立体空间的最优布局方案，以确定多层立体空间的最终的布局方案。

3、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，其中，第一取值范围的上限是根据每一层的立体空间的几何信息和第一火灾探测器的保护范围确定的；第二取值范围的上限是根据每一层的立体空间的几何信息和第二火灾探测器的保护范围确定的。

4、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，所述累计响应时间，表示为：

5、

6、

7、其中，τ为累计响应时间；i为火灾场景集合；j为火灾探测器的备选点集合；xj为布局方案的三元决策向量，xj取0表示第j个备选点不布置火灾探测器，xj取1表示第j个备选点布置第一火灾探测器，xj取-1表示第j个备选点布置第二火灾探测器；表示第i个火灾场景下第j个备选点第二火灾探测器的响应时间，表示第i个场景下第j个备选点第一火灾探测器的响应时间；τi为在第i个火灾场景下最先达到报警阈值的响应时间。

8、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，所述第一取值范围为1至[s/am]；所述第二取值范围为1～[s/an]；其中，s表示立体空间的横截面面积，am表示每个第一火灾探测器的保护面积，an表示每个第二火灾探测器的保护面积。

9、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，所述优化算法为遗传算法。

10、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，所述第一火灾探测器为感烟探测器；所述第二火灾探测器为感温探测器。

11、本发明提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化方法，所有的火灾场景的数量大于等于多层立体空间的层数。

12、第二方面，本发明还提供一种多层立体空间的火灾探测器布局优化装置，包括：

13、第一处理模块，用于确定每一层立体空间的第一取值范围和第二取值范围；其中，第一取值范围为在每一层立体空间设置第一火灾探测器的数量的取值范围，第二取值范围为在每一层立体空间设置第二火灾探测器的数量的取值范围；所述第一火灾探测器和所述第二火灾探测器为两种相互独立的不同探测原理或者参数类别的火灾探测器；

14、第二处理模块，用于根据所述第一取值范围和所述第二取值范围，确定出第一火灾探测器和第二火灾探测器的所有的数量组合方式；

15、第三处理模块，用于以所有火灾场景的累计响应时间最短为优化目标，以火灾自动报警系统设计规范和所有火灾场景中的最长响应时间小于火灾探测器的耐受时间为约束条件，利用优化算法对每种数量组合方式的火灾探测器的布局方案进行优化，确定出每种数量组合方式对应的优化布局方案；

16、第四处理模块，用于根据累计响应时间的长短，从所有的优化布局方案中，确定出每一层立体空间的最优布局方案，以确定多层立体空间的最终的布局方案。

17、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述多层立体空间的火灾探测器布局优化方法的步骤。

18、第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述多层立体空间的火灾探测器布局优化方法的步骤。

19、本发明提供的多层立体空间的火灾探测器布局优化方法及装置，旨在考虑多层立体空间内同时配置两种不同类型火灾探测器的优化布局，即在满足相关规范规定的火灾探测器设置要求和工程现场安装条件的前提下，以多个火灾场景的累计报警响应时间最短为目标，使用优化算法(遗传算法)进行迭代优化，得到不同探测器数量下的响应时间及其相应布局，进而结合经济性，确定多层立体空间火灾探测器优化布局方案，为多层立体空间的火灾报警系统工程设计提供科学参考。

20、进一步地，本发明相较于现有技术还具有以下优势：

21、1)体现了多层立体空间的多火灾场景和探测器安装点位受限等特有属性

22、2)同时考虑了两种火灾参数的探测器布局优化；

23、3)实现了多火灾场景下探测器累计响应时间与经济性之间的平衡，且布局方案满足‘规范’要求；

24、4)算法具备通用性，不针对特定火灾探测器类型，可结合项目信息调整空间参数。