基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)及探測信息融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于變電站安全技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種基于多傳感器信息融合的變電站 火災(zāi)探測系統(tǒng)及探測信息融合方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 目前，變電站火災(zāi)探測報(bào)警裝置以普通的感煙、感溫型探測器為主，該探測器只針 對(duì)單一參數(shù)溫度或煙霧進(jìn)行探測?，F(xiàn)實(shí)中的火災(zāi)多種多樣，又具有較大的偶然性和不穩(wěn)定 性，早期階段的火災(zāi)現(xiàn)象和虛假火災(zāi)現(xiàn)象常?；祀s在一起，傳統(tǒng)的基于單一火災(zāi)信息物理 量的探測器很難準(zhǔn)確地反映出具有不同表現(xiàn)形式的火災(zāi)的整體特征，加上這種探測器對(duì)火 災(zāi)特征信號(hào)響應(yīng)靈敏度的不均勻性，容易受到環(huán)境的干擾，存在誤報(bào)和漏報(bào)的現(xiàn)象。而由傳 感器采集的火災(zāi)參數(shù)是事先未知的或不能確定的信號(hào)，它不僅隨時(shí)間的變化而變化，其他 環(huán)境變化和電子噪聲等都可能引起它的變化，而且這種變化往往與火災(zāi)參數(shù)變化特征基本 相似，在探測器的安裝位置及環(huán)境特征事先無法確定的情況下，無論采用什么樣的固定算 法都是不能完全滿足要求的。所以火災(zāi)探測是一種非線性結(jié)構(gòu)的問題，用經(jīng)典的數(shù)學(xué)建模 方法是很難精確描述的。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種安裝方便、靈活，能夠適應(yīng)復(fù)雜的探測環(huán) 境，拓展探測范圍，提高靈敏度，降低誤報(bào)率，大幅度提高了可靠辨別真假火災(zāi)的能力以及 變電站火災(zāi)預(yù)警的效率性和準(zhǔn)確性的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)及探 測信息融合方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的基于多傳感器信息融合的變 電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，該探測系統(tǒng)包括吸氣式復(fù)合探測機(jī)構(gòu)、第一監(jiān)測主機(jī)以及監(jiān)控平臺(tái)，吸 氣式復(fù)合探測機(jī)構(gòu)包括吸氣栗、吸氣管道以及η個(gè)復(fù)合探測器，吸氣栗和η個(gè)復(fù)合探測器均 與吸氣管道連接相通，η個(gè)復(fù)合探測器均與第一監(jiān)測主機(jī)連接，第一監(jiān)測主機(jī)與監(jiān)控平臺(tái)連 接。吸氣栗用于抽取燃燒空氣并過濾灰塵，吸氣管道傳輸經(jīng)過濾過的燃燒空氣。
[0005] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，其中，每個(gè)復(fù)合探 測器均包括兩個(gè)特征傳感器、第一 A/D模塊、第一 CPU模塊、第一電源模塊以及第一通信模 塊，兩個(gè)特征傳感器均與第一 A/D模塊連接，第一 CPU模塊連接在第一 A/D模塊與第一通信 模塊之間，第一電源模塊與第一 CPU模塊連接，第一通信模塊與第一監(jiān)測主機(jī)連接，兩個(gè)特 征傳感器為溫度傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器及火焰?zhèn)鞲衅髦械娜我鈨蓚€(gè)，包括火焰、 溫度、濕度、C0、C02、HC1、S02、Nox等變電站火災(zāi)特征信息參數(shù)傳感器。復(fù)合探測器中的特 征傳感器實(shí)時(shí)采集由吸氣管道傳輸過來的火災(zāi)特征氣體，并由第一 A/D模塊進(jìn)行A/D信號(hào) 處理，供第一 CPU模塊接收與處理數(shù)據(jù)。
[0006] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，其中，第一監(jiān)測主 機(jī)包括第二通信模塊、第二CPU模塊、第三通信模塊、第二電源模塊、第一手動(dòng)輸入模塊、第 一聲光報(bào)警輸出模塊、第一顯不模塊以及第一 TFT液晶顯不屏，第二通信模塊兩端分別與 復(fù)合探測器及第二CPU模塊連接，第二電源模塊、第一手動(dòng)輸入模塊、第一聲光報(bào)警輸出模 塊及第一顯示模塊均與第二CPU模塊連接，第一 TFT液晶顯示屏與第一顯示模塊連接，第三 通信模塊一端與第二CPU模塊連接，其另一端與監(jiān)控平臺(tái)連接。第一監(jiān)測主機(jī)中的第二CPU 模塊集中匯總通過Internet網(wǎng)傳輸過來的吸氣式復(fù)合探測器的第一 CPU模塊多路信息參 數(shù)，第一手動(dòng)輸入模塊進(jìn)行手動(dòng)輸入設(shè)置參數(shù)，并控制第一聲光報(bào)警輸出模塊工作與否及 第一顯示模塊顯示內(nèi)容，第一聲光報(bào)警輸出模塊進(jìn)行聲光報(bào)警，第一顯示模塊實(shí)時(shí)顯示參 數(shù)信息、數(shù)值、報(bào)警信息。
[0007] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，其中，監(jiān)控平臺(tái)包 括電腦主機(jī)、顯示屏以及鍵盤，電腦主機(jī)與第一監(jiān)測主機(jī)連接，顯示屏和鍵盤均與電腦主機(jī) 連接。電腦主機(jī)接收Internet網(wǎng)傳輸過來的第一監(jiān)測主機(jī)中第二CPU模塊的多路信息參 數(shù)并進(jìn)行信息融合處理，根據(jù)處理結(jié)果判斷火災(zāi)危險(xiǎn)情況并輸出探測結(jié)果。顯示屏顯示探 測結(jié)果、火災(zāi)信息及數(shù)值、火災(zāi)危險(xiǎn)情況、報(bào)警信息等。鍵盤供工作人員操作顯示屏，控制輸 出模塊及參數(shù)設(shè)置，如輸出模塊報(bào)警與否及參數(shù)設(shè)置、修改、刪減、添加等。
[0008] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，其中，探測系統(tǒng)還 包括SF6探測器和第二監(jiān)測主機(jī)，SF 6探測器與吸氣管道連接相通，第二監(jiān)測主機(jī)分別與SF 6探測器和監(jiān)控平臺(tái)連接。本發(fā)明兼具3&氣體泄漏監(jiān)測報(bào)警功能，通過監(jiān)測SF 6氣體泄漏濃 度進(jìn)行報(bào)警及提示。
[0009] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)，其中，3&探測器包 括SF6傳感器、第二A/D模塊、第三CPU模塊、第三電源模塊以及第四通信模塊，SF 6傳感器 與第二A/D模塊連接，第三CPU模塊連接在第二A/D模塊與第四通信模塊之間，第三電源模 塊與第三CPU模塊連接，第二監(jiān)測主機(jī)包括第五通信模塊、第四CPU模塊、第六通信模塊、第 四電源模塊、第二手動(dòng)輸入模塊、第二聲光報(bào)警輸出模塊、第二顯示模塊以及第二TFT液晶 顯示屏，第五通信模塊兩端分別與SF6探測器中的第四通信模塊及第四CPU模塊連接，第四 電源模塊、第二手動(dòng)輸入模塊、第二聲光報(bào)警輸出模塊及第二顯示模塊均與第四CPU模塊 連接，第二TFT液晶顯示屏與第二顯示模塊連接，第六通信模塊一端與第四CPU模塊連接， 其另一端與監(jiān)控平臺(tái)連接。
[0010] 本發(fā)明還公開了一種基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)的探測信息 融合方法，該探測信息融合方法包括以下步驟：
[0011] 步驟1、信息層處理：通過特征傳感器采集原始探測信息，包括溫度、濕度、CO濃 度、C02濃度、HCl濃度、S02濃度、NOx濃度、SF6濃度，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行修正與歸一化預(yù) 處理；
[0012] 步驟2、特征層處理：應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)信息層信息進(jìn)行特征提取，并對(duì)特征信 息進(jìn)行綜合分析與處理，包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模、訓(xùn)練及應(yīng)用；
[0013] 步驟3、決策層處理：利用特征層融合的結(jié)果，根據(jù)實(shí)際決策需求，應(yīng)用模糊推理 算法對(duì)特征信息進(jìn)行進(jìn)一步綜合處理與分析，給出最終的無火/明火/陰燃火概率、火災(zāi)危 害程度以及SF6泄漏程度；
[0014] 步驟4、基于WebSocket技術(shù)，進(jìn)行火災(zāi)探測報(bào)警信號(hào)的服務(wù)器推送技術(shù)，即瀏覽 器和服務(wù)器只需要要做一個(gè)握手的動(dòng)作，然后，瀏覽器和服務(wù)器之間就形成了一條快速通 道，兩者之間就直接可以數(shù)據(jù)互相傳送。這樣，當(dāng)需要及時(shí)反饋火災(zāi)信息或情況比較緊急的 火災(zāi)報(bào)警信號(hào)時(shí)，由服務(wù)器即時(shí)推送到各瀏覽器，提升快速反應(yīng)能力。
[0015] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)的探測信息融合方 法，其中，步驟1具體包括以下步驟：
[0016] 步驟1. 1、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，看數(shù)據(jù)是否完整、是否有壞數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)量之間 是否存在邏輯矛盾，如數(shù)據(jù)不完整或存在較多壞數(shù)據(jù)，則做舍棄處理，放棄采集周期的該組 數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)存在局部缺失或畸變，并由其他正常數(shù)據(jù)可做驗(yàn)證，則可通過插值法完成數(shù)據(jù) 的修補(bǔ)，生成完整一組數(shù)據(jù)；
[0017] 步驟1.2、將輸入量模糊化，使輸入量均變換成隸屬度函數(shù)為高斯函數(shù)或是 sigmoid函數(shù)的值域在0~1范圍內(nèi)的數(shù)。這樣小僅可以防止小數(shù)值被大數(shù)值淹沒，也能 防止因相差很大的數(shù)使網(wǎng)絡(luò)校正進(jìn)程緩慢。將輸入量模糊化也相當(dāng)于將訓(xùn)練集進(jìn)行了歸一 化。
[0018] 本發(fā)明所述的基于多傳感器信息融合的變電站火災(zāi)探測系統(tǒng)的探測信息融合方 法，其中，步驟2具體包括以下步驟：
[0019] 步驟2. 1、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模階段的輸入量為溫度、濕度、CO濃度、CO2濃度、HCl 濃度、302濃度、NOx濃度、SF 6濃度以及這些量在一段時(shí)間內(nèi)變化量的累加，輸出量為明火概 率、陰燃火概率、無火概率、設(shè)備危險(xiǎn)概率、人員危險(xiǎn)概率及SFJt露程度，這些輸出信息將 作為決策層的輸入信息；
[0020] 步驟2. 2、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用改進(jìn)算法，關(guān)鍵是火災(zāi)探測訓(xùn)練樣本的構(gòu)建，包括訓(xùn)練 方式、初始樣本的生成及修正。
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