一种高层楼宇智慧消防联动监控系统的制作方法

本发明涉及消防安全，具体涉及一种高层楼宇智慧消防联动监控系统。

背景技术：

1、高层建筑存在烟囱效应，火情烟气扩散速度快，消防防控难度大，传统消防仅依靠单一烟感、温感探测器监测火情，感知维度不足，易受环境干扰出现误报漏报。同时系统无法全覆盖监测消防设备状态，楼宇隐蔽区域存在明显监测盲区。

2、楼宇消防系统与安防系统相互独立，通讯协议不兼容，数据无法互联互通，火灾发生后仅能单独启动消防设备，无法联动安防设备辅助应急疏散，全域统一联动的模式，还会造成资源浪费，极易引发人群恐慌，根据授权公告号cn105530455a公开了一种消防联动视频监控系统是由消防探头、区域照明模块、中心处理器和监控摄像头组成，其特征是：消防探头、区域照明模块和监控摄像头分别于中心处理相连。本发明的有益效果是，该系统可以在建筑物内发生火情时，自动开启火灾区域的照明设备，同时自动将视频摄像头定位在火灾区域位置，及时为夜间值班人员提供有价值的火灾信息。

3、目前，传统消防联动系统采用固定预设控制逻辑，无法适配火情、室外风力、楼宇通风等动态变化工况，固定探测阈值与设备联动时序，难以应对复杂火场环境，报警抗干扰能力弱，应急处置存在明显滞后性。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，解决了背景技术中提到的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，包括工业级网络通讯架构、火情感知层、设备状态采集层、边缘计算节点、通用协议自适应网关、联动控制单元及动态决策服务器；

3、所述火情感知层由布设于各楼层横向区域及各竖向井道内的烟感、温感、火焰、可燃气体探测器及风压、烟气浓度、空气流速、水压传感器构成；

4、所述设备状态采集层连接消火栓、喷淋系统、应急电源及防火门的状态输出端；

5、所述边缘计算节点接收所述火情感知层和所述设备状态采集层的数据，执行多源数据融合，根据融合结果与动态阈值的比较输出火警置信度等级；

6、所述通用协议自适应网关兼容modbus、tcp/ip、rs485及私有安防协议，连接视频监控、门禁、电梯、广播、排烟风机、闸机及声光报警器；

7、所述联动控制单元根据火警置信度等级及火情位置生成分区差异化控制指令；

8、所述动态决策服务器执行火情演化预测并输出动态阈值及联动策略调整参数，反馈至所述边缘计算节点和联动控制单元。

9、优选的，所述边缘计算节点执行多源数据融合的计算方式为：

10、

11、其中，为第i楼层第j分区综合火情态势值，为第k类探测器读数，为历史基线的均值和标准差，为该分区风压值，为权重系数。

12、优选的，所述边缘计算节点构建时间窗口内的探测器读数序列，计算方差及变化率：

13、

14、其中，且时，将当前融合结果标记为噪声干扰并抑制报警输出；

15、当且时，提高对应探测器的融合权重系数。

16、优选的，所述设备状态采集层对消火栓采集栓口压力值及稳压泵启停次数，对喷淋系统采集末端试水压力及水流指示器动作信号，对应急电源采集电池电压及备用电源切换时间，对防火门采集门磁开闭状态及闭门器反馈信号。

17、优选的，所述通用协议自适应网关包括协议解析引擎，所述协议解析引擎内置数据帧格式库与地址映射表，对接收到的异构协议数据帧依次执行帧头识别、校验码验证、数据字段提取及寄存器地址转换，输出统一格式的标准数据包。

18、优选的，所述联动控制单元根据火情发生楼层及火警置信度等级l，按如下分区策略生成控制指令：当l达到高等级时，对第层启动喷淋与防火卷帘，对第层开启排烟风机并关闭竖向管道井防火门，对其他楼层启动声光预警。

19、优选的，所述联动控制单元还同步生成安防联动指令：控制第层及第层视频摄像头转向火情坐标方位并开启抓拍记录，控制第层及以下楼层门禁系统解锁逃生通道方向的门禁锁，控制电梯系统迫降至首层并停止外呼响应，控制公共广播系统按楼层播报差异化疏散语音。

20、优选的，所述动态决策服务器执行的火情演化预测包括烟气纵向扩散预测，其纵向扩散速度预测值为：

21、

22、其中，为上下楼层烟气浓度差值，为楼层高度差，为各竖向井道空气流速均值，为拟合系数。

23、优选的，所述动态决策服务器根据所述预测烟气到达上层楼层的时间：

24、

25、并据此提前时间生成预动作指令，所述预动作指令包括提前启动上层排烟风机和提前关闭上层竖向管道井防火门，其中：

26、

27、其中，为安全提前系数。

28、优选的，所述动态决策服务器输出的动态阈值的更新方式为：

29、

30、其中，为动态阈值，为基准阈值，为楼宇环境风速均值，为当前所有分区中最大综合火情态势值，为调节系数。

31、本发明的有益效果体现在：

32、1、本发明通过构建覆盖各楼层横向区域和各类竖向井道的立体化感知网络，同时采集火情探测数据和环境关联参数，并在前端完成多源数据融合与误报过滤，能够有效区分真实火情与气流扰动等干扰因素，从而降低高层楼宇因烟囱效应和通风工况变化导致的误报率，解决传统单点探测方式在复杂环境下感知可靠性不足的问题；

33、2、本发明通过部署通用协议自适应网关，打通消防设备与视频监控、门禁、电梯、广播、周界安防等异系统设备之间的通讯协议，能够根据火情发生的具体楼层位置自动触发分区差异化的联动策略，对着火层、相邻层和其他楼层分别执行不同的消防和安防动作，从而避免传统系统全域无差别联动造成的设备资源浪费和人员恐慌；

34、3、本发明通过引入火情动态演化预测机制，实时模拟烟气在竖向井道和横向楼层间的扩散路径，并结合环境工况动态调整探测阈值和联动执行时序，能够在火情蔓延至上层之前提前启动排烟和防火隔离设备。

1.一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：包括工业级网络通讯架构、火情感知层、设备状态采集层、边缘计算节点、通用协议自适应网关、联动控制单元及动态决策服务器；

2.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述边缘计算节点执行多源数据融合的计算方式为：

3.根据权利要求2所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述边缘计算节点构建时间窗口内的探测器读数序列，计算方差及变化率：

4.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述设备状态采集层对消火栓采集栓口压力值及稳压泵启停次数，对喷淋系统采集末端试水压力及水流指示器动作信号，对应急电源采集电池电压及备用电源切换时间，对防火门采集门磁开闭状态及闭门器反馈信号。

5.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述通用协议自适应网关包括协议解析引擎，所述协议解析引擎内置数据帧格式库与地址映射表，对接收到的异构协议数据帧依次执行帧头识别、校验码验证、数据字段提取及寄存器地址转换，输出统一格式的标准数据包。

6.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述联动控制单元根据火情发生楼层及火警置信度等级l，按如下分区策略生成控制指令：当l达到高等级时，对第层启动喷淋与防火卷帘，对第层开启排烟风机并关闭竖向管道井防火门，对其他楼层启动声光预警。

7.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述联动控制单元还同步生成安防联动指令：控制第层及第层视频摄像头转向火情坐标方位并开启抓拍记录，控制第层及以下楼层门禁系统解锁逃生通道方向的门禁锁，控制电梯系统迫降至首层并停止外呼响应，控制公共广播系统按楼层播报差异化疏散语音。

8.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述动态决策服务器执行的火情演化预测包括烟气纵向扩散预测，其纵向扩散速度预测值为：

9.根据权利要求8所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述动态决策服务器根据所述预测烟气到达上层楼层的时间：

10.根据权利要求1所述的一种高层楼宇智慧消防联动监控系统，其特征在于：所述动态决策服务器输出的动态阈值的更新方式为：