一种消防水压异常监测系统及无监督异常检测方法与流程

技术特征：
1.一种消防水压异常监测系统，其特征在于，包括，压力传感器，其与待监测的供水管网道相连，用以采集管道内的水压数据；通信网络，其与所述压力传感器相连，用以传递压力传感器采集到的数据；数据中心，其与所述通信网络相连，数据中心内设置有存储模块和中控模块，所述存储模块用以存储压力传感器监测到的数据，所述中控模块用以对压力传感器采集到的数据进行数据分析；报警装置，其与是数据中心相连，当数据中心判断数据异常时，所述报警装置进行报警提醒；所述压力传感器采集管道内任意时刻的压力值，并将采集的结果传递至所述中控模块，中控模块对采集的压力值进行分析，判断其是否为单点异常；当采集到的压力值不为单点异常时，所述存储模块记录检查周期内所有的压力值，所述中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合，生成压力值函数图像，中控模块对函数图像进行分析，判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常；当单个检测周期内与自身比不存在上下文异常/集体异常时，所述存储模块记录一个循环周期内多个检测周期的函数图像，并进行图像整合，中控模块对整合后的图像进行分析，判断是否存在单个检测周期整体集体异常。2.根据权利要求1所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，当采用所述监测系统进行水压监测时，所述压力传感器实时监测管道内水压a并将检测结果通过所述通信网络传递至中控模块，所述中控模块内设有第一水压参数a1和第二水压参数a2，所述中控模块将检测到的水压数值a与第一水压参数a1和第二水压参数a2进行对比，当a≤a1时，所述中控模块判定水压值过低，管道内水压出现单点异常，中控模块向所述报警装置发出指令，报警装置进行报警；当a1＜a≤a2时，所述中控模块判定水压值范围正常，中控模块将对所述存储模块发出指令对水压值a进行存储；当a＞a2时，所述中控模块判定水压值过高，管道内水压出现单点异常，中控模块向所述报警装置发出指令，报警装置进行报警。3.根据权利要求2所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，在水压值a范围正常且水压值a的下一个监测水压值a’范围正常时，所述中控模块计算水压值a与水压值a’的差值的绝对值δa1，δa1＝|a
‑
a’|，中控模块内还设有水压差值的绝对值参数δaz，中控模块将计算的差值的绝对值δa1与水压差值的绝对值参数δaz进行对比，当δa1≤δaz时，所述中控模块判定水压值a与水压值a’的变化值在合理范围内；当δa1＞δaz时，所述中控模块判定水压值a与水压值a’的变化值不在合理范围内，中控模块向所述报警装置发出指令，报警装置进行报警。4.根据权利要求3所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，所述中控模块内还设有单个检查周期t内的压力变化函数ab＝f(tz)，其中，tz表示单个检查周期t内的任一时刻，ab表示tz时刻管道内的水压值；所述压力传感器监测单个检查周期t1内的所有压力值，并将各监测值传递至所述存储模块，中控模块对单个检查周期t1内的所有压力值进行分析，获得压力变化函数图a1b＝f(t1z)，其中，t1z表示单个检查周期t1内的任一时刻，a1b表示t1z时刻管道内的水压值；
所述中控模块将函数图a1b＝f(t1z)与压力变化函数ab＝f(tz)进行比对，当函数图a1b＝f(t1z)中出现偏离预期的压力变化函数ab＝f(tz)的数值时，所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常，中控模块向所述报警装置发出指令，报警装置进行报警。5.根据权利要求4所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，当将函数图a1b＝f(t1z)与压力变化函数ab＝f(tz)进行比对时，将压力变化函数ab＝f(tz)的幅度与频率进行调节，使得ab＝f(tz)与a1b＝f(t1z)的振幅、频率分别相同，将ab＝f(tz)图像进行平移，使得ab＝f(tz)的峰值点与a1b＝f(t1z)峰值点重合；所述中控模块将调节后的ab＝f(tz)图像与a1b＝f(t1z)图像进行对比，当a1b＝f(t1z)图像中出现与ab＝f(tz)图像走势不同的数据时，所述中控模块判定单个检查周期t1内出现上下文异常，中控模块向所述报警装置发出指令，报警装置进行报警。6.根据权利要求5所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，当a1b＝f(t1z)图像与ab＝f(tz)图像走势相同时，中控模块计算t1z内任意时刻t1x对应的压力值a1x与ab＝f(tz)图像内对应的压力值ax值的差值的绝对值δax，δax＝∣a1x
‑
ax∣，所述中控模块内设有函数图像压力值差值评价参数d，中控模块将δax与压力值差值评价参数d进行对比，当δax≤d时，所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值在合理范围；当δax＞d时，所述中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围。7.根据权利要求6所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，当中控模块判定任意时刻t1x的压力值不在合理范围时，所诉中控模块对a1b＝f(t1z)图像内所有压力值与ab＝f(tz)图像内对应的压力值进行差值的绝对值计算，并通过计算确定压力值不在合理范围的图像段，中控模块对不合理范围的图像段进行标注，中控模块判定该图像段集体异常，中控模块启动报警装置进行报警。8.根据权利要求7所述的消防水压异常监测系统，其特征在于，当中控模块判定任意时刻t1x的压力值均在合理范围时，所述存储模块对a1b＝f(t1z)图像进行存储，并存储调节后的ab＝f(tz)图像，记调节后的ab＝f(tz)图像为c1；在压力传感器监测下个检查周期t2内的所有压力值，所述中控模块对单个检查周期t2内的所有压力值进行分析，获得压力变化函数图a2b＝f(t2z)，中控模块按照上述a1b＝f(t1z)图像与压力变化函数ab＝f(tz)对比的方法将a2b＝f(t2z)与函数ab＝f(tz)进行对比；所述存储模块对根据a2b＝f(t2z)进行调节的ab＝f(tz)图像进行存储，记调节后的ab＝f(tz)图像为c2；所述存储模块对根据检查周期t3时段内的压力变化函数图a3b＝f(t3z)进行调节的ab＝f(tz)图像进行存储，记调节后的ab＝f(tz)图像为c3；所述中控模块对一个大循环周期t内的ab＝f(tz)图像进行整合，生成图像总图g0，其中，对于大循环周期t，t(t1，t2，t3，t4
…
tn)，对于图像总图g0，g0(c1，c2，c3，c4
…
cn)；所述中控模块对图像总图g0进行分析，当图像总图g0中明显出现图像段ci不符合整体走势时，所述中控模块判定图像段ci集体异常，中控模块启动报警装置进行报警。9.一种应用于权利要求1
‑
8任意一项所述消防水压异常监测系统的无监督异常检测方法，其特征在于，包括：步骤一：收集一批水压历史数据序列，对序列进行预处理；
步骤二：将补全后的历史数据序列按照策略分割成多个时序片段；步骤三：搭建变分自编码器，并将自编码器嵌入至中控模块，中控模块从自编码器中获取压力变化函数ab＝f(tz)；步骤四，压力传感器获取待检测管道的压力数据，并将数据通过通信网络传递至数据中心，数据中心对管道的压力数据进行分析，判定管道的压力状态。

技术总结
本发明涉及一种消防水压异常监测系统，包括压力传感器、通信网络、数据中心、报警装置，数据中心内设置有存储模块和中控模块，所述存储模块用以存储压力传感器监测到的数据，所述中控模块用以对压力传感器采集到的数据进行数据分析。本发明通过中控模块对单个检测周期内的压力值进行整合，生成压力值函数图像，中控模块对函数图像进行分析，判断单个检测周期内是否存在上下文异常/集体异常，充分检测管道内水压情况，确保消防水管的正常使用。确保消防水管的正常使用。确保消防水管的正常使用。


技术研发人员：王国秋
受保护的技术使用者：湖南启泰传感科技有限公司
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/9/21