一种基于物联网的建筑火灾报警系统

1.本发明属于火灾监控领域，特别是涉及一种基于物联网的建筑火灾报警系统。


背景技术：

2.随着物联网技术愈加成熟，它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征，火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、联动输出装置以及具有其它辅助功能装置组成的，它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时以声或光的形式通知整个楼层疏散，控制器记录火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。
3.目前的建筑火灾报警系统需要网络连接，在火灾严重的情况下由于网络信号不佳则无法进行实时报警，同时，目前建筑火灾报警系统多是仅能监测部分区域，无法对建筑内火灾情况进行全面的检测并预警，同时火灾报警系统经常产生误报警的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于物联网的建筑火灾报警系统，以解决上述现有技术存在的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于物联网的建筑火灾报警系统，包括：
6.信息采集模块，用于采集建筑内环境特征信息；
7.模型构建模块，与所述环境采集模块连接，用于基于所述建筑内环境特征信息构建建筑环境三维模型；
8.云处理模块，用于基于所述环境信息模型分析环境差异特征，并上传至云端；
9.预警模块，与所述模型构建模块连接，用于基于所述差异特征进行预警。
10.优选的，所述环境采集模块包括：
11.扫描单元，用于获取建筑内红外图像信息及建筑环境信息，生成所述环境特征信息；
12.传输单元，用于将所述环境特征信息传输至所述模型构建模块。
13.优选的，所述扫描单元包括：
14.红外采集单元，用于采集不同时刻建筑内红外图像信息；
15.无线传感器单元，用于获取所述建筑环境信息；
16.所述建筑环境信息包括温度信息、烟雾信息、光强信息。
17.优选的，模型构建模块包括：
18.定位单元，用于确定所述信息采集模块在建筑中位置信息；
19.模型建立单元，用于构建建筑环境三维模型。
20.优选的，所述模型建立单元包括
21.图像处理单元，用于获取建筑内红外图像信息中像素点坐标，基于不同时间节点像素点坐标获取建筑特征信息；
22.模型构建单元，用于基于所述建筑特征信息和所述位置信息构建建筑环境三维模型。
23.优选的，所述云处理模块包括：
24.分析单元，用于基于所述建筑环境三维模型进行环境差异分析，获取环境差异度；
25.阈值设置单元，用于设置所述环境差异度的阈值；
26.云端储存单元，用于将所述建筑环境三维模型及环境差异度储存并上传至云端。
27.优选的，所述分析单元包括：
28.时间分析单元，用于基于不同时间节点对所述建筑环境三维模型进行环境差异度分析；
29.环境分析单元，用于基于建筑特征信息对所述建筑环境三维模型进行环境差异度分析；
30.所述环境差异度包括温度环境差异度、烟雾浓度环境差异度、光强环境差异度。
31.优选的，所述预警模块包括：
32.模型显示单元，用于显示所述建筑环境三维模型；
33.差异预警单元，用于判断环境差异度是否到达阈值，若环境差异度到达阈值，则报警。
34.本发明的技术效果为：
35.1.本发明通过物联网对设备进行连接，在无网络情况下也可对火灾情况进行预警；
36.2.本发明通过获取坐标的方式建立建筑内完整三维模型，对建筑内异常情况可进行完整的检测；
37.3.本发明通过对报警系统报警时的阈值进行设置，可以有效避免报警系统误报警的情况发生。
附图说明
38.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
39.图1为本发明实施例中的预警系统流程图。
具体实施方式
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
41.实施例一
42.如图1所示，本实施例中提供一种基于物联网的建筑火灾报警系统，包括：
43.信息采集模块，用于采集建筑内环境特征信息；模型构建模块，与所述环境采集模块连接，用于基于所述建筑内环境特征信息构建建筑环境三维模型；云处理模块，用于基于所述环境信息模型分析环境差异特征，并上传至云端；预警模块，与所述模型构建模块连
接，用于基于所述差异特征进行预警。
44.在本实施例中，根据建筑发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型；根据所需防护面积部位；按照火灾传感器的总数和其他报警装置(如手报)数量确定火灾报警控制器的总容量；按划分的报警区域设置区域报警控制器；根据消防设备确定控制方式；按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系；最后确定火灾自动报警系统与智能建筑“3as”(建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统)的适应性。
45.在本实施例中，火灾探测区域以独立的房间划分探测区域内的每个房间内至少设置一只传感器。在敞开或封闭的楼梯间、消防电梯前室、走道、坡道、管道井、闷顶、夹层等场所则单独划分的探测区域，设置相应传感器、内部空间开阔且门口有灯光显示装置的大面积房间划分一个的探测区域，但其最大面积不能超过1000m2。本实施例中传感器的设置按保护面积确定，每只传感器保护面积和保护半径确定，同时确定房间高度、屋顶坡度、传感器自身灵敏度三个主要因素的影响，但在有梁的顶棚上设置传感器时则对梁突出顶棚影响进行分析。
46.进一步优化方案，所述环境采集模块包括：扫描单元，用于获取建筑内红外图像信息及建筑环境信息，生成所述环境特征信息；传输单元，用于将所述环境特征信息传输至所述模型构建模块。
47.进一步优化方案，所述扫描单元包括：红外采集单元，用于采集不同时刻建筑内红外图像信息；无线传感器单元，用于获取所述建筑环境信息；所述建筑环境信息包括温度信息、烟雾信息、光强信息。
48.本实施例中，由于不同易燃易爆区域内的易燃品不同，因此不同易燃易爆区域火灾情况感知的主要信息不同，其中充电桩区域的易燃品为充电桩以及电动车辆，工业厂房内的易燃品为工业用品，物流仓库内的易燃品为物流货物，光伏发电站内的易燃品为输电电线，设置建筑内不同易燃易爆区域所部署的无线传感设备类型不同。示例性的，在建筑的充电桩区域部署烟雾传感器以及摄像头，其中每个充电桩区域具有若干充电桩，烟雾传感器以及摄像头感知当前充电桩区域的烟雾信息以及火灾图像信息；在建筑的每个工业厂房以及物流仓库部署温度传感器、热量传感器、摄像头以及烟雾传感器，上述无线传感设备用于感知当前工业厂房或物流仓库的温度热量信息、火灾图像信息以及烟雾信息；在建筑的光伏发电站部署烟雾传感器以及摄像头，用于感知光伏发电站内用电电线的烟雾信息以及火灾图像信息。
49.在本实施例中，获取建筑的红外图像并依据红外图像相同位置像素点的像素值，得到像素点相同数量和像素点不同数量，根据所述像素点相同数量和所述像素点不同数量得到图像差异度，包括:对红外图像进行坐标化处理得到每个像素点的坐标值；获取红外图像中像素点的坐标生成集合；计算集合中位于中心坐标的像素点的像素值和位于预设范围外的像素点的像素值的差值；基于集合中各像素点对应的差值的比值得到集合中像素点相同数量和像素点不同数量，根据所述像素点相同数量和所述像素点不同数量得到图像差异度。
50.采集建筑内设备或物品对应的环境信息和当前使用时长，以及所述图像集合中目标像素点总数量的平均值，根据所述环境信息、所述使用时长和所述目标像素点总数量的平均值对预设趋势阈值进行实时调整得到调整后的当前趋势阈值，包括：根据温度采集装
置获取所述环境信息对应的环境温度值，根据所述环境温度值和预设温度值进行计算，得到温度偏移系数；获取每个变电设备对应的预设使用寿命，根据预设使用寿命和当前使用时长进行计算，生成使用寿命差值；采集图像集合中所有区域图像的目标像素点的总数量，基于目标像素点总数量的平均值和预设像素点数量进行计算，得到数量差值；根据所述温度偏移系数、所述使用寿命差值和所述数量差值对预设趋势阈值进行调整得到调整后的当前趋势阈值；
51.进一步优化方案，模型构建模块包括：定位单元，用于确定所述信息采集模块在建筑中位置信息；模型建立单元，用于构建建筑环境三维模型。
52.通过红外扫描仪将建筑内的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，然后获取建筑表面每个采样点的三维空间坐标，生成建筑表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件，对所目标建筑的共平面边缘轮廓进行边缘跟踪，若检测到所述目标建筑的共平面边缘轮廓存在边缘间断点，则在所述目标建筑的非共平面边缘轮廓中查找出所述边缘间断点所对应的边缘点，并利用所述边缘点连接所述目标建筑的共平面边缘轮廓和非公平面边缘轮廓，得到所述目标建筑的边缘轮廓。
53.进一步优化方案，所述模型建立单元包括：图像处理单元，用于获取建筑内红外图像信息中像素点坐标，基于不同时间节点像素点坐标获取建筑特征信息；模型构建单元，用于基于所述建筑特征信息和所述位置信息构建建筑环境三维模型。
54.进一步优化方案，所述云处理模块包括：分析单元，用于基于所述建筑环境三维模型进行环境差异分析，获取环境差异度；阈值设置单元，用于设置所述环境差异度的阈值；云端储存单元，用于将所述建筑环境三维模型及环境差异度储存并上传至云端。
55.若所述差值比小于预设差值比，则将所述坐标集合中位于同一坐标的模型特征点作为相同模型特征点，若所述差值比大于等于预设差值比，则将所述坐标集合中位于同一坐标的模型特征点作为不同模型特征点。其中，相同模型特征点为集合中判断为模型特征值相同的模型特征点，不同模型特征点为集合中判断为模型特征值不相同的模型特征点。可以理解的是，若差值比小于预设差值比，则说明集合中位于同一坐标的模型特征点的模型特征值相似度符合预设要求，可以将其判断为相同模型特征点；若差值比对大于等于预设差值比，则说明集合中位于同一坐标的模型特征点的模型特征值相似度不符合预设要求，可以将其判断为不同模型特征点。
56.统计所述相同模型特征点的数量得到模型特征点相同数量，统计所述不同模型特征点的数量得到模型特征点不同数量，根据模型特征点相同数量和模型特征点不同数量的和得到模型特征点总数量，基于模型特征点相同数量和模型特征点总数量的比值得到模型差异度。具体的，在获取到所有相同模型特征点和所有不同模型特征点之后，便可以对其进行统计得到模型特征点相同数量和模型特征点不同数量。对模型特征点相同数量和模型特征点不同数量进行求和之后，再根据模型特征点相同数量和模型特征点总数量的比值便可以得到模型差异度。模型差异度的比值越高则说明两个模型越相似，说明此时建筑是没有发生异常的；反之，模型差异度的比值越低则说明两个模型越不相似，说明此时建筑很有可能已经发生异常。
57.进一步优化方案，所述分析单元包括：
58.时间分析单元，用于基于不同时间节点对所述建筑环境三维模型进行环境差异度
分析；环境分析单元，用于基于建筑特征信息对所述建筑环境三维模型进行环境差异度分析；所述环境差异度包括温度环境差异度、烟雾浓度环境差异度、光强环境差异度。
59.每一场火灾事件都有共同点，如热放反应、能量的快速释放等，而燃烧的快慢取决于物质环境的可燃性，因此，需要基于不同时间点以及不同的环境节点进行监测，若在不同时间点的模型变化差异很大，就很可能发生了异常情况；环境中若存在更多的易燃易爆物质，则在红外扫描时需要判断环境是否需要重点监测。
60.进一步优化方案，所述预警模块包括：
61.模型显示单元，用于显示所述建筑环境三维模型；差异预警单元，用于判断环境差异度是否到达阈值，若环境差异度到达阈值，则进行预警，
62.在本实施例中，用于若所述模型集合所对应的趋势变化差值大于所述当前趋势阈值，则进行预警。
63.本实施例的技术效果为：1.本发明通过物联网对设备进行连接，在无网络情况下也可对火灾情况进行预警；
64.2.本发明通过获取坐标的方式建立建筑内完整三维模型，对建筑内异常情况可进行完整的检测；
65.3.本发明通过对报警系统报警时的阈值进行设置，可以有效避免报警系统误报警的情况发生。
66.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，包括：信息采集模块，用于采集建筑内环境特征信息；模型构建模块，与所述环境采集模块连接，用于基于所述建筑内环境特征信息构建建筑环境三维模型；云处理模块，用于基于所建筑环境三维模型分析环境差异特征，并上传至云端；预警模块，与所述模型构建模块连接，用于基于所述差异特征进行火灾报警。2.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述环境采集模块包括：扫描单元，用于获取建筑内红外图像信息及建筑环境信息，生成所述环境特征信息；传输单元，用于将所述环境特征信息传输至所述模型构建模块。3.根据权利要求2所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述扫描单元包括：红外采集单元，用于采集不同时刻建筑内红外图像信息；无线传感器单元，用于获取所述建筑环境信息；所述建筑环境信息包括温度信息、烟雾信息、光强信息。4.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，模型构建模块包括：定位单元，用于确定所述信息采集模块在建筑中的位置信息；模型建立单元，用于构建建筑环境三维模型。5.根据权利要求4所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述模型建立单元包括：图像处理单元，用于获取建筑内红外图像信息中像素点坐标，基于不同时间节点像素点坐标获取建筑特征信息；模型构建单元，用于基于所述建筑特征信息和所述位置信息构建建筑环境三维模型。6.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述云处理模块包括：分析单元，用于基于所述建筑环境三维模型进行环境差异分析，获取环境差异度；阈值设置单元，用于设置所述环境差异度的阈值；云端储存单元，用于将所述建筑环境三维模型及环境差异度先进行储存再上传至云端。7.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述分析单元包括：时间分析单元，用于基于不同时间节点对所述建筑环境三维模型进行环境差异度分析；环境分析单元，用于基于建筑特征信息对所述建筑环境三维模型进行环境差异度分析；所述环境差异度包括温度环境差异度、烟雾浓度环境差异度、光强环境差异度。8.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑火灾报警系统，其特征在于，所述预警模块包括：
模型显示单元，用于显示所述建筑环境三维模型；差异预警单元，用于判断环境差异度是否大于等于阈值，若环境差异度到达阈值，则报警。

技术总结
本发明公开了一种基于物联网的建筑火灾报警系统，包括：信息采集模块，用于采集建筑内环境特征信息；模型构建模块，与所述环境采集模块连接，用于基于所述建筑内环境特征信息构建建筑环境三维模型；云处理模块，用于基于所述环境信息模型分析环境差异特征，并上传至云端；预警模块，与所述模型构建模块连接，用于基于所述差异特征进行预警。本发明通过物联网对设备进行连接，在无网络情况下也可对火灾情况进行预警；通过获取坐标的方式建立建筑内完整三维模型，对建筑内异常情况可进行完整的检测；通过对报警系统报警时的阈值进行设置，可以有效避免报警系统误报警的情况发生。以有效避免报警系统误报警的情况发生。以有效避免报警系统误报警的情况发生。


技术研发人员：刘宴涛 秦娜
受保护的技术使用者：嘉应学院
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/5/30