一种用于电力系统的智能化消防管理系统及方法与流程

本发明涉及传感，具体为一种用于电力系统的智能化消防管理系统及方法。

背景技术：

1、发电厂、变电站、配电室、储能电站等电力系统火灾隐患是一个不容忽视的问题，它不仅会对电力设备造成严重损坏，还可能对整个电网的稳定运行构成严重威胁，湿式自动灭火系统、干式自动灭火系统等消防灭火系统被安装应用在电力系统中进行火灾隐患的治理；

2、但是，传统的消防系统存在很多问题，如传统的消防系统使用点型感烟探测器，只有在烟雾大面积蔓延时才能起到报警作用，无法达到主动防控的目的；灭火方式采取全空间大范围的全淹没式药剂喷放，不仅造成灭火剂的大量浪费，而且有效性和精准性差；传统的消防作为独立运行的系统，不具备监测、报警和灭火的一体化管理性能；

3、因此，人们急需一种用于电力系统的智能化消防管理系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于电力系统的智能化消防管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于电力系统的智能化消防管理系统，其特征在于：该智能化消防管理系统包括现场监测模块、中央处理模块、火情控制模块和远程监控模块；

3、所述现场监测模块用于监测待监测场所中设备运行时的电流变化、温度变化以及场所中的烟雾状况；所述中央处理模块用于存储和分析现场监测模块监测到的各项信息；所述火情控制模块用于火情出现时对待监测场所的火情进行控制；所述远程监控模块用于显示待监测场所的设备情况以及火灾的报警。

4、所述现场监测模块包括电流监测单元、红外监测单元、烟雾监测单元和布局监测单元；

5、所述电流监测单元用于监测待监测场所中的各设备的电路中的电流数据；

6、所述红外监测单元用于监测各设备的温度数据，同时，用于测量红外监测单元与设备之间的距离数据，红外监测单元具备测距功能，用于测量的设备是发生火灾的设备，便于数据分析单元分析发生火灾的设备所处的空间位置；

7、所述烟雾监测单元用于监测待监测场所中的烟雾数据；

8、所述布局监测单元用于监测待监测场所中设备布局状况并对易燃物品进行标记，将易燃物品标记，在火灾发生之前，计算出其空间坐标并存储。

9、根据上述技术方案，所述中央处理模块包括数据存储单元、数据分析单元和中控单元；

10、所述数据存储单元用于存储现场监测模块获取的各项数据信息；所述数据分析单元用于现场监测模块获取的各项数据进行分析；中控单元用于根据数据分析单元分析的结果生成相应的指令控制对应的模块进行指令相关的操作。

11、根据上述技术方案，所述火情控制模块包括跳闸单元和灭火单元；

12、所述数据分析单元得出设备发生火灾的判断后，所述跳闸单元用于对待监测场所的所有设备进行断电，此系统所在拥有独立的电源线路即与待监测场所的电源线路不共通；

13、所述灭火单元用于对待监测场所发生火灾的设备进行灭火。

14、根据上述技术方案，所述远程监控模块包括显示单元、报警单元和人员通知单元；

15、所述显示单元用于远程显示待监测场所的各项数据信息；所述报警单元用于根据数据分析单元得出的分析结果，对出现的异常状况进行报警；所述人员通知单元用于通知相关工作人员进行异常情况处理。

16、一种用于电力系统的智能化消防管理方法，该方法包括以下步骤：

17、s1、通过分析待监测场所的设备的电流变化、温度变化以及环境中的烟雾状况判断设备的异常状况；

18、s2、通过红外监测单元获取的距离数据，分析计算锁定火灾发生区域对应的灭火点的位置并记录灭火点的相关位置数据，结合火灾发生位置与待监测场所的布局状况，获取火灾发生位置的关联风险区域锁定灭火装置的控制区域及灭火参数，所述灭火参数包括喷淋压力及喷淋角度；

19、s3、在发生火灾时，系统控制跳闸单元将待监测场所中所有设备的电源切断，同时，系统通知相关工作人员并且控制灭火装置的喷淋压力及喷淋角度对发生火灾的位置进行灭火；

20、s4、用户远程了解待监测场所的各种数据信息，同时，设备出现异常时，系统通过报警模块进行相应的提醒。

21、进一步的，在步骤s1中，通过设备的电流变化、温度变化以及环境中的烟雾状况判断设备的异常情况，判断过程如下：

22、s7-1、通过电流监测单元获取待监测场所中的所有设备运行时的实时电流形成集合i＝{i1,i2,...,in}，其中，n表示待监测场所中的设备总数，in表示第n个设备运行时的电流；通过温度监测单元获取待监测场所中的所有设备运行时的实时温度形成集合t＝{t1,t2,...,tn}，tn表示第n个设备运行时的温度；通过烟雾监测单元获取待监测场所中的实时烟雾浓度y；

23、s7-2、若im＜α，则说明此设备正常工作，其中，im为第m个设备运行时的电流，m∈[1，n]，α为系统预置的固定参数；

24、若im≥α，则说明此设备出现一级异常，出现一级异常时，系统仅发出异常报警信息；

25、系统判断出此设备出现一级异常后，系统对此设备的温度进行判断；

26、若im≥α且tm＜β，则说明设备仅为一级异常，其中，β为系统预置的固定参数；

27、若im≥α且tm≥β，则说明设备出现二级异常，出现二级异常时，系统不仅发出异常报警信息而且发出信息通知相关工作人员；

28、系统判断出此设备出现二级异常后，系统对待监测场所的烟雾进行判断；

29、若im≥α且tm≥β且y＜γ，则说明此设备出现二级异常，其中，其中，γ为系统预置的固定参数；

30、若im≥α且tm≥β且y≥γ，则说明此设备出现三级异常，出现三级异常时，系统发出报警信息并且发出信息通知相关工作人员并且发出火灾报警信息。

31、进一步的，在步骤s2中，获取灭火装置的喷淋压力及喷淋角度，步骤如下：

32、s8-1、将灭火单元控制的灭火装置设置在待监测场所的天花板的中心位置，将红外监测单元控制的红外监测装置设置在以灭火单元为圆心，r为半径的圆上，其中，半径r根据待监测场所的不同设置的值不同且其值不超过天花板的短边长度；

33、红外监测装置和灭火装置具备360°转动的功能，设置的红外监测装置有且仅有3个，其中，存在2个红外监测单元设置的位置与灭火单元在同一直线上；

34、s8-2、根据红外监测装置的设置形成边长分别为ab＝a，ac＝b，bc＝c的直角三角形，其中，a、b、c均为系统预置的固定参数，a、b、c表示三角形的顶点即3个红外监测单元所在位置且a点为直角点；

35、灭火装置设置的位置处于此三角形的外心所在位置将其记为o点，r为此三角形外接圆的半径且b、c、o三点在同一直线上且o点在bc的位置，若待监测场所中某区域出现火灾，将火灾发生区域对应的灭火点记为p点，p点为系统从火灾发生区域选择的点；

36、以a点作为原点，以方向作为x轴方向，以方向作为y轴方向，以垂直于a、b、c三点所在平面过a点且向待监测场所，所在空间绘制的直线方向作为z轴方向，建立空间直角坐标系，a、b、c、o四点的坐标分别为a(0，0，0)、b(a，0，0)、c(0，b，0)、p点坐标为p(x，y，z)，其中，x，y，z为实数；

37、根据空间直角坐标系中各点坐标，进行向量表示：

38、

39、根据红外监测单元具备的测距功能，测量出a、b、c三点所在位置的红外监测单元到出现火灾的位置p点的距离分别为da、db、dc，即向量的模分别为因此，获得下列方程；

40、

41、

42、

43、通过上述方程解得x，y，z的值，获得p的实际坐标值p(x，y，z)；

44、s8-3、通过上述数据，根据下列公式计算o点与p点的位置关系：

45、

46、

47、

48、

49、其中，oa、op分别表示向量的模，即o点与a、p两点的距离，表示向量和向量的点积，θ表示o点与p点在o、a、p三点确定的平面内的夹角；

50、根据上述分析系统确定火灾发生区域对应的灭火点p点与灭火装置o点的位置关系，通过两者的位置关系，系统控制灭火装置转动将灭火装置的喷口对准灭火点；

51、s8-4、根据步骤s8-3中分析计算坐标的方法提前计算出布局监测单元标记的易燃物品在空间直角坐标系中的对应坐标点形成集合q＝{q1(x1，y1，z1)，q2(x2，y2，z2),...，qm(xm，ym，zm)}，其中，m表示待监测场所中易燃物品的数量，qm(xm，ym，zm)表示第m个易燃物品的坐标点；

52、根据步骤s8-3中分析计算位置关系的方法分析计算出集合q中各点与灭火装置o关于火灾发生区域对应的灭火点p点三点之间的位置关系形成集合z＝{z1[θ1，l1]，z2[θ2，l2],...，zm[θm，lm]}，其中，zm[θm，lm]表示第m个易燃物品与o点的位置关系，θm表示第m个易燃物品与o点和p点形成的夹角∠poqm，lm表示第m个易燃物品与o点的距离；

53、s8-5、根据集合z中的夹角进行关联风险区域的判断：

54、若存在某夹角满足θi≥λ且θi≤μ，则说明火灾发生位置存在关联风险区域，其中，θi表示第i个易燃物品与o点和p点形成的夹角∠poqi，i∈[1,m]，λ，μ为系统设置的固定参数；若所有夹角均满足θi＞μ，则说明火灾发生位置不存在关联风险区域；若存在某夹角满足θi＜λ，说明此易燃物品已处在预置的灭火范围内；

55、s8-6、获取灭火装置的喷淋压力及喷淋角度：

56、结合步骤s8-3中的计算出o点与p点的距离即op，步骤s8-4中的集合z获得的易燃物品与o点的距离以及步骤s8-5中判断生成关联风险区域，形成集合z’＝{z1’[θ1'，l1’]，z2’[θ2’，l2’],...，zj’[θj’，lj’]}，其中，j表示火灾点的位置点与处在灭火范围内的易燃物品的位置点以及处在关联风险区域的易燃物品的位置点的总数量，θj’表示第j个位置点与o点和p点形成的夹角∠poqj，lj’表示第j个位置点与o点的距离；

57、若存在lk'≥ν，灭火装置的喷淋压力设置为f1，其中，lk'表示第k个位置点与o点的距离，k∈[1，j]，f1、ν表示系统预置的固定参数；若存在lk'＜ν，灭火装置的喷淋压力设置为f2，其中，f2表示系统预置的固定参数；

58、若不存在关联风险区域，灭火装置的喷口以op所在直线为母线，以λ为夹角上限，进行往复的螺旋转动；若存在关联风险区域，灭火装置的喷口以op所在直线为母线，以θc’为夹角上限，进行往复螺旋的转动，其中，θc’表示处在关联风险区域中夹角最大的易燃物品位置点的夹角。

59、进一步的，在步骤s3中，系统判定火灾发生，控制设置在监测场所总电闸位置的跳闸单元将待监测场所的电源切断，同时，系统控制人员通知单元通知相关工作人员，控制灭火单元根据中控单元发出的指令进行相关操作，完成相关的消防工作。

60、进一步的，在步骤s4中，用户远程了解待监测场所中所有设备的电流、温度以及待监测场所的烟雾浓度信息，同时，根据设备发生异常时的程度不同，报警模块进行的提醒不同，提醒操作如下：

61、系统判断此设备出现一级异常后，报警单元仅发出异常报警信息；

62、系统判断此设备出现二级异常时，报警单元不仅发出异常报警信息而且通知相关工作人员；

63、系统判断此设备出现三级异常时，报警单元发出异常报警信息并且通知相关工作人员并且发出火灾报警信息。

64、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

65、本发明实现了消防系统的监测、报警和灭火的一体化管理，通过传感技术将多种传感器共同运用，实现了待监测场所的消防主动防控，也减少了系统对火灾的误判，同时，实现了火灾的精确扑灭，不仅减少了灭火药剂的浪费，而且使得消防更加的快速有效。