一种基于多模态数据的建筑施工消防预警方法及系统与流程

本发明涉及消防安全的，具体为一种基于多模态数据的建筑施工消防预警方法及系统。

背景技术：

1、随着建筑施工活动的不断增加，施工现场的安全管理变得尤为重要。其中，消防安全是施工现场安全管理的重要组成部分之一。在建筑施工中，特别是涉及到电焊作业区域时，存在着四处飞溅的火星可能导致安全隐患的情况。这些火星在熄灭时长出现异常时，可能会影响施工现场的安全问题，例如火灾风险增加或者火灾扩散速度加快等。因此，针对这些具体问题，需要一种智能化的消防预警系统来监测和预防潜在的火灾风险。

2、在建筑施工过程中，消防安全一直是关注的焦点之一，特别是涉及到电焊作业区域和火星飞溅等安全隐患问题。传统的消防预警系统往往局限于单一数据源或监测模式，无法全面评估火灾风险；此外，在监测火星飞溅方面，如果系统不能及时准确地识别火星的位置和熄灭时长，就无法有效地预警和控制潜在的火灾风险。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多模态数据的建筑施工消防预警方法及系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多模态数据的建筑施工消防预警系统，包括监测范围锁定模块、同工种监测模块、多模态信息监测模块、建筑安全分析模块以及预警管控模块；

3、所述监测范围锁定模块用于预先通过图像采集设备抓取历史图像，并从中识别若干组电焊作业区域图像，并利用空间数据融合技术，获取完整监测区域，将完整监测区域划分为若干组子区域；

4、所述同工种监测模块用于监测与完整监测区域以外的切割材料的区域，并记录两区域之间的实际间距dt，若其超过标准间距w，向外发送预警指令；

5、所述多模态信息监测模块用于根据若干组监测设备采集与记录建筑施工场地中相关电焊设备状态数据以及相关施工场地信息，并利用火花探测器监测若干组子区域内火星飞溅数据，生成实时数据库；

6、所述建筑安全分析模块用于对实时数据库内相关数据进行特征提取，以获取电极直径dj、电极和工件的间隙gx、火星产生频率cp、熄灭时长xc以及火星落地尺寸cd，并经过训练后的安全消防模型，计算获取设备状态因子ztyz、监测场地的布局系数jbxs和火星呈现系数hxxs，并将所述监测场地的布局系数jbxs与所述火星呈现系数hxxs相关联，获取消防预警指数xjzs；

7、所述预警管控模块用于预先设置评估阈值q，并将其与所述消防预警指数xjzs进行对比分析，生成预警结果，针对相应预警采取相应的消防管理规划。

8、优选的，所述监测范围锁定模块包括位置锁定单元和划分单元；

9、所述位置锁定单元用于利用图像处理技术对历史图像进行区域识别，并将若干组电焊作业区域分离出来，形成若干组独立区域，并利用空间数据融合技术将若干组独立区域进行空间数据融合，并进行像素级别的叠加和计算，将若干组独立区域信息转换为像素矩阵，并对其进行逐像素的比较和融合，确定火星飞溅的最大范围和影响区域，以获取完整监测区域，其中，所述电焊作业区域包括工作区域和火星飞溅区域；

10、所述划分单元用于将所述位置锁定单元中获取的完整监测区域进行区域分割，分割成若干组子区域，并对若干组子区域进行监测。

11、优选的，所述同工种监测模块用于监测与完整监测区域以外的切割材料的区域，并根据激光测距仪记录两区域之间的实际间距dt，通过预先设置标准间距w，并将其与所述实际间距dt进行对比分析；

12、若所述实际间距dt≥所述标准间距w，表示为当前切割作业区域与电焊作业区域之间距离未处于合格状态，此时将向外发送预警指令；

13、若所述实际间距dt＜所述标准间距w，表示为当前切割作业区域与电焊作业区域之间距离处于合格状态，此时无需向外发送预警指令。

14、优选的，所述多模态信息监测模块包括传感器部署单元、工具监测单元、场地监测单元和火星监测单元；

15、所述传感器部署单元用于在完整监测区域周围部署若干组监测设备，所述监测设备包括激光测距仪、直径测量仪、焊接速度计、电流计、密度计以及温度传感器；

16、所述工具监测单元用于对完整监测区域内的电焊设备参数信息进行监测，以获取相关电焊设备状态数据，所述相关电焊设备状态数据包括电极直径dj、电极和工件的间隙gx、电流值dlz和焊接速度jhs；

17、所述场地监测单元用于监测与记录施工现场的相关施工场地信息，所述相关施工场地信息包括温度值wz、火星产生频率cp、易燃材料密度xm以及风速风向情况；

18、所述火星监测单元用于利用火花探测器监测若干组子区域内火星飞溅数据，所述火星飞溅数据包括若干组子区域内火星熄灭时长xc以及火星落地尺寸cd，并设定监测时间段，对火星落地时以及火星落地后尺寸变化状态进行监测。

19、优选的，所述建筑安全分析模块包括分布状态分析单元、火星分析单元和综合分析单元；

20、所述分布状态分析单元包括第一子单元和第二子单元；

21、所述第一子单元用于依据相关电焊设备状态数据，将所述电极直径dj与所述电极和工件的间隙gx做线性归一化处理，获取设备状态因子ztyz，所述设备状态因子ztyz通过以下公式获取：

22、；

23、式中，jhs表示为焊接速度，dlz表示为电流值，h1、h2、h3和h4分别表示为电极和工件的间隙gx、电极直径dj、焊接速度jhs和电流值dlz的权重系数，p表示为第一修正常数。

24、优选的，所述第二子单元用于根据相关施工场地信息，并结合第一子单元中的设备状态因子ztyz，经线性归一化处理，获取监测场地的布局系数jbxs，具体按照以下公式：

25、；

26、式中，cp表示为火星产生频率，xm表示为易燃材料密度，wz表示为温度值，、和均表示为权重系数，ln2表示为以2为底的自然对数。

27、优选的，所述火星分析单元用于对若干组子区域内火星飞溅数据内的熄灭时长xc以及火星落地尺寸cd做线性归一化处理，并将相应的数据值映射至区间内，依据如下方式获取火星呈现系数hxxs：

28、；

29、式中，i=1、2、...、n，n表示为子区域个数，xci表示为第i子区域内火星的熄灭时长最大值，表示为完整监测区域内火星的平均熄灭时长，cdi表示为第i子区域内火星的落地最大尺寸，表示为完整监测区域内火星的平均落地尺寸，b1和b2均表示为权重系数。

30、优选的，所述综合分析单元用于结合分布状态分析单元和火星分析单元，获取消防预警指数xjzs，所述消防预警指数xjzs通过以下公式获取：

31、；

32、式中，j和x均为权重系数，c表示为第二修正常数。

33、优选的，所述预警管控模块包括对比单元和管控单元；

34、所述对比单元用于将所述消防预警指数xjzs与所述评估阈值q进行对比分析，以生成预警结果，具体内容如下：

35、若所述消防预警指数xjzs≥所述评估阈值q时，表示为当前建筑施工现场处于非正常状态，此时向外发出预警指令；

36、若所述消防预警指数xjzs＜所述评估阈值q时，表示为当前建筑施工现场处于正常状态，此时无需向外发出额外指令；

37、所述管控单元用于根据上述对比单元中生成的预警结果，采取相应的消防管理规划；

38、若向外发出预警指令，则立即向现场相关人员发出警报信号，引导其启动消防设备，包括喷水系统和灭火器，并调度消防人员到达现场，请求支援和协助；

39、若未向外发出预警指令，则定时提醒现场相关人员环顾四周，以保持警惕，同时提升员工消防意识和培训，定期进行消防演练。

40、一种基于多模态数据的建筑施工消防预警方法，包括以下步骤：

41、步骤一、首先预先通过图像采集设备抓取历史图像，并从中识别若干组电焊作业区域图像，并利用空间数据融合技术，获取完整监测区域，将完整监测区域划分为若干组子区域；

42、步骤二、接着监测与完整监测区域以外的切割材料的区域，并记录两区域之间的实际间距dt，若其超过标准间距w，向外发送预警指令；

43、步骤三、然后根据若干组监测设备采集与记录建筑施工场地中相关电焊设备状态数据以及相关施工场地信息，并利用火花探测器监测若干组子区域内火星飞溅数据，生成实时数据库；

44、步骤四、其次对实时数据库内相关数据进行特征提取，以获取电极直径dj、电极和工件的间隙gx、火星产生频率cp、熄灭时长xc以及火星落地尺寸cd，并经过训练后的安全消防模型，计算获取设备状态因子ztyz、监测场地的布局系数jbxs和火星呈现系数hxxs，并将所述监测场地的布局系数jbxs与所述火星呈现系数hxxs相关联，获取消防预警指数xjzs；

45、步骤五、最终预先设置评估阈值q，并将其与所述消防预警指数xjzs进行对比分析，生成预警结果，针对相应预警采取相应的消防管理规划。

46、本发明提供了一种基于多模态数据的建筑施工消防预警方法及系统，具备以下有益效果：

47、（1）通过监测范围锁定模块利用空间数据融合技术，能够准确划分监测区域，进一步提高了监测的精度和全面性；同工种监测模块和多模态信息监测模块，系统能够全面监测电焊作业区域以及周边区域的情况，包括火星飞溅数据，进一步为实现对火灾风险的全面评估和预警做准备；多模态信息监测模块生成实时数据库，其中包括电焊设备状态数据和火星飞溅数据，为消防安全分析模块提供实时数据支持，确保消防预警指数xjzs的准确性和及时性；建筑安全分析模块通过计算设备状态因子ztyz、监测场地的布局系数jbxs和火星呈现系数hxxs，再结合预警管控模块的评估阈值q对比分析，生成消防预警指数xjzs，实现智能化的预警与管控，提高对火灾风险的识别和应对能力；预警管控模块根据预警结果采取相应的消防管理规划，包括向外发出预警指令、启动消防设备以及调度消防人员等措施，有效预防和应对潜在的火灾风险，提升施工现场的消防安全水平。通过智能化的消防预警系统，可以提升施工现场的安全管理水平，增强对火灾风险的感知能力，减少火灾事故的发生，保障工人和现场设施的安全。

48、（2）通过对历史图像和实时监测数据的综合分析，系统可以精确锁定电焊作业区域和火星飞溅范围，识别潜在的安全隐患，并及时发出预警指令。此外，系统能够实时监测电焊作业区域、火星飞溅情况以及相关设备状态，包括实时数据对火星熄灭时长异常进行监测，从而提前发现潜在的火灾风险，保障施工现场的安全。

49、（3）通过综合分析单元对消防预警指数xjzs的综合计算，系统能够实时监控建筑施工现场的火灾风险，并根据评估阈值q进行预警，有效预防火灾事件的发生，预警管控模块能够自动判断当前施工现场的状态，若火灾风险较高则自动向相关人员发出预警指令，启动消防设备并调度消防人员，实现快速应对和灭火控制。系统的及时预警和快速响应能力可以有效减少火灾发生的可能性，降低火灾损失并保障施工现场人员的安全。系统通过对多模态数据源的监控和分析，能够不断优化预警指标和管控策略。