一種提高智能消防炮滅火精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火災(zāi)監(jiān)測及自動滅火技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高大空間智能消防炮 滅火精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火災(zāi)依然是當(dāng)今社會破壞力最大的災(zāi)害之一。近年來，隨著社會的進(jìn)步和科技的 不斷發(fā)展，我國在應(yīng)對火災(zāi)方面已經(jīng)取得長足的進(jìn)展，但同時伴隨著城市化進(jìn)程的不斷加 快和人口的持續(xù)增長，我國火災(zāi)的發(fā)生數(shù)量，造成的損失依舊呈現(xiàn)上升的趨勢?；馂?zāi)的撲滅 依舊是當(dāng)今世界的難題之一。目前，智能消防炮的使用主要是室內(nèi)較小區(qū)域，而針大空間火 災(zāi)的智能消防炮研究還不多。事實上，許多大空間環(huán)境如化工廠，機(jī)庫以及貨運(yùn)碼頭等一些 重點防火單位對高精度滅火的智能消防炮具有相當(dāng)大的需求。然而大空間的智能消防炮滅 火的難度之一是：在遠(yuǎn)距離射程情況下，智能消防炮實際落水點位置會因受到復(fù)雜的外界 環(huán)境因素的影響而難以確定，導(dǎo)致其位置的不精確。目前對于該類難題最常用的處理方法 是提高火災(zāi)發(fā)生位置的檢測精度，然而在大空間環(huán)境下，著火點位置與消防炮的距離往往 在幾十米以上，僅僅依靠提高檢測著火點位置的精度是很難保證消防炮的精確性。
[0003] 最小二乘法（Generalized Least Squares，簡稱GLS)，又稱最小平方法（Least Square Method)是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它是通過最小化誤差的平方和找到一組數(shù)據(jù)的最佳 函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實際數(shù) 據(jù)之間誤差的平方和最小。最小二乘法通常用于曲線擬合并且已在實際的工程中得到廣泛 的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對智能消防炮實際落水點位置與著火點位置之間存在誤差導(dǎo)致消防炮滅火精 度較低的問題，本發(fā)明提出一種提高智能消防炮滅火精度的方法，提高智能消防炮的滅火 精度，同時為大空間的智能滅火提供條件。
[0005] 本發(fā)明是通過下面的技術(shù)方案來解決上述的技術(shù)問題； 一種提高智能消防炮滅火精度的方法，其特征在于：根據(jù)智能消防炮在不同安裝高 度，不同出水管壓強(qiáng)下消防炮的實際落水點位置與俯仰角度等數(shù)據(jù)。利用最小二乘法曲線 擬合出安裝高度、出水管壓強(qiáng)以及消防炮俯仰角度與實際落水點位置之間的函數(shù)關(guān)系，通 過運(yùn)用該函數(shù)關(guān)系智能消防炮可根據(jù)著火點位置對當(dāng)前俯仰角度進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到精確 滅火的目的。
[0006] 本發(fā)明具有下列技術(shù)效果： 1、 將最小二乘法引入到提高智能消防炮的滅火精度中，根據(jù)著火點位置通過最小二 乘法曲線擬合的函數(shù)關(guān)系對當(dāng)前消防炮的俯仰角度進(jìn)行補(bǔ)償，提高了智能消防炮的滅火精 度，增加了消防炮的精確性； 2、 現(xiàn)有智能消防炮可以不用增加任何控制系統(tǒng)硬件或機(jī)械結(jié)構(gòu)而直接使用該方法，從 而提高消防炮的滅火精度。
【附圖說明】
[0007] 圖1是具體實施最小二乘法曲線擬合的流程圖； 圖2是本發(fā)明成果示意圖。圖中H為消防炮安裝高度，L為實際落水點位置，S為著火點 與消防炮水平距離，a為消防炮檢測角度，A a為補(bǔ)償角度,P為出水管壓強(qiáng)； 圖3是消防炮安裝高度H = 6. 8m，出水管壓強(qiáng)P為0. 6mp時消防炮俯仰角度a與實際落 水點位置L關(guān)系曲線； 圖4是消防炮安裝高度H = 6. 8m，出水管壓強(qiáng)P為0. 6mp時消防炮俯仰角度a與實際落 水點位置L的二次擬合曲線與實際關(guān)系曲線比較； 圖5是消防炮安裝高度H = 6. 8m，消防炮俯仰角度a與實際落水點位置L擬合方程的二 次項系數(shù)與出水管壓強(qiáng)P為〇. 6mp、0. 5mp、0. 4mp時的一次擬合曲線與實際曲線比較。
【具體實施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更 好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實例不作為對本發(fā)明的限定。
[0009] 如圖1所示，本發(fā)明一種提高智能消防炮滅火精度的方法包括下述步驟： 1、 獲取智能消防炮在不同安裝高度H，水管壓強(qiáng)P下，消防炮俯仰角度a與落水點位置 L的數(shù)據(jù)； 2、 通過獲取的上述步驟1的數(shù)據(jù)，繪制消防炮在同一安裝高度士和出水管壓強(qiáng)g下消 防炮俯仰角度a與實際落水點位置L之間如圖3所示曲線圖； 3、 參考關(guān)系曲線圖，確定消防炮俯仰角度a與實際落水點位置L函數(shù)形式，利用最小二 乘法擬合出消防炮在相同的安裝高度％，出水管壓強(qiáng)下消防炮俯仰角度a與實際落水點 位置L之間的函數(shù)關(guān)系式。本實例中圖3的曲線為二次函數(shù)形式對其擬合函數(shù)關(guān)系式如下 (1)所示，而擬合函數(shù)的曲線則如圖4所示：
其中u t為在消防炮安裝高度為H $、出水管壓強(qiáng)為&時，實際落水點位置L有關(guān)俯仰角 度3擬合函數(shù)的二次項系數(shù)，為擬合函數(shù)的一次項系數(shù)，則為該擬合函數(shù)的常數(shù)項； 4、 重復(fù)上述步驟3,再分別擬合出消防炮在相同的安裝高度％，不同的出水管壓強(qiáng) P:，P3……II下消防炮俯仰角度a與實際落水點L之間的函數(shù)關(guān)系式如下所示：
其中u。為在消防炮安裝高度為士、出水管壓強(qiáng)為PD時，實際落水點位置L有關(guān)俯仰角 度a擬合函數(shù)的二次項系數(shù)為該函數(shù)的一次項系數(shù)，\\則為該函數(shù)的常數(shù)項，n的取值 應(yīng)大于3 ; 5、 將函數(shù)關(guān)系（2)中a的二次項系數(shù)us與壓強(qiáng)Pn繪制關(guān)系曲線圖并利用最小二乘法進(jìn) 行擬合。本實例參照圖5的關(guān)系曲線圖對其進(jìn)行一次擬合； 6、 重復(fù)步驟5,將一次項系數(shù)'以及常數(shù)項系數(shù)^3分別與壓強(qiáng)Pa繪制關(guān)系曲線圖并根 據(jù)關(guān)系曲線圖的形式再次利用最小二乘法擬合，擬合出a二次項系數(shù)、一次項系數(shù)以及常數(shù) 項系數(shù)與水管壓強(qiáng)P的函數(shù)關(guān)系式。本實例中對、w a也進(jìn)行一次擬合則得到如下（3)所 不函數(shù)關(guān)系：
其中kt、1^為壓強(qiáng)Pn對ua、％、w a進(jìn)行一次擬合的一次項系數(shù),1^ 、"則為該一 次擬合的常數(shù)項系數(shù)； 7、 重復(fù)上述步驟2,3、4、5、6再分別擬合出L與在消防炮安裝高度為H3 ...Hn的 函數(shù)關(guān)系，得到矩陣（4):
8、 將矩陣（4)中的ka、〗a、r:1、ba、ta各系數(shù)分別與高度Ha繪制關(guān)系曲線， 根據(jù)關(guān)系曲線的形式利用最小二乘法擬合出各項與消防炮安裝高度H的函數(shù)。本實例 中根據(jù)繪制的關(guān)系曲線圖將kn、la、rn、bn、m n、tn分別與Hn進(jìn)行二次擬合，則得到矩陣如 下（5)所示：
其中 c!、dj、; c:、d:、e: ; Cg、dg、h ; c;、dj、; Cg、dg、分力ij 為 ka、、 、ba、m3、ta對高度Hn進(jìn)行二次擬合的二次項系數(shù)、一次項系數(shù)以及常數(shù)項系數(shù)； 9、 矩陣（5)即為智能消防炮實際落水點L與安裝高度H,水管壓強(qiáng)P,以及檢測角度a之 間的函數(shù)關(guān)系。通過多組實際數(shù)據(jù)，可求出矩陣（5)中
各項實 際數(shù)值； 10、 在智能消防炮安裝完成后，其安裝高度H，出水管壓強(qiáng)P為常數(shù)，矩陣（5)則為實際 落水點L有關(guān)檢測角度a的一元函數(shù)； 11、 當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生如圖2所示，智能消防炮尋找著火點滅火，并由傳感器檢測到的著火 點位置所對應(yīng)的消防炮炮口的角度a值經(jīng)過消防炮安裝高度與傳感器檢測角度之間的函數(shù) 關(guān)系式S= H/tana計算出著火點位置與消防炮的水平距離S ; 12、 智能消防炮控制系統(tǒng)將著火點位置S = L(IiP.a:帶入矩陣（5)中，反求出i。再由 公式ia = - a得出智能消防炮要精確滅火所應(yīng)達(dá)到的俯仰角度與當(dāng)前俯仰角度的差值 Aa； 13、 智能消防炮控制系統(tǒng)將計算所得角度△3補(bǔ)償給當(dāng)前消防炮俯仰機(jī)構(gòu)，使其達(dá)到 精確滅火。
【主權(quán)項】
1. 一種提高智能消防炮滅火精度的方法，其特征在于：根據(jù)智能消防炮在不同安裝高 度，出水管壓強(qiáng)下實際落水點位置與消防炮俯仰角度的試驗數(shù)據(jù)，利用最小二乘法曲線擬 合出消防炮安裝高度、出水管壓強(qiáng)、俯仰角度與實際落水點位置之間的函數(shù)關(guān)系，智能消防 炮可根據(jù)當(dāng)前著火點位置，通過運(yùn)用該函數(shù)關(guān)系對消防炮俯仰角度進(jìn)行補(bǔ)償，使其達(dá)到精 確滅火。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高智能消防炮滅火精度的方法，其特征在于：曲線擬合 出的函數(shù)關(guān)系為實際落水點位置L與消防炮安裝高度H，出水管壓強(qiáng)P以及消防炮俯仰角度a 有關(guān)的三元函數(shù)，在消防炮安裝完成后，安裝高度，出水管壓強(qiáng)為常數(shù)，所得函數(shù)關(guān)系為與消 防炮俯仰角度有關(guān)的一元函數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高智能消防炮滅火精度的方法，其特征在于：當(dāng)火災(zāi) 發(fā)生時，智能消防炮尋找著火點滅火，并根據(jù)傳感器檢測到的著火點位置所對應(yīng)的消防炮 炮口的角度a值,經(jīng)過消防炮安裝高度H與傳感器檢測角度a之間的函數(shù)關(guān)系S=H/tan(a) 計算出著火點位置與消防炮的水平距離S。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高智能消防炮滅火精度的方法，其特征在于：消防 炮控制系統(tǒng)將著火點位置與消防炮的水平距離S帶入S=L(H,Pi函數(shù)關(guān)系中求出？二再由 As =a+二a得出智能消防炮要準(zhǔn)確滅火所應(yīng)達(dá)到的俯仰角度與當(dāng)前俯仰角度的差值A(chǔ)a， 并將差值△a補(bǔ)償給消防炮俯仰機(jī)構(gòu)，使其達(dá)到精確滅火。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高智能消防炮滅火精度的方法，屬于火災(zāi)監(jiān)測及自動滅火技術(shù)領(lǐng)域。將最小二乘法曲線擬合引入到消防炮的滅火中，通過對一種類型消防炮的實際落水點位置與相關(guān)俯仰角度，安裝高度以及出水管壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)的擬合，得出在實際的著火點位置需補(bǔ)償給智能消防炮俯仰角度的函數(shù)關(guān)系。通過該函數(shù)關(guān)系可對消防炮俯仰角度進(jìn)行補(bǔ)償，有效的提高智能消防炮的滅火精度，為大空間自動精確滅火提供條件。
【IPC分類】A62C37/00
【公開號】CN104941101
【申請?zhí)枴緾N201410115512
【發(fā)明人】鄧成中, 成華友, 武昕坤, 陳川
【申請人】西華大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月26日