分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于模糊控制對現(xiàn)有船舶消防系統(tǒng)進行分布式智能控制，建立船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效指標，對連鎖性失效情況進行判定的分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法。本發(fā)明包括：將船舶艙室按照火災危險度分為三類；將四個參數(shù)信息進行歸一化預處理；得到艙室火災報警等級評估結果；主機對艙室的報警等級進行判斷。本發(fā)明能夠提高船舶火災自動報警系統(tǒng)的可靠性和準確性以及避免連鎖性失效這類極端災害的能力，減少極端災害的發(fā)生。由于該方法考慮了船舶艙室火災特點，能夠連鎖報警，所以該技術還能夠更好的為船舶環(huán)境服務，提高船舶安全，增強了實用性。
【專利說明】分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模糊控制對現(xiàn)有船舶消防系統(tǒng)進行分布式智能控制，建立船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效指標，對連鎖性失效情況進行判定的分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內(nèi)外火災自動報警系統(tǒng)的研究主要分為兩個階段:
[0003]第一階段為非智能型火災報警系統(tǒng)，七十年代末出現(xiàn)的可尋址火災自動報警系統(tǒng)和八十年代初期出現(xiàn)的模擬量可尋址火災自動報警系統(tǒng)，應用最為典型的是以報警為主要功能的多線型火災報警系統(tǒng)和采用微處理器控制的總線型火災報警系統(tǒng)。如NITTAN公司生產(chǎn)的CPF系列火災自動報警系統(tǒng)，它們盡管高科技含量較少，但由于成本比較低，能滿足許多小型民用和商用火災報警保護的需要，故被許多國家廣泛應用。
[0004]第二階段為智能型火災報警系統(tǒng)，其中普遍應用的是集中智能型火災報警系統(tǒng)和分布智能型火災報警系統(tǒng)。前者工作原理是將各個探測器在火災現(xiàn)場采集到的煙霧濃度信號、溫度信號變化等火災參數(shù)信息實時傳送至集中火災報警控制器，然后由控制器內(nèi)部的智能軟件集中處理這些火災報警參數(shù)，從而給出正確的火警判別信息，也稱為主機智能型。我國廣泛使用的是集中智能型火災報警系統(tǒng)，如日本能美的R23Z智能型火災報警控制器。但船舶這樣龐大且復雜的環(huán)境中，各類探測器和消防聯(lián)動設備比較繁多，巡檢周期長，加上系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理軟件結構復雜，報警系統(tǒng)可靠性隨之降低，所以不適合采用集中智能型火災報警系統(tǒng)。分布智能型火災報警系統(tǒng)則是指各類探測器與主機控制器均為智能型，它們將利用智能化算法對火情信息進行處理，同時考慮周圍環(huán)境信息補償及各設備的運行情況，將有用的信息及時反饋給探測器與控制器，體現(xiàn)了系統(tǒng)的火災探測、報警傳輸、信號處理、監(jiān)控顯示、聯(lián)網(wǎng)通信及聯(lián)動控制等一系列功能的完善、準確與可靠，有效降低了誤報、漏報頻率，提高了報警系統(tǒng)的控制精度，如目前比較先進的德國effeff MSR型火災探測及報警系統(tǒng)、美國Edwards SIGA系列多重復合火災探測器及其EST3系統(tǒng)。
[0005]現(xiàn)代船舶由于用途不同，實現(xiàn)的功能也越發(fā)完善，船舶內(nèi)部結構環(huán)境也隨之趨于復雜。通常情況下，船舶主要包含生活艙、貨物艙、機艙、燃料艙和動力艙等，各類艙室由于起火源不同，采取的相應聯(lián)動滅火策略也不盡相同。特別是機艙、油料類艙室燃燒空間小、可燃物品多、火災載荷密度大，受通風條件制約導致火勢發(fā)展迅猛且極易產(chǎn)生轟燃現(xiàn)象，故一旦起火，火勢蔓延迅速，后果將十分嚴重。所以需要設計一種針對各類艙室火災特點，融合各類艙室火災災害信息，具有連鎖報警功能的高可靠性的船舶火災自動報警系統(tǒng)，同時，該系統(tǒng)必須具備船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效情況的判定功能，及早發(fā)現(xiàn)極端災害的苗頭，避免災難性的后果發(fā)生，減少人員傷亡。本發(fā)明旨在解決本問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種提高船舶火災自動報警系統(tǒng)避免連鎖性失效災害的可靠性和準確性的基于模糊控制的分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0008](I)將船舶艙室按照火災危險度分為三類，第一類:控制站、A類機器處所、彈藥艙和導彈艙為火災危險度大的艙室，危險度的數(shù)值設置在0.7-0.9之間；第二類:電子設備室和較大失火危險的服務處所為火災危險度中的艙室，數(shù)值設置在0.5-0.6之間；第三類:樓梯道和信道、起居處所、較小失火危險的服務處所、其他機器處所和開敞甲板處所為火災危險度小的艙室，數(shù)值設置在0.1-0.4之間；
[0009](2)采集該艙室的溫度信號、煙霧濃度信號、可燃氣體濃度信號和艙室火災危險度信號的信息，并將四個參數(shù)信息進行歸一化預處理；
[0010](3)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推力模塊進行模糊推理，從而得到艙室火災報警等級評估結果，評估結果分為三個等級，分別為:無報警、預警和報警；
[0011](4)針對單個艙室，主機對艙室的報警等級進行判斷；采集鄰艙信號，通過綜合考慮報警艙室報警信號、鄰艙報警信號、報警艙室火災危險度信號、鄰艙火災危險度信號，報警艙室溫度信號以及鄰艙溫度信號6個參數(shù)信息用模糊控制方法來判斷是否將報警信號轉變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，如果以報警艙室為中心有連續(xù)三層艙室的報警信號變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，則說明發(fā)生了連鎖性失效情況。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能夠提高船舶火災自動報警系統(tǒng)的可靠性和準確性以及避免連鎖性失效這類極端災害的能力，提供了一種基于模糊控制的針對船舶環(huán)境火災自動報警系統(tǒng)的分布智能控制方法，在該設計基礎上，建立了船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評指標，能夠對連鎖性失效情況進行判定，減少極端災害的發(fā)生。由于該方法考慮了船舶艙室火災特點，能夠連鎖報警，所以該技術還能夠更好的為船舶環(huán)境服務，提高船舶安全，增強了實用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的船舶火災自動報警系統(tǒng)連鎖性失效控制流程圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的基于模糊控制的艙室智能復合探測器報警控制結構圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的基于模糊控制的連鎖性失效判定圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0017]本發(fā)明具體步驟為:
[0018](I)本發(fā)明針對基輔號船舶設計一種基于模糊控制的分布智能火災報警系統(tǒng)，將船舶艙室按照火災危險度分為三類，第一類:控制站、A類機器處所、彈藥艙和導彈艙為火災危險度大的艙室，數(shù)值設置在0.7-0.9之間；第二類:電子設備室和較大失火危險的服務處所為火災危險度中的艙室，數(shù)值設置在0.5-0.6之間；第三類:樓梯道和信道、起居處所、較小失火危險的服務處所、其他機器處所和開敞甲板處所為火災危險度小的艙室，數(shù)值設置在0.1-0.4之間；
[0019](2)針對艙室進行探測器的模糊智能控制設計:
[0020]I)所有艙室均采用復合探頭，采集該艙室的溫度信號、煙霧濃度信號、可燃氣體濃度信號和艙室火災危險度信號的信息，并將四個參數(shù)信息進行歸一化預處理；
[0021]2)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推力模塊進行模糊推理，從而得到艙室火災報警等級評估結果。評估結果分為三個等級，分別為:無報警、預警和報警；
[0022](3)船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效監(jiān)測(判定)方法
[0023]針對主機進行模糊智能控制設計，針對單個艙室，主機采用相同的模糊控制規(guī)則對艙室的報警等級進行判斷。同時，針對報警艙室，主機可以采集鄰艙信號，通過綜合考慮報警艙室報警信號、鄰艙報警信號、報警艙室火災危險度信號、鄰艙火災危險度信號，報警艙室溫度信號以及鄰艙溫度信號6個參數(shù)信息用模糊控制方法來判斷是否將報警信號轉變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，如果以報警艙室為中心有連續(xù)三層艙室的報警信號變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，則說明發(fā)生了連鎖性失效情況；
[0024]如圖1所示，為本發(fā)明的船舶火災自動報警系統(tǒng)連鎖性失效控制流程圖，該流程圖顯示了船舶火災報警系統(tǒng)連鎖報警預防極端災害的控制思想。首先由各個艙室的復合探頭采集探頭所在艙室的溫度信號、煙霧濃霧信號、可燃氣體濃度信號和艙室火災危險度信號的參數(shù)信息，利用模糊控制算法來給出報警等級信息。與此同時，船舶火災報警系統(tǒng)主機控制器周期采集各個艙室的探測器報警信號，當某一艙室報警時，該艙室的報警信息會送至主機報警控制器，此時為達到預防船舶火災報警系統(tǒng)連鎖性失效的目的，主機報警控制器會立即采集與該艙相鄰的多個艙室火災探測器獲取的火情信息，并判斷出這些艙室的火災報警等級信息，根據(jù)不同的報警等級信號，以及報警艙室是否出于高溫情況，主機報警控制器會給出不同的報警信號，特別是一級連鎖報警的高等級報警信號。這樣，船舶火災自動報警系統(tǒng)的功能就更加完善了，艙室的避免連鎖性失效報警控制方法的應用能夠減少報警系統(tǒng)的極端災害發(fā)生的情況，提高系統(tǒng)控制精度，考慮各艙室火情關聯(lián)信息更加全面，避免因疏忽某個艙室報警以及高溫信息而給全船造成的巨大損失，為救援贏得了寶貴時間，提供了最需要救援的艙室路徑信息。
[0025]如圖2所示，為本發(fā)明的基于模糊控制的艙室智能復合探測器報警控制結構圖。主要由艙室火災報警要素的信號采集、信號預處理、模糊化、模糊推理判決、解模糊化幾個模塊組成，最終得出艙室火災報警等級信息。
[0026]該智能復合探測器的模糊控制系統(tǒng)的輸入信號包括該艙溫度信息、煙霧濃度信息、可燃氣體濃度信息以及通過國內(nèi)外火災模擬軟件得到的艙室火災危險等級信息(艙室火災危險等級可通過相關文獻查詢得知)，將這些信息進行預處理，歸一化至[0，1]范圍內(nèi)，這樣才能進行下一步數(shù)據(jù)處理。采集以上信息能夠使智能復合探測器對艙室進行早期火災信息識別，判斷火災報警等級信息，對防止火災隱患有所幫助，降低漏報、誤報率。
[0027]為了提高艙室火災等級判別的準確度與抗干擾性，使智能復合探測器的控制系統(tǒng)的輸出更接近于人的思維判斷，本發(fā)明采用了模糊推理方法對預處理完的數(shù)據(jù)作進一步處理。模糊推理模塊首先對輸入量與輸出量進行模糊化，建立論域上的模糊集合，設計相應的隸屬度函數(shù)，對輸入輸出量進行相應變換，這里采用的是三角形隸屬度函數(shù)。其次，建立模糊控制規(guī)則表，模糊控制規(guī)則是模糊控制的核心，這些規(guī)則通常來源于相關領域的專家知識，也可以通過大量實驗數(shù)據(jù)給出。本發(fā)明的模糊規(guī)則形式為:IF (滿足一組條件)THEN (推出一組結論)。制定規(guī)則時既要保證模糊規(guī)則的完備性，又要保證模糊規(guī)則的相容性。最后生成輸入輸出表，根據(jù)輸入得到了艙室火災連鎖報警等級在辨識論域上的模糊集，再進行解模糊化，得到最終結果。
[0028]模糊推理模型的設計思路具體如下:
[0029]首先，輸入量與輸出量的模糊化:
[0030]智能復合探測器的模糊控制系統(tǒng)的輸入量分別為采集的該艙室的溫度、煙霧濃度、可燃氣體濃度和艙室火災危險度的信息，輸出量為艙室火災報警等級信息，以上信息經(jīng)過預處理后要轉化為[0，1]范圍內(nèi)的數(shù)值信息，作為論域。首先將他們轉化為模糊量。針對船舶艙室火災發(fā)生的實際情況、經(jīng)驗與火災數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可將溫度、煙霧濃度、可燃氣體濃度、艙室火災危險度和輸出的艙室火災報警等級設為:火災發(fā)生概率大(PB)，火災發(fā)生概率中(PM)，火災發(fā)生概率小(PS)和無火災發(fā)生(Z0)。其中，艙室火災危險度的對應為:數(shù)值在0.7-0.9之間為艙室火災危險度大(PB)，數(shù)值在0.5-0.6之間為艙室火災危險度中(PM)，數(shù)值在0.1-0.4之間為艙室火災危險度小(PS)；
[0031]這里選取模糊數(shù)的隸屬函數(shù)為三角形函數(shù)，容易計算且應用廣泛，該函數(shù)的解析式為:
[0032]
【權利要求】
1.分布智能控制船舶消防系統(tǒng)連鎖性失效測評方法，其特征在于: (1)將船舶艙室按照火災危險度分為三類，第一類:控制站、A類機器處所、彈藥艙和導彈艙為火災危險度大的艙室，危險度的數(shù)值設置在0.7-0.9之間；第二類:電子設備室和較大失火危險的服務處所為火災危險度中的艙室，數(shù)值設置在0.5-0.6之間；第三類:樓梯道和信道、起居處所、較小失火危險的服務處所、其他機器處所和開敞甲板處所為火災危險度小的艙室，數(shù)值設置在0.1-0.4之間； (2)采集該艙室的溫度信號、煙霧濃度信號、可燃氣體濃度信號和艙室火災危險度信號的信息，并將四個參數(shù)信息進行歸一化預處理； (3)將經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)送至模糊推力模塊進行模糊推理，從而得到艙室火災報警等級評估結果，評估結果分為三個等級，分別為:無報警、預警和報警； (4)針對單個艙室，主機對艙室的報警等級進行判斷；采集鄰艙信號，通過綜合考慮報警艙室報警信號、鄰艙報警信號、報警艙室火災危險度信號、鄰艙火災危險度信號，報警艙室溫度信號以及鄰艙溫度信號6個參數(shù)信息用模糊控制方法來判斷是否將報警信號轉變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，如果以報警艙室為中心有連續(xù)三層艙室的報警信號變?yōu)橐患夁B鎖報警信號，則說明發(fā)生了連鎖性失效情況。
【文檔編號】G08B17/10GK103440728SQ201310394854
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權日:2013年9月3日
【發(fā)明者】金鴻章, 鄒艾利, 姚緒梁, 蔡晶, 曹然, 馬忠輝, 賈諾, 張艷麗, 鄭立元 申請人:哈爾濱工程大學