具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明实施例提供的基于大数据的居家智慧安全消防预警防护系统，包括：

建模模块100，建立虚拟居家建筑模型和设置在所述居家建筑模型中任意位置的火源，所述火源包括火焰区、浓烟区、中烟区和低烟区；接收模块200，接收建筑的实时空气流速信息、实时湿度信息和实时温度信息；中控模块300，所述中控模块分别与所述接收模块和所述建模模块连接，将建筑的实时空气流速信息、实时湿度信息和实时温度信息作用于所述火源，评估所述火源对周围环境的吞噬性，并根据模拟结果建立对应的救火方案；还包括警示模块400，中控模块300分别与建模模块100、接收模块200和所述警示模块400连接。

具体而言，所述中控模块内设置有火势矩阵I(I1，I2，I3，I4，I5)和救火方案矩阵P（P1，P2，P3，P4，P5），其中I1表示第一蔓延趋势， I2表示第二蔓延趋势，I3表示第三蔓延趋势，I4表示第四蔓延趋势，I5表示第五蔓延趋势，且I1<I2<I3<I4<I5；P1表示第一救火方案，P2表示第二救火方案，P3表示第三救火方案，P4表示第四救火方案，P5表示第五救火方案，

当所述中控模块中的确定单元301用以在确定火源对周围环境的吞噬性属于第一蔓延趋势I1时，则从所述中控模块中的选择单元302来选择第一救火方案P1；

当所述中控模块确定火源对周围环境的吞噬性属于第二蔓延趋势I2时，则从所述中控模块中选择第二救火方案P2；

当所述中控模块确定火源对周围环境的吞噬性属于第三蔓延趋势I3时，则从所述中控模块中选择第三救火方案P3；

当所述中控模块确定火源对周围环境的吞噬性属于第四蔓延趋势I4时，则从所述中控模块中选择第四救火方案P4；

当所述中控模块确定火源对周围环境的吞噬性属于第五蔓延趋势I5时，则从所述中控模块中选择第五救火方案P5。

具体而言，在预警模型建立过程中，首先建立三维居家建筑模型，模拟建筑中的易燃物位置，并在该建筑中设置火源，以实现对建筑着火的模拟，进而针对不同的情形施行救火方案，在本发明实施例中，为了进一步将居家建筑模型更为真实化，接收建筑的实时空气流速信息、实时湿度信息和实时温度信息，将该信息作用在建筑的火源上，以预测建筑的火源在建筑的实际环境下会产生怎样的变化，所述火源包括火焰区、浓烟区、中烟区和低烟区，随着环境变化，火源的各个区域也会发生变化，因此在实际环境因素的作用下，火源是随着时间在不断变化的，火势也会随着环境的变化增大或是缩小，致使蔓延趋势发生变化，在本发明实施例中，中控模块内设置有火势矩阵I(I1，I2，I3，I4，I5)和救火方案矩阵P（P1，P2，P3，P4，P5），中控模块根据不同的蔓延趋势选择不同的救火方案，若是蔓延趋势高，那么带来的损失可能会比较大，若是蔓延趋势低，那么带来的损失可能会比较小，由于带来的损失不同，采用的救火方案也必然不同，实现资源的优化利用，使得采用最优的方案面对当前的蔓延趋势。

具体而言，在任意i时刻，检测所述浓烟区的颗粒度PS1i、所述中烟区的颗粒度PS2i和所述低烟区的颗粒度PS3i，所述浓烟区、所述中烟区和所述低烟区依次远离所述火焰区，经过T1时间后，检测在i+T1时刻，所述浓烟区的颗粒度PS11i、所述中烟区的颗粒度PS22i和所述低烟区的颗粒度PS33i，根据所述浓烟区、所述中烟区和所述低烟区的烟尘颗粒度变化速度对所述蔓延趋势进行补偿；

所述中控模块内设置有颗粒度变化标准速度V0；

分别将|PS11i-PS1i|/T1、|PS22i-PS2i|/T1和|PS33i-PS3i|/T1与所述颗粒度变化标准速度V0进行比较；若|PS11i-PS1i|/T1、|PS22i-PS2i|/T1和|PS33i-PS3i|/T1均<所述颗粒度变化标准速度V0，则无需对蔓延趋势进行补偿；

若|PS11i-PS1i|/T1、|PS22i-PS2i|/T1和|PS33i-PS3i|/T1中有任意两个数值≥颗粒度变化标准速度V0，则将对蔓延趋势进行补偿0.5个级别；

若|PS11i-PS1i|/T1、|PS22i-PS2i|/T1和|PS33i-PS3i|/T1中的三个数值均≥颗粒度变化标准速度V0，则将对蔓延趋势进行补偿1个级别；

中控模块根据实时蔓延趋势确定对应的救火方案。

具体而言，本发明实施例提供的基于大数据的居家智慧安全消防预警防护系统，在任意时刻，对浓烟区、中烟区和低烟区的烟尘颗粒度进行检测，并且根据在不同时刻检测到的烟尘颗粒度与两个时刻之间的时间段进行作商，进而得到烟尘的颗粒度变化速度，对浓烟区的烟尘颗粒度变化速度、中烟区的烟尘颗粒度变化速度和低烟区的烟尘颗粒度变化速度均与颗粒度变化标准速度V0进行比较，当三个区域的烟尘颗粒度变化速度均低于颗粒度变化标准速度V0，则无需对蔓延趋势进行补偿；若三个区域内的烟尘颗粒度变化速度中有任意两个数值≥颗粒度变化标准速度V0，则表示火源在发展扩大，燃烧更剧烈，因此则将对蔓延趋势进行补偿0.5个级别；若三个区域的烟尘颗粒度变化速度均大于颗粒度变化标准速度V0，则表示=火源扩大速度很快，燃烧剧烈程度更高，因此将对蔓延趋势进行补偿1个级别，在实际应用过程中，若是蔓延趋势补偿一个级别，就代表火势蔓延很快，需要对其采用更为严格的救火方案进行处理，而在检测过程中，若是存在至少两个0.5级别的补偿才可以对蔓延趋势进行升级，本发明实施例通过烟尘颗粒度变化速度，对火源的变化剧烈程度进行了评估，使得对于蔓延趋势的判定更为精准，因此可以采取更为精确的救火方案，使得对建筑救火的过程更为迅速，实现对救火人员，救火方法以及救火设备的优化利用。

具体而言，在所述中控模块内设置有不同的营救曲线，分别为第一营救曲线范围S1、第二营救曲线范围S2、第三营救曲线范围S3、第四营救曲线范围S4和第五营救曲线范围S5，不同的营救曲线代表不同的营救范围，第一营救曲线范围S1对应的营救范围>第二营救曲线范围S2对应的营救范围>第三营救曲线范围S3对应的营救范围>第四营救曲线范围S4对应的营救范围>第五营救曲线范围S5对应的营救范围；

当所述中控模块选择所述第一救火方案P1时，选择第一营救曲线范围S1对应的营救范围，将在所述第一营救曲线范围S1内的易燃物全部撤离；

当所述中控模块选择所述第二救火方案P2时，选择第二营救曲线范围S2对应的营救范围，将在所述第二营救曲线范围S2内的易燃物全部撤离；

当所述中控模块选择所述第三救火方案P3时，选择第三营救曲线范围S3对应的营救范围，将在所述第三营救曲线范围S3内的易燃物全部撤离；

当所述中控模块选择所述第四救火方案P4时，选择第四营救曲线范围S4对应的营救范围，将在所述第四营救曲线范围S4内的易燃物全部撤离；

当所述中控模块选择所述第五救火方案P5时，选择第五营救曲线范围S5对应的营救范围，将在所述第五营救曲线范围S5内的易燃物全部撤离，以遏制火势。

具体而言，本发明实施例中的营救曲线是一个三维环状空间，以图2为例进行说明，图2为本发明实施例中火源以及营救曲线的示意图，在图2中火源包括设置是在最内侧的火焰区，以及设置在火焰区外围的浓烟区、中烟区和低烟区，而营救曲线的设置是判定在灭火过程中需要将哪个范围内的易燃物进行撤离，以实现灭火的目的，在本发明图2中可以看出，其中第一营救曲线范围S1范围内是指第一营救曲线远离火焰区的范围，例如第五营救曲线范围S5对应的营救范围是指第一营救曲线范围S5远离火焰区一侧对应的范围，在这个范围内的易燃物需要被全部撤离，本发明实施例在构建模型时，采用撤离易燃物的方式进行模拟，便于对灭火实际情形的模拟，结果更为真实。通过设置不同的营救曲线，实现对不同范围内的易燃物进行撤离，以对应不同的救火方案，使得救火方法更为智能，便于对火情的精准控制。

具体而言，在遏制火势过程中，检测浓烟区的实时空气流速V1t、中烟区的实时空气流速V2t和低烟区的实时空气流速V3t，在所述中控模块内设置有标准空气流速矩阵V00（V10，V20，V30），其中V10表示浓烟区的标准空气流速，V20表示中烟区的标准空气流速，V30表示低烟区的标准空气流速；所述中控模块还设置有营救曲线补偿矩阵K（K1，K2，K3），其中K1表示第一补偿系数，K2表示第二补偿系数，K3表示第三补偿系数，且K1>K2>K3;

分别比较浓烟区的实时空气流速V1t和浓烟区的标准空气流速V10、中烟区的实时空气流速V2t和中烟区的标准空气流速V20以及低烟区的实时空气流速V3t和低烟区的标准空气流速V30的大小，并根据比较结果选择营救曲线补偿矩阵K（K1，K2，K3）中的补偿系数，并根据对应的补偿系数对所述营救曲线进行补偿。

具体而言，不同的营救曲线对应不同的救火方案，而本发明实施例根据各个区域的实时空气流速对营救曲线对应的范围进行了补偿，在实际应用中，若是空气流速变大了，则扩散的速度更大，火势蔓延的范围将更大，因此为了遏制火情，则需要对所述营救曲线进行补偿，以适应火势蔓延的范围，实现对火情的智能控制。

具体而言，若浓烟区的实时空气流速V1t>浓烟区的标准空气流速V10时，则选择所述营救曲线补偿矩阵K（K1，K2，K3）中的第一补偿系数K1对所述营救曲线进行补偿，补偿后的第一营救曲线为S1×（1-K1）、第二营救曲线为S2×（1-K1）、第三营救曲线为S3×（1-K1）、第四营救曲线为S4×（1-K1）和第五营救曲线为S5×（1-K1）；

若中烟区的实时空气流速V2t>中烟区的标准空气流速V20，则选择所述营救曲线补偿矩阵K（K1，K2，K3）中的第二补偿系数K2对所述营救曲线进行补偿，补偿后的第一营救曲线为S1×（1-K2）、第二营救曲线为S2×（1-K2）、第三营救曲线为S3×（1-K2）、第四营救曲线为S4×（1-K2）和第五营救曲线为S5×（1-K2）；

若低烟区的实时空气流速V3t>低烟区的标准空气流速V30，则选择所述营救曲线补偿矩阵K（K1，K2，K3）中的第三补偿系数K3对所述营救曲线进行补偿，补偿后的第一营救曲线为S1×（1-K3）、第二营救曲线为S2×（1-K3）、第三营救曲线为S3×（1-K3）、第四营救曲线为S4×（1-K3）和第五营救曲线为S5×（1-K3）。

具体而言，本发明实施例中通过设置第一补偿系数、第二补偿系数和第三补偿系数对各营救曲线进行补偿，使得在火情扩大的情况下，对应的营救曲线对应的范围也扩大，使得更多受影响的易燃物被砍到，及时遏制住火情的发展，实现对火情及时的控制，有效防止火情的蔓延，提高建筑防火的安全系数。

具体而言，所述第一补偿系数K1=α×（V1t-V10）/ V10+3×β×PS1i/（PS1i+ PS2i+PS3i），

所述第二补偿系数K2=α×（V2t-V20）/ V20+3×β×PS2i/（PS1i+ PS2i+ PS3i），

所述第三补偿系数K3=α×（V3t-V30）/ V30+3×β×PS3i/（PS1i+ PS2i+ PS3i），

其中α表示空气流速权重系数，β表示烟尘颗粒度权重系数，且α+β=1。

具体而言，本发明实施例通过建立第一补偿系数、第二补偿系数和第三补偿系数的计算公式，且各个补偿系数均与空气流速和烟尘颗粒度变化速度相关，第一补偿系数较大，其与浓烟区的空气流速和烟尘颗粒度变化速度有关，第三补偿系数较小，其与低烟区的空气流速和烟尘颗粒度变化速度有关，且空气流速和烟尘颗粒度变化速度对补偿系数的影响比重可以是不同的，也可以是相同的，α和β可以均为0.5，表示二者对补偿系数的影响程度是相同的，本发明实施例通过空气流速和烟尘颗粒度变化速度来衡量补偿系数的大小，进而改变营救曲线范围的大小，实现根据空气流速和烟尘颗粒度变化速度改变营救曲线的范围，实现智能化判定营救曲线的范围，便于根据实际空气流速和烟尘颗粒度对火情进行实时控制。

具体而言，所述空气流速权重系数α=居家建筑模型中易燃物覆盖面积/建筑面积；所述烟尘颗粒度权重系数β=居家建筑模型中非易燃物覆盖面积/建筑面积。

具体而言，本发明实施例中的空气流速权重系数α和烟尘颗粒度权重系数β的表示方式可以有多种，可以是指定的数值，而本发明实施例中将两个系数与建筑的面积进行了关联，使得在进行模拟不同的建筑面积时，这两个系数是变化的，更符合建筑的使用场景，而且针对不同的建筑面积以及易燃物覆盖面积的不同，势必会对火情的控制会有所不同，通过设置空气流速权重系数α和烟尘颗粒度权重系数β，使得最后确定的补偿系数更为精准，对火情的控制也更为精确，便于迅速控制住火情，提高灭火效率。

具体而言，所述中控模块内还设置有预警系数B= S3/（S1+S2+S3+S4+S5）+I3/（I1+I2+I3+I4+I5）+ V20/（V10+V20+V30）+ K2/(K1+K2+K3)。

具体而言，本发明实施例通过设置预警系数B对火情进行预警，在本发明实施例中，火情的控制度是与营救曲线、蔓延趋势、空气流速以及补偿系数相关联的，而本发明实施例通过预警系数B= S3/（S1+S2+S3+S4+S5）+I3/（I1+I2+I3+I4+I5）+ V20/（V10+V20+V30）+ K2/(K1+K2+K3)，使得对与火情的控制能力进行了综合评估，若是对于火情的遏制力度较好，则预警系数B较小，达不到预警标准，不进行预警，但是若是在实际模拟过程中，对火情的遏制能力较差，则预警系数B较大，超出预警标准，就要对当前的方案进行修改，以使得经过调整，实现对火情的有力控制，在预警标准范围以内，提高建筑防火的有效性。

具体而言，所述中控模块内还设置有标准预警系数B0，若所述预警系数B≥标准预警系数B0，则利用警示模块进行报警，所述警示模块与所述中控模块连接；若所述预警系数B<标准预警系数B0，则不启动所述警示模块，所述标准预警系数B0=（浓烟区的标准空气流速V10+中烟区的标准空气流速V20+低烟区的标准空气流速V30）/3×V20。

具体而言，本发明实施例中的基于大数据的居家智慧安全消防预警防护系统，通过中控模块内设置的标准预警系数B0，实时进行比较，实现实时监测预警，有效降低火情控制不当的风险，而本发明实施例中的标准预警系数B0是根据各个区域的标准空气流速进行确定，标准预警系数B0=（V10+V20+V30）/3×V20，使得该标准的确定更符合居家建筑模型中的实际情形，使得对于火情的控制更为精确，有效防止火情的蔓延，提高建筑火情的有效控制性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。