隨著國(guó)家現(xiàn)代化程度不斷提高,各省市各地區(qū)大空間建筑和倉(cāng)庫(kù)數(shù)量越來(lái)越多,并且其建筑構(gòu)造也開始向高層、大尺度、綜合性方向發(fā)展。隨之而來(lái)的諸多問(wèn)題如消防安全等也被提到了前所未有的高度。由于大空間倉(cāng)庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)與功能的特殊性,這些建筑一旦發(fā)生火災(zāi),如果撲救不及時(shí)則很容易造成大規(guī)模的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,因此國(guó)家對(duì)大空間倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)做出了嚴(yán)格的要求,并提出要特別注重大空間倉(cāng)庫(kù)的火災(zāi)防范。如果能夠在火災(zāi)發(fā)生的早期或者火災(zāi)還未開始蔓延擴(kuò)大時(shí),對(duì)火災(zāi)源點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的定位,將對(duì)火災(zāi)消防作業(yè)和受困人員的安全逃生具有重要的意義,并且將會(huì)大大的減少火災(zāi)造成的損失。為此,本文以大空間倉(cāng)庫(kù)建筑下的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ),針對(duì)現(xiàn)有火災(zāi)定位系統(tǒng)研究和實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題,以煙氣擴(kuò)散模型、聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)等理論為手段,以有風(fēng)和無(wú)風(fēng)兩種環(huán)境下的大空間倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)定位方法為目的開展研究。因此,本論文的研究具有一定的意義與應(yīng)用前景,其研究成果將有助于滿足現(xiàn)代化的大空間倉(cāng)庫(kù)對(duì)于火災(zāi)源點(diǎn)精確定位的需求。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)當(dāng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)為無(wú)風(fēng)環(huán)境時(shí),根據(jù)湍流理論下的靜態(tài)煙羽模型,模擬室內(nèi)火災(zāi)煙氣的擴(kuò)散方程;依據(jù)傳感器測(cè)量的煙氣濃度信息,采用加權(quán)最小二乘法對(duì)火災(zāi)源點(diǎn)進(jìn)行定位;最后使用基于K-means聚類法對(duì)定位結(jié)果密集區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的選取并得到火災(zāi)源點(diǎn)的最終位置估計(jì)。(2)當(dāng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)為有風(fēng)環(huán)境時(shí),綜合考慮風(fēng)速與風(fēng)向的影響,以原有擴(kuò)散模型為基礎(chǔ),給出有風(fēng)環(huán)境下的煙氣擴(kuò)散方程。然而該模型非線性較強(qiáng)且噪聲統(tǒng)計(jì)特性未知。針對(duì)該情況,采用粒子濾波方法對(duì)火災(zāi)源點(diǎn)位置進(jìn)行估計(jì),并將得到的定位結(jié)果與最小二乘法的定位結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性與有效性。(3)當(dāng)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境復(fù)雜,現(xiàn)有模型難以有效描述火災(zāi)場(chǎng)景時(shí),因此需要傳感器測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模再定位�；诖�,本章提出一種基于深度學(xué)習(xí)的未知傳播模型災(zāi)定位算法,采用深度自編碼算法對(duì)傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理,并提取數(shù)據(jù)特征,然后采用極限學(xué)習(xí)機(jī)來(lái)預(yù)測(cè)火災(zāi)溫度場(chǎng)模型,求出火災(zāi)源點(diǎn)位置。
【學(xué)位單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU998.1
【部分圖文】：

倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)特點(diǎn)燃物在一定的條件下發(fā)生燃燒并導(dǎo)致生命財(cái)產(chǎn)受到損害的災(zāi)害的條件如下：（1）存在可燃物；（2）有空氣的流通或存在助物質(zhì)燃燒的著火點(diǎn)[27]。為了了解火災(zāi)的原理，就必須對(duì)火災(zāi)建值模擬來(lái)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這也是對(duì)火災(zāi)進(jìn)行定位的前提條件。般比較大，一旦發(fā)生火災(zāi)造成的危害也大并且難以控制火勢(shì)，物品數(shù)量大，價(jià)值高，火災(zāi)荷載及起火原因較復(fù)雜，一旦發(fā)生也特別巨大，危險(xiǎn)情況下的滅火救援工作也相當(dāng)困難。災(zāi)的發(fā)展的發(fā)展可分為三個(gè)階段(如圖 2 所示)：火災(zāi)陰燃階段、火災(zāi)全其中轟燃現(xiàn)象是在初期和全盛階段之間發(fā)生的，并且標(biāo)志著火

圖 3 極限學(xué)習(xí)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 任 意 不 同 的 樣 本1 1( , ), [ , , , ]T mi i i i i imx t x x x x R作 為 輸 入 數(shù) s R為輸出數(shù)據(jù)，m 為輸入維數(shù)，s為輸出維數(shù)；有L個(gè)隱藏節(jié)下：1 1( ) ( ) , 1, ,L Li i j i i i j i ji i g x g w x a o j n 1 1[ , , , ]Ti i im w w w為鏈接輸入節(jié)點(diǎn)與第i 個(gè)隱節(jié)點(diǎn)的權(quán)重向量。 (ig 數(shù)。1 2[ , , , ]Ti i i is 是連接輸出節(jié)點(diǎn)和第i 個(gè)隱節(jié)點(diǎn)的權(quán)重向閥值。i jw x為iw 和jx 的內(nèi)積。節(jié)點(diǎn)，激活函數(shù)為 g ( x )的n個(gè)樣本，即：10Lj jjo t 訓(xùn)練出的模型實(shí)際輸出，jt 為理論輸出值；即求參數(shù) , ,i i w a滿

提出一種基于加權(quán)最小二乘算法和 K-means 聚類法的最近鄰選取算法來(lái)對(duì)無(wú)風(fēng)環(huán)境下的大空間倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)進(jìn)行定位。首先根據(jù)湍流理論下的靜擬出火災(zāi)煙氣的擴(kuò)散方程，并與 FDS 模擬出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，選據(jù)，然后采用加權(quán)最小二乘算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，最后使用基于 K-mea鄰選取算法對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聚類框選得到最終位置估計(jì)。通過(guò)的有效性。湍流擴(kuò)散理論的靜態(tài)煙羽模型空間倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中發(fā)生火災(zāi)，假設(shè)沒(méi)有排風(fēng)情況對(duì)煙氣流產(chǎn)生影響。在火物還未能完全燃燒，這使得倉(cāng)庫(kù)環(huán)境內(nèi)的溫度較低但是濃煙滾滾，此災(zāi)煙氣擴(kuò)散呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，并且符合湍流擴(kuò)散理論條件，當(dāng)火災(zāi)發(fā)時(shí)，火災(zāi)煙氣到達(dá)頂端并以火源為中心逐漸向四周蔓延，使得在房間頂置的氣體濃度探測(cè)器感受到的煙霧濃度在位置上有所不同。
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