本發(fā)明涉及危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理，具體是一種利用多源傳感器融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、在化工、能源、制藥等行業(yè)中，危險(xiǎn)化學(xué)品的使用和管理極為重要。然而，由于危險(xiǎn)化學(xué)品的易燃、易爆、有毒等特性，一旦發(fā)生泄漏事故，將可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故、環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏監(jiān)測(cè)方式主要依賴人工巡檢和單一傳感器監(jiān)測(cè)。人工巡檢需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，且存在效率低、實(shí)時(shí)性差、易受人為因素影響等問(wèn)題，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。單一傳感器監(jiān)測(cè)雖然能夠在一定程度上提高監(jiān)測(cè)效率，但由于其感知局限性和不確定性，往往無(wú)法全面準(zhǔn)確地獲取危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏信息，導(dǎo)致預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性不足。
2、隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，多源傳感器融合技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。該技術(shù)通過(guò)整合來(lái)自不同傳感器的數(shù)據(jù)，提高信息獲取的全面性和準(zhǔn)確性，為危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警提供了新的解決方案。多源傳感器融合技術(shù)綜合利用了不同傳感器獲得的信息，避免了單個(gè)傳感器的感知局限性和不確定性，形成了對(duì)環(huán)境或目標(biāo)的更全面的感知和識(shí)別，提高了系統(tǒng)的外部感知能力。目前，多源傳感器融合技術(shù)已廣泛應(yīng)用于故障檢測(cè)、遙感、人體健康監(jiān)測(cè)、機(jī)器人系統(tǒng)、人機(jī)交互、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤等領(lǐng)域。
3、在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警方面，多源傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用還處于不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中。一些研究和實(shí)踐中已經(jīng)開始嘗試將多種類型的傳感器(如溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、液位傳感器、振動(dòng)傳感器等)部署在危險(xiǎn)化學(xué)品的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)采集多種關(guān)鍵參數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)融合和分析，提高泄漏預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。例如，在危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸管道沿線部署氣體傳感器、振動(dòng)傳感器和壓力傳感器，通過(guò)多傳感器數(shù)據(jù)融合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
4、盡管多源傳感器融合技術(shù)在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警中具有一定的優(yōu)勢(shì)，但目前仍存在一些缺點(diǎn)和挑戰(zhàn)。首先，多源傳感器數(shù)據(jù)融合過(guò)程中可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)速率不同等問(wèn)題，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和轉(zhuǎn)換，以確保數(shù)據(jù)的一致性和可比性。其次，不同傳感器的數(shù)據(jù)可能存在噪聲、誤差等干擾因素，需要采用有效的數(shù)據(jù)清洗和濾波算法，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。此外，多源傳感器融合算法的復(fù)雜度較高，需要消耗大量的計(jì)算資源和時(shí)間，可能會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮如何在保證預(yù)警準(zhǔn)確性的前提下，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，以滿足危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警的實(shí)時(shí)性要求。
5、再者，多源傳感器融合技術(shù)在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警中的應(yīng)用還面臨一些技術(shù)難題。例如，如何合理選擇和部署傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏的全方位、多層次監(jiān)測(cè)；如何根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和危險(xiǎn)化學(xué)品特性，優(yōu)化多源傳感器融合算法，提高預(yù)警的針對(duì)性和有效性；如何將多源傳感器融合技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)(如地理信息系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型等)進(jìn)行集成，構(gòu)建更加完善的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏預(yù)警系統(tǒng)等，都是需要進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)環(huán)境、使用狀態(tài)及周邊環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警，提高危險(xiǎn)化學(xué)品的安全管理水平。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
4、數(shù)據(jù)采集層，配置為部署多種類型的傳感器，用于實(shí)時(shí)采集危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)環(huán)境、使用狀態(tài)及周邊環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)，所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、液位傳感器和振動(dòng)傳感器；
5、數(shù)據(jù)傳輸層，配置為采用無(wú)線通信技術(shù)和有線通信技術(shù)相結(jié)合的方式，將數(shù)據(jù)采集層采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中央監(jiān)控平臺(tái)，并采用加密技術(shù)確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性和完整性；
6、數(shù)據(jù)處理層，配置為對(duì)數(shù)據(jù)傳輸層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行清洗、融合和分析，采用多傳感器融合算法提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，以識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)模式；
7、預(yù)警層，配置為根據(jù)數(shù)據(jù)處理層的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果自動(dòng)生成預(yù)警信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到泄漏風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)預(yù)設(shè)的通信方式將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)人員，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行處置；
8、用戶界面層，配置為提供直觀的操作界面和數(shù)據(jù)展示平臺(tái)，使用戶能夠查看實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果和預(yù)警信息，便于決策和管理。
9、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集層的溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)環(huán)境的溫度變化，壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)環(huán)境的壓力變化，氣體傳感器用于檢測(cè)泄漏的有毒氣體或可燃?xì)怏w，液位傳感器用于監(jiān)測(cè)液位的變化，振動(dòng)傳感器用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況以預(yù)測(cè)設(shè)備故障和異常。
10、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)傳輸層采用的無(wú)線通信技術(shù)包括lora、zigbee、nb-iot中的至少一種，有線通信技術(shù)包括工業(yè)以太網(wǎng)、光纖通信中的至少一種，加密技術(shù)包括tls/ssl加密協(xié)議。
11、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理層采用的多傳感器融合算法包括卡爾曼濾波法或d-s證據(jù)理論，用于多源數(shù)據(jù)融合，機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括決策樹、隨機(jī)森林或支持向量機(jī)，用于數(shù)據(jù)挖掘和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
12、進(jìn)一步的，所述預(yù)警層生成的預(yù)警信息包括泄漏位置、泄漏類型、泄漏程度以及建議的應(yīng)急處置措施，預(yù)警信息的發(fā)送方式包括短信、郵件、app推送，用于及時(shí)通知相關(guān)人員。
13、進(jìn)一步的，所述用戶界面層提供的操作界面和數(shù)據(jù)展示平臺(tái)支持定制化設(shè)置，以滿足不同用戶的使用需求和管理習(xí)慣。
14、進(jìn)一步的，該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括存儲(chǔ)層，配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集層采集的原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理層處理后的數(shù)據(jù)以及預(yù)警層生成的預(yù)警信息，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和歷史追溯。
15、本發(fā)明的基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)具有以下有益效果：
16、1.提高預(yù)警準(zhǔn)確性：通過(guò)多源傳感器融合技術(shù)，整合來(lái)自不同傳感器的數(shù)據(jù)，提高信息獲取的全面性和準(zhǔn)確性，從而提高預(yù)警的準(zhǔn)確性；
17、2.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)化學(xué)品的存儲(chǔ)環(huán)境、使用狀態(tài)及周邊環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏風(fēng)險(xiǎn)；
18、3.提升管理效率：自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和預(yù)警減少了人工巡檢的工作量，提高了管理效率；
19、4.增強(qiáng)安全性：及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理泄漏風(fēng)險(xiǎn)，有效防止安全事故的發(fā)生，保障人員和財(cái)產(chǎn)的安全。
1.一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集層的溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)環(huán)境的溫度變化，壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)環(huán)境的壓力變化，氣體傳感器用于檢測(cè)泄漏的有毒氣體或可燃?xì)怏w，液位傳感器用于監(jiān)測(cè)液位的變化，振動(dòng)傳感器用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況以預(yù)測(cè)設(shè)備故障和異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)傳輸層采用的無(wú)線通信技術(shù)包括lora、zigbee、nb-iot中的至少一種，有線通信技術(shù)包括工業(yè)以太網(wǎng)、光纖通信中的至少一種，加密技術(shù)包括tls/ssl加密協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理層采用的多傳感器融合算法包括卡爾曼濾波法或d-s證據(jù)理論，用于多源數(shù)據(jù)融合，機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括決策樹、隨機(jī)森林或支持向量機(jī)，用于數(shù)據(jù)挖掘和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)警層生成的預(yù)警信息包括泄漏位置、泄漏類型、泄漏程度以及建議的應(yīng)急處置措施，預(yù)警信息的發(fā)送方式包括短信、郵件、app推送，用于及時(shí)通知相關(guān)人員。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述用戶界面層提供的操作界面和數(shù)據(jù)展示平臺(tái)支持定制化設(shè)置，以滿足不同用戶的使用需求和管理習(xí)慣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種基于多源傳感器融合的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏智能預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括存儲(chǔ)層，配置為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集層采集的原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理層處理后的數(shù)據(jù)以及預(yù)警層生成的預(yù)警信息，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和歷史追溯。