本发明涉及消防，特别是一种消防应急供水控制系统及其方法。
背景技术：
1、传统的消防供水系统通常采用固定的供水方案，难以根据火灾的具体情况进行灵活调整。这种系统在面对复杂多变的火灾场景时，往往无法及时有效地分配水资源。例如，在高层建筑火灾中，固定的供水压力可能导致低楼层水压过大而高楼层水压不足的问题。同时，传统系统对火灾的判断主要依赖单一的探测设备，如烟感探测器或温感探测器，容易造成误报或漏报，影响救援效率。
2、近年来，随着物联网技术的发展，一些智能消防供水系统开始出现。这些系统虽然能够实时监测火灾情况，但在供水策略的制定和执行上仍存在不足。例如，部分系统虽然可以调节供水压力，但未能充分考虑火灾发展趋势、建筑结构特点和可用水资源等因素，导致供水效率不高。
技术实现思路
1、鉴于现有的消防供水系统在面对复杂多变火灾场景时缺乏精确判断和动态调节能力，以及在供水策略制定和执行上存在不足，提出了本发明。
2、因此，本发明所要解决的问题在于如何实现基于多源信息的火灾精确判断，并据此动态优化供水策略，实现消防供水系统的智能化控制和可靠运行为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、第一方面，本发明实施例提供了一种消防应急供水控制系统，其包括分布式控制网络，用于与多个火灾探测设备及多个供水设备建立通信连接，接收并处理来自各类火灾探测设备的火灾相关参数，以及控制供水设备的运行；多个火灾探测设备，用于持续采集火灾相关参数；多个供水设备，包括消防阀门和消防水泵；备用电源模块，用于在主电源故障时为系统供电；远程监控和控制模块，用于与消防指挥中心进行数据交换和接收控制指令；其中，分布式控制网络还用于：当火灾相关参数满足预设火灾判断条件时，分布式控制网络基于火灾相关参数确定火灾发生位置和火灾等级，获取当前可用供水资源信息，根据所述火灾发生位置、火灾等级和可用供水资源信息，计算目标供水量和目标供水压力，并基于供水管网拓扑结构信息确定最优供水路径；分布式控制网络根据最优供水路径，控制相关供水设备，按预定序列开启消防阀门，启动并调节消防水泵，逐步调节实际供水压力和流量直至达到目标供水压力和目标供水量；分布式控制网络持续监测供水管网状态参数和火灾相关参数，当检测到供水系统异常状况时，根据检测到的异常状况类型执行相应的预设应急策略，监测应急措施效果并进行动态调整；同时，触发报警信号并发送通知；当火灾相关参数连续满足预设火灾终止条件且持续时间达到设定阈值后，分布式控制网络按预设程序逐步降低供水压力，依预定顺序停止相关供水设备，执行系统自检程序，并生成供水事件报告。
4、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：火灾探测设备包括火灾报警按钮、图像识别系统和各类环境参数传感器；火灾相关参数包括火灾报警按钮状态、图像识别系统检测结果、环境参数数据，环境参数数据包括烟雾浓度、温度、一氧化碳浓度、红外辐射强度和紫外辐射强度；预设火灾判断条件包括以下一项或多项：任一火灾报警按钮被激活；图像识别系统检测到明火或浓烟；烟雾浓度超过第一预设阈值；温度上升速率超过第二预设阈值；一氧化碳浓度超过第三预设阈值；红外辐射强度超过第四预设阈值；紫外辐射强度超过第五预设阈值。
5、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：基于火灾相关参数确定火灾发生位置和火灾等级包括以下步骤：接收并处理来自多个火灾探测设备的火灾相关参数；确定火灾发生位置，具体如下：当接收到火灾报警按钮的激活信号时，将此火灾报警按钮的安装位置确定为初始火灾发生位置；当图像识别系统检测到明火或浓烟时，将检测到异常的摄像头覆盖区域确定为初始火灾发生位置；当环境参数数据异常时，将异常参数传感器的安装位置确定为初始火灾发生位置；综合分析多个异常信号源的位置信息，通过预设的位置插值算法，确定最终的火灾发生位置；确定火灾等级，具体如下：统计满足预设火灾判断条件的参数数量；对满足预设火灾判断条件的各项参数进行加权计算，得出初始火灾等级评分；根据火灾相关参数的变化速率，对初始火灾等级评分进行动态调整；将调整后的火灾等级评分与预设的等级划分标准对比，确定最终的火灾等级；实时接收并处理火灾相关参数的更新数据，根据更新数据，周期性重复确定火灾发生位置和火灾等级的步骤；当满足任一供水策略重新计算条件时，触发供水策略的重新计算和优化；供水策略重新计算条件包括火灾发生位置的坐标变化超过预设距离阈值、火灾等级变化超过预设等级变化阈值、火灾相关参数的变化速率超过预设速率阈值。
6、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：计算目标供水量和目标供水压力包括以下步骤：基于火灾发生位置，确定火灾点到最近供水点的距离；根据火灾等级，从预设的火灾等级-基础供水需求对应表中获取基础供水量和基础供水压力；计算目标供水量，具体公式如下：，
7、其中，为距离影响系数，为可用供水资源调节系数，为基础供水量，d为火灾点到最近供水点的距离。
8、计算目标供水压力p，具体公式如下：，其中，为水的密度，g为重力加速度，h为供水点到火灾点的高度差，k为管网阻力系数，为基础供水压力，为目标供水量。根据可用供水资源信息，确定距离影响系数和可用供水资源调节系数。
9、当计算得出的目标供水量和目标供水压力p超出系统能力范围时，进行以下调整：若超出最大供水量，则将设为系统最大供水量，并相应调整p；若p超出最大供水压力，则将p设为系统最大供水压力，并相应调整；将计算得出的和p作为目标供水量和目标供水压力。
10、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：基于供水管网拓扑结构信息确定最优供水路径包括以下步骤：从预先存储的供水管网拓扑结构信息中提取管网节点信息和管段信息；基于火灾发生位置，初步筛选最近的n个可用供水点；对于每个可用供水点，使用改进的dijkstra算法计算从供水点到火灾点的所有可能路径，并对每条可能路径进行评分；根据评分选择每个供水点的最优路径；比较所有供水点的最优路径，选择综合评分最高的路径作为候选最优供水路径；检查候选最优供水路径是否满足目标供水量和目标供水压力的要求：若满足要求，确认该路径为最终选定的最优供水路径；若不满足要求，则选择次优路径，并重复路径验证过程，直至找到满足要求的最优供水路径或遍历所有可能路径；若单一路径无法满足要求，则考虑多路径供水方案，选择评分最高的多条路径组合；计算多路径组合的总供水量和终点供水压力，若多路径供水方案满足要求，则将其确认为最优供水路径；保存最优供水路径。
11、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：逐步调节实际供水压力和流量直至达到目标供水压力和目标供水量包括以下步骤：分布式控制网络接收最优供水路径；根据确定的最优供水路径，生成供水设备控制指令序列；通过分布式控制网络执行供水设备控制：向相关消防阀门发送开启指令， 接收并确认消防阀门的开启状态反馈，向指定的消防水泵发送启动指令，接收并确认消防水泵的启动状态反馈；启动实时监测系统，采集管网中的实际供水压力和流量数据；执行闭环控制过程：将采集到的实际供水压力和流量数据与目标供水压力和目标供水量进行比对，根据比对结果计算调节参数；向消防水泵发送调节指令，调整水泵转速或出水压力，且等待预设时间间隔后，重新执行闭环控制过程，直至满足终止条件；设置终止条件判断机制，包括实际供水压力和流量达到目标供水要求，或调节次数达到预设的最大值；若达到目标供水要求，则记录并保持当前控制参数；若未达到目标供水要求且调节次数达到预设的最大值，则触发异常处理流程。
12、作为本发明所述消防应急供水控制系统的一种优选方案，其中：根据检测到的异常状况类型执行相应的预设应急策略包括以下步骤：若系统检测到供水压力或流量偏离目标值时，则自动调整消防水泵输出参数，通过变频技术增减水泵转速，若单一水泵调整无法满足要求，则启动备用消防水泵，同时利用实时优化算法计算并实施多点供水压力分配方案；若系统检测到连续n次采样数据显示压力或流量呈现持续下降趋势，或任一关键节点的压力降低到最小允许工作压力的预设倍数以下，则自动启用备用供水路径，调整多泵并联运行方案，重新计算最优供水路径并执行；若系统检测到消防水池水位下降到预设警戒线以下，或可用供水资源比率低于预设资源阈值，则激活备用水源，实施分区限流措施，优先保证关键区域供水，并向上级消防指挥中心发送额外水源支援请求；若系统检测到设备故障，则自动切换至备用设备，同时启动设备快速维修预案，调整供水网络拓扑，通过旁路技术绕过故障设备；若系统识别出管网破损，则自动关闭可能存在故障的管段阀门，启用备用管网环路，并调度移动应急设备至受影响区域。
13、第二方面，本发明实施例提供了消防应急供水控制方法，其包括启动分布式控制网络，建立分布式控制网络与多个火灾探测设备及多个供水设备的通信连接；利用多个火灾探测设备持续采集火灾相关参数；当火灾相关参数满足预设火灾判断条件时，分布式控制网络基于火灾相关参数确定火灾发生位置和火灾等级，获取当前可用供水资源信息，根据火灾发生位置、火灾等级和可用供水资源信息，计算目标供水量和目标供水压力，并基于预先存储的供水管网拓扑结构信息确定最优供水路径；分布式控制网络根据最优供水路径，控制相关供水设备，按预定序列开启消防阀门，启动并调节消防水泵，逐步调节实际供水压力和流量直至达到目标供水压力和目标供水量；分布式控制网络持续监测供水管网状态参数和火灾相关参数，当检测到异常状况时，根据预设应急策略调整消防水泵输出参数或启用备用供水路径，并实时计算并优化多点供水压力分配方案；当火灾相关参数连续满足预设火灾终止条件且持续时间达到设定阈值后，分布式控制网络按预设程序逐步降低供水压力，依预定顺序停止相关供水设备，执行系统自检程序，并生成供水事件报告。
14、本发明的有益效果为：本发明通过多源信息融合和动态分析，实现了对火灾情况的精确判断和实时跟踪，大幅提高了系统响应的准确性和及时性。基于火灾位置、等级和可用水资源等多因素，动态计算最优供水策略，显著提升了供水效率和资源利用率。采用改进的路径优化算法和闭环控制机制，确保了供水压力和流量的精确控制，有效解决了高层建筑供水不均衡等问题。引入多层次的异常检测和应急处理机制，极大增强了系统的可靠性和故障自愈能力，有效降低了设备故障和管网破损等风险。
1.一种消防应急供水控制系统，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述火灾探测设备包括火灾报警按钮、图像识别系统和各类环境参数传感器；
3.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述基于火灾相关参数确定火灾发生位置和火灾等级包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述计算目标供水量和目标供水压力包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述基于供水管网拓扑结构信息确定最优供水路径包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述逐步调节实际供水压力和流量直至达到目标供水压力和目标供水量包括以下步骤：
7.如权利要求1所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：所述根据检测到的异常状况类型执行相应的预设应急策略包括以下步骤：
8.一种消防应急供水控制方法，基于权利要求1~7任一所述的消防应急供水控制系统，其特征在于：还包括，
