基于滑动滤波的消防水系统状态监测方法

警 。 以 上 两 种 方 法 在 水 压 较 为 稳 定 的条 件 下 会 得 到 较 好
的效 果 ， 而 ・ 旦水 压 波 动 ， 就会导致较高的误报率 ， 给 维 保 人 员 带 来 不 必 要 的干 扰 。 天 津 大 学 的 张 瑛 建 立 了供 水 管 道 的 夜 间最 小流 量 模 型 ， 将水量平衡法 、 夜 间 最 小 流 量 法 和 管道 的水 力 模 拟 结 合起 来 ， 得 到 了 管道 漏 损 的 空 间 分 布
Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ无 线 网 络 实 现 对 消 防 水 压 的 远 程 检 测 和 短 信 报
影 响 水压 。 当气 泡 破 裂 时 ， 也会 造 成 水 压 的 波动 。 因此 ， 利用 水压对水 网状态进 行判断 前 ， 需要 对 采 集 到 的水 压 数 据 进 行滤 波 平滑 处 理 ， 以减 少 由于 水 『 玉波 动造
１ 滤 波 方 法 设 计 １ ． １ 水 压 数 据 波 动 分 析 利 用 水 网水 压 数 据 判 断 水 网 状 态 的 前 提 是 水 压 数 据
文 章编 号 ： ｌ ０ ０ ９ － ０ ０ ２ ９ （ ２ Ｏ １ ７ ） ０ ５ －０ ６ ３ ６ － ０ ４
消防给 水系统是 消防系统 的重要组 成部分 。从全 国
成 的误 判 。
１ ． ２ 滤 波 算 法 比较
目前 ， 常用的数字滤波方法有 ： 限幅滤波 、 算 术 平 均 滤 波、 小波 变 换 滤 波和 滑 动 滤 波 等 。 限 幅 滤 波 法 能 够 有 效 克 服 因 偶 然 因 素 引起 的 脉 冲 干
扰， 但是无法抑制周期性干扰 ， 平 滑度 差 ， 主 要 用 于 变 化 比
消 防给 水 系 统 分 为 “ 欠压” 、 “ 正常” 和“ 超压” 三 种 基 本 状 态 。 消 防 给 水 系 统 无 论 是欠 压 还 是超 压 ， 均 需 要 及 时 发
的 稳 定可 靠 。 然 而 ， 直 接 采 集 的水 压 数 据 存 在 着 明 显 的 波 动 。经 分 析 ， 造 成波 动 的原 因 主 要 有 以下ｌ ｉ
基 于滑 动 滤 波 的消 防水 系 统 状 态 监 测 方 法
佟 慧 姣 。 ，曹 丽 英。 ，朱 磊 基 ，熊 勇 （ １ ． 中 国科 学 院 上 海 微 系 统 与 信 息 技 术 研 究 所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ５ ０； ２ ． 公 安 部 上 海 消 防研 究 所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ３ ２ ；
压波动。 （ ３ ） 水 网 内气 泡 。水 网 注 水 时 不 可避 免 有 气 泡 混 入 ，
现 并处 理 ， 以使其 运 行 在 正 常状 态 。 闻 涛 等 人 通 过 在 油 库 区 消 防给 水 系 统 中 的 关 键 节 点 处设置水 压监测单元 ， 将 水 压 数 据 集 中存 储 和 管 理 ， 异 常 时报警消除安全隐患 ， 实 现 了消 防 给 水 系 统 的 远 程 实 时 监 测 。王 玉 涵 等 人 将 水 压 监 测 单 元 作 为 网 络 节 点 ， 通 过 组 成
（ １ ） 市 政 调 压 。每 曰固 定 时 间 段 ， 市 政 水 网 会 对 水 网
压 力进 行 调 整 ， 以确保 水 网供 水 正 常 。
（ ２ ） 水 网用 水 。一 般 市 政 用 水和 消 防 用 水 是 同 一 个 供
水管 网 ， 水 网 内的 用 户 用 水 会 影 响 消 防 管 网 水 压 ， 造 成 水
３ ． 中国科 学院大 学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ）
摘
要： 针 对 城 市 消 防 给 水 系统 状 态的 监 测 问题 ， 分 析 水 压
分析， 得 到 给 水 系 统 状 态 的判 断 结 果 。 若 出现 “ 欠压 ” 或
“ 超压” 状态： 刻 产 生 事件 消 息 ， 触 发 ＧＰＲＳ网 络将 事 件 传 至 云 端 服务 器 。 该 方 法 一 方 面 利 用 滑 动 滤 波 方 法 对 采 集 到 的 原 始 水 压 值 数 据 进 行 滤 波 平 滑 处理 ， 以避 免 因 水 压 波 动 较 大 造 成
该 方 法 可 及 时 准 确 地 获 取 消 防 给 水 系统 中“ 欠压” 、 “ 正常” 和“ 超 压” 等状 态信 息 ， 为 消 防救援 作 战 指挥 提 供 可 靠的 信 息保 障 。
关 键词 ： 消 防给 水 系统 ； 水压传感器； 滑动滤波； 门限值
中 图分 类号 ： Ｘ９ ２ ４ ． ４， ＴＵ８ ２ ｌ 文 献标 志 码 ： Ａ
的状 态 误 判 ； 另一方 面 ， 通 过 泄 漏 量 的大 小 设 置 合 理 的水 压 门限 值 ， 用于 判 断导 致 “ 欠压” 、 “ 超压” 状 态 的事 件 类 型 ，
基于具体 ＧＩ Ｓ信 息和 出警情况 ， 可将盗水等非消防用 水 以
及 漏 水 等 设施 故 障事 件 及 时 上报 。
范 围看 ， 消 火 栓 系 统 占据 了城 市 消 防 给 水 系 统 的 主 导 地
位， 是 消 防 作 战 时 的 主 力 水 源 。然 而 ， 消 火 栓 非 消 防 用 途 开启 现象十分常 见 ， 有些人 员或单位 贪图方便 ， 随 意 使 用 消 防 用 水 。 同时 ， 消火栓数量多且使用时间长 ， 常有生锈 、 爆 裂 等 情 况 出 现 。这 些 素 导 致 许 多 消 火 栓 水 压 不 足 甚 至无水 ， 一旦 发 生 火 灾 ， 将 给 消 防 救 援 工 作 带 来 巨大 困 难 ， 直 接 危 害 人 民群 众 的生 命财 产 安 全 。
数据波动原因， 比较常用数字滤波方法 ， 选用滑动滤波法处理水压
数 据 。介 绍滑 动 滤 波 器 用 于 水 压传 感 器的 作 用 原理 和 实现 方 法 。
理 论 分析 了滤 波 器窗 口宽度 、 门限值 以及 采 样 频 率 等 因素 对 水 压
状 态转 移 判 断的 影 响 ， 通过 原 型 系统 进 行 了算 法验 证 。结 果表 明 ，