清华大学学报(自然科学版)

作者：马强, 蒋弘瑞, 王可, 王波, 丁龙, 纪杰

单位：1. 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室, 合肥 230026,2. 故宫博物院, 北京 100001

关键词：古建筑群,火灾探测,图像型火灾探测器,布置优化

基金：国家重点研发计划项目(2021YFC1523500)

中国古建筑多为木或砖木结构，具有较高的火灾隐患，因此古建筑群的早期火灾探测报警工作值得重视。图像型火灾探测器能够快速完成火灾探测并提供火源位置信息，非常适用于古建筑群的早期火灾探测和报警。然而，目前图像型火灾探测器的布置方式多依赖半定量的经验和法规，缺少准确计算探测器覆盖范围和评价布置方案优劣的方法。因此，该文提出了一种基于集合覆盖模型和最大覆盖模型的古建筑群室外图像型火灾探测器布置优化方法。首先结合古建筑结构信息和网格划分方法构建目标区域3D模型；其次分析图像型火灾探测器的有效探测范围，通过构建二元观测矩阵确定探测器在候选布置点处对目标区域网格的覆盖情况；随后以目标区域的布置成本和覆盖率为优化目标，基于集合覆盖模型和最大覆盖模型构建探测器布置优化数学模型；最后，基于遗传算法求解获得探测器的最优布置方案。该文以故宫太和殿、中和殿和保和殿所在区域为应用对象，分别获得了在给定目标覆盖率和预设成本情况下，以布置成本和覆盖率为优化目标的图像型火灾探测器最优布置方案。该文提出的方法可为古建筑群图像型火灾探测器布置提供科学参考，并具有一定的实用价值。

来源：2025年第4期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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