(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210962804.4 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 李国强　朱劭骏　吉蔚　程大伟　 王尧　李晋宇　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 陈金星 (51)Int.Cl. G08B 21/10(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移 的实时推算方法 (57)摘要 本发明涉及一种单层厂房建筑火灾倒塌预 警关键节点位移的实时推算方法， 包括： 建立单 层厂房建筑的数值模型； 通过数值模拟获得火灾 全过程的单层厂房建筑火灾响应数据； 分析得到 火灾全过程中所有关键节点位移的时程曲线以 及所有构件温度的时程曲线， 构建数据集； 构建 基于循环神经网络和全连接神经网络的深度学 习代理模型并训练； 在火灾发生时应用训练得到 的最终代理模型得到难测关键节点位移的实时 时程曲线。 与现有技术相比， 本发明能够快速推 算实际火灾现场中单层厂房建筑难以直接量测、 与倒塌状态 直接相关的关键节 点位移数据， 突破 了建筑火灾倒塌预警理论与方法中关键节点位 移数据难以在火场直接量测的挑战。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115457737 A 2022.12.09 CN 115457737 A 1.一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： S1、 建立单层厂房建筑的数值模型， 将关键节点标记为 易测关键节点和难测关键节点； S2、 基于数值模型， 通过 数值模拟获得火灾全过程的单层厂房建筑 火灾响应数据； S3、 对单层厂房建筑火灾响应数据进行分析， 得到火灾全过程中所有关键节点位移 的 时程曲线以及所有构件温度的时程曲线， 构建数据集； S4、 构建基于循环神经网络和全连接神经网络的深度学习代理模型， 基于数据集训练 深度学习代理模型； S5、 将训练好的深度学习代理模型作为最终代理模型， 在火灾发生时应用最终代理模 型得到难测关键节点 位移的实时 时程曲线。 2.根据权利要求1所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 所述数值模型的几何特征参数根据建筑设计文件确定取值， 其他参数作为 随机变量， 根据预设置的概 率分布进行随机采样确定取值。 3.根据权利要求1所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 使用热力耦合分析 软件进行 数值模拟， 得到单层厂房建筑 火灾响应数据。 4.根据权利要求1所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 步骤S4中， 将数据集划分为训练集和测试集， 以火灾全过程中易测关键节 点位移的时程曲线和所有构件温度的时程曲线作为输入， 以火灾全过程中难测关键节点位 移的时程曲线作为输出， 对深度学习代理模型进行训练。 5.根据权利要求4所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 使用训练集对深度学习代理模型进 行训练， 使用测试集对训练得到的深度 学习代理模型进行测试， 当满足预设置的终止条件后完成训练。 6.根据权利要求5所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 以相关系数r、 均方根误差RMSE和拟合优度R2评估训练得到的深度学习模 型在测试集上的表现， 终止条件为： r>0.9或R2>0.9或RMSE <10mm。 7.根据权利要求4所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 所述深度学习代理模型包括真实物理模型识别模块和智能热力耦合分析 模块； 真实物理模型识别模块的结构为循环神经网络， 输入量为在火灾全过程中易测关键节 点位移的时程曲线与构件温度的时程曲线， 输出量 为单层厂房建筑的真实物理模型 特征； 智能热力耦合分析模块的结构为全连接神经网络， 输入量为单层厂房建筑的真实物 理 模型特征， 输出量 为单层厂房建筑难测关键节点 位移的时程曲线。 8.根据权利要求1所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 深度学习代理模型的训练过程中采用均方根误差作为损失函数， 并采用误 差反向传播 算法更新深度学习代理模型中待学习参数。 9.根据权利要求1所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算方 法， 其特征在于， 步骤S5中， 在火灾发生时， 测量单层厂房建筑在火灾过程中易测关键节点 位移的实时时程曲线和所有构件温度的实时时程 曲线， 输入最终代理模型， 得到难测关键 节点位移的实时 时程曲线。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115457737 A 210.根据权利要求9所述的一种单层厂房建筑火灾倒塌预警关键节点位移的实时推算 方法， 其特征在于， 通过现场布设的微波雷达和预埋的热电偶测 量单层厂房建筑在火灾过 程中易测关键节点 位移的实时 时程曲线和所有构件温度的实时 时程曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115457737 A 3