本發明涉及燃氣泄露報警器，尤其涉及一種無線遠傳工商業激光甲烷報警器及報警系統。
背景技術：
1、隨著工業化和城市化的發展，各類化工廠、工廠及醫療機構等人員密集場所不斷增多，對安全防范的需求也越來越高。甲烷作為一種易燃氣體，存在泄漏的危險。此外，傳統的甲烷報警器既不方便移動，也存在線纜布線不靈活等問題，難以滿足現代化場所的安全要求，因此需求一種更加先進的報警系統，而無線遠傳技術的應用為這種需求提供了解決方案。
2、專利號cn2022102427260公開了一種基于物聯網的智能燃氣安全聯動控制系統，包括燃氣表、報警器；所述報警器內置有甲烷傳感器、無線通訊模塊，甲烷傳感器通過無線通訊模塊與燃氣表無線連接；所述燃氣表內置有自控閥門、閥門控制模塊、物聯網模塊和lcd顯示模塊，燃氣表的內部設置有燃氣連接管，燃氣連接管的左右兩側分別設置有進氣管、排氣管，自控閥門安裝在燃氣連接管上，并通過閥門控制模塊控制。報警器與燃氣表和手機實現藍牙/lora等無線連接，將燃氣用戶表端數據信息采集上傳至燃氣公司智慧平臺進行監管，在出現故障和報警情況時，平臺可第一時間獲取故障信息，可通過閥門控制模塊遠程關斷表閥，確保產品的安全性。
3、專利號cn2017104699540公開了一種天然氣泄漏檢測儀，其包括：殼體、甲烷光照檢測器、吸氣裝置、太陽能電池組件、蓄電池、無線傳輸裝置、控制器及報警器；殼體頂端設置太陽能電池組件，殼體內部設置甲烷光照檢測器、蓄電池、無線傳輸裝置、控制器和報警裝置；吸氣裝置包括喇叭狀吸氣口、風輪以及電機；太陽能電池組件設置為傘狀，包括傘面、傘柄以及連接傘面和傘柄且使傘面可撐開和收起的傘骨，傘面上設置太陽能電池板；控制器分別與甲烷光照檢測器、太陽能電池組件、無線傳輸裝置、電機及報警器連接。上述發明的天然氣泄漏檢測儀能夠將太陽能轉換為電能為其供電，不需要外接電源，檢測靈敏度高，結構簡單，體積小，便于隨身攜帶，適用于長期室外檢測。
4、雖然，以上專利中的可燃氣體報警器可以對工商業場所的天然氣進行檢測及提醒，但是可燃氣體報警器中的傳感器為半導體和催化元件，因此傳感器受到的交叉干擾及震動影響比較大，從而導致對燃氣泄漏預測失誤率過高。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種無線遠傳工商業激光甲烷報警器及報警系統，能夠對采集到的甲烷濃度數據利用預設的泄漏預測模型進行燃氣泄漏預測，進而對不同容積的監測區域的報警閾值進行修正，隨后根據實時甲烷濃度數據和修正后的報警閾值，對各激光甲烷報警器所在監測區域進行預警及通風排放處理；以提高激光甲烷報警器的檢測效率，并降低燃氣泄漏預測失誤率。
2、本發明利用下述技術方案：
3、一種無線遠傳工商業激光甲烷報警器，包括光源發射器、光學模組、光照檢測器、控制模組、電源模組、接口模組、防爆殼體和外部設備；其中，
4、光源發射器，用于產生激光，以作為探測光源；
5、光學模組，用于將探測光源聚焦，并照射至光照檢測器；
6、光照檢測器，用于檢測監測區域中探測光源的光強數據；
7、控制模組，用于將探測光源的光強數據利用光譜吸收技術測算甲烷濃度數據；同時根據實時修正的不同容積的監測區域的報警閾值，并依據實時甲烷濃度數據和修正后的報警閾值生成報警信號，通過外部設備進行報警及通風排放；
8、電源模組，用于為激光甲烷報警器供電，管理電池的充放電狀態；
9、接口模組，用于將甲烷濃度數據、報警閾值和光強數據傳輸至外部設備進行顯示和設置；
10、防爆殼體，用于保護激光甲烷報警器的各內部組件；內部組件包括光源發射器、光學模組、光照檢測器、控制模組、電源模組和接口模組；
11、外部設備，用于根據控制模組發送的報警信號進行報警及通風排放；
12、電源模組通過電源管理電路分別與光源發射器、光學模組、光照檢測器、控制模組和接口模組連接；光源發射器與光照檢測器通過信號處理電路連接，控制模組通過信號傳輸線路分別與光源發射器、光學模組、光照檢測器和接口模組連接；各內部組件通過螺絲或卡扣安裝在防爆殼體內。
13、優選的，外部設備包括蜂鳴器、顯示屏、燃氣閥門和排控風扇。
14、一種無線遠傳工商業激光甲烷報警系統，包括處理單元、預警單元、顯示單元和若干激光甲烷報警器；其中，
15、激光甲烷報警器，用于獲取監測區域中探測光源的光強數據并測算得到對應的甲烷濃度數據；
16、處理單元，用于對甲烷濃度數據及光強數據進行預處理，經劃分、分類、清洗、檢驗、聚合和壓縮后得到無損數據塊并發送至預警單元進行燃氣泄漏預測；
17、預警單元，用于對完成預處理的甲烷濃度數據和光強數據，根據監測區域容積進行燃氣泄漏報警閾值預測，并根據燃氣泄漏報警閾值的預測結果對報警閾值進行修正；進而根據實時甲烷濃度數據和修正后的報警閾值對各激光甲烷報警器所在監測區域進行預警；燃氣泄漏預測結果包括泄漏位置、泄漏量和泄漏時間；監測區域容積由裝配人員根據各激光甲烷報警器的安裝空間進行選擇確定；
18、顯示單元，用于將各激光甲烷報警器及外部設備的工作狀態和甲烷濃度數據進行展示。
19、優選的，激光甲烷報警器通過光照檢測器，獲取監測區域內探測光源的光強數據；并通過控制模組測算的甲烷濃度數據。
20、優選的，處理單元對甲烷濃度數據和光強數據進行預處理的流程為：
21、s1：根據預設時間間隔，將甲烷濃度數據和光強數據劃分為若干數據塊；預設時間間隔可為分鐘；
22、s2：根據數據類型利用聚類算法將數據塊的內部數據進行分類；數據類型包括甲烷濃度和光照強度；
23、s3：利用數據清洗算法將完成分類的內部數據進行異常數據清理和修正；數據清洗算法包括數據去重算法、數據填充算法、數據轉換算法和數據簡化算法；
24、s4：對完成數據清洗的內部數據，分別對相同采集時間的甲烷濃度數據和光強數據進行檢驗；
25、s5：根據數據采集時間和監測區域容積，對完檢驗的數據塊進行關聯歸一，以構建聚合數據塊；
26、s6：利用數據壓縮算法對聚合數據塊進行無損壓縮，以形成對應的無損數據塊；
27、s7：將無損數據塊利用并行啟發傳輸算法，通過無線通信協議傳輸至預警單元進行燃氣泄漏預測。
28、優選的，預警單元利用預設的泄漏預測模型，對由預處理形成的無損數據塊進行燃氣泄漏報警閾值預測，并對不同容積的監測區域的報警閾值進行修正；泄漏預測模型包括特征提取層、迭代訓練層和識別預測層；首先，特征提取層對無損數據塊進行特征提取，以形成甲烷濃度-光照強度特征關聯值；然后，迭代訓練層對甲烷濃度-光照強度特征關聯值進行若干次迭代訓練，以形成甲烷-光照特征權重矩陣；最后，識別預測層根據監測區域容積對甲烷-光照特征權重矩陣進行預測，并對不同容積的監測區域的報警閾值進行修正。
29、優選的，特征提取層利用2個3×3卷積層和1個5×5卷積層對無損數據塊進行數據分割，以形成甲烷濃度-光照強度關聯對并將甲烷濃度-光照強度關聯對利用2個由3×1卷積層及1×3卷積層構成的卷積塊和2個3×3平均池化層進行特征提取，進而獲取甲烷濃度-光照強度特征關聯值：
30、
31、其中，model0表示特征提取層，表示2個串聯步長為1的1×3卷積層，表示2個串聯步長為1的3×1卷積層，表示2個串聯3×3平均池化層，表示步長為2的3×3卷積層，表示步長為1的5×5卷積層，表示步長為1的3×3卷積層，m表示無損數據塊。
32、優選的，迭代訓練層利用三個迭代分支將甲烷濃度-光照強度特征關聯值進行若干次學習訓練，分別得到甲烷淺層矩陣、光照淺層矩陣和甲烷-光照淺層矩陣；并將三個淺層矩陣進行特征融合，進而獲取甲烷-光照特征權重矩陣；迭代訓練層包括5個3×3卷積層、3個inceptionv1塊、2個inceptionv3塊、2個relu激活函數、1個softmax激活函數、6個3×3最大池化層、4個5×5自適應池化層和3個殘差塊：
33、
34、其中，y1表示第一迭代分支，y2表示第二迭代分支，y3表示第三迭代分支，model1表示迭代訓練層，relu()表示激活函數，autopool5×5()表示5×5自適應池化層，maxpool3×32()表示2個串聯3×3最大池化層，表示2個串聯步長為1的3×3卷積層，resblock()表示殘差塊，表示哈達瑪運算。
35、優選的，識別預測層利用1個混洗區塊、2個1×1卷積層、2個全連接層、2個5×5平均池化層和反饋優化函數對甲烷-光照特征權重矩陣的燃氣泄漏預測結果進行驗證，并對不同容積的監測區域的報警閾值進行修正：
36、
37、其中，model2表示識別預測層，l表示反饋優化函數，meanpool5×52()表示2個串聯5×5平均池化層，shuff表示混洗區塊，v表示監測區域容積，g表示量化函數，σ表示迭代訓練層數，eσ表示每層迭代訓練優化效率，e0表示預設的迭代訓練優化效率最大值，τ表示迭代訓練總層數，μ1表示計算精度系數，bσ表示每層迭代訓練損失函數，μ2表示預設優化權重系數。
38、
39、其中，h′v表示修正后的不同容積的監測區域的報警閾值，hv表示當前的不同容積的監測區域的報警閾值，lv表示不同容積的監測區域對應的反饋優化函數。
40、本發明通過預設的泄漏預測模型，對由預處理形成的無損數據塊進行燃氣泄漏預測及預警，并對不同容積的監測區域的報警閾值進行修正，并依據實時甲烷濃度數據和已修正的報警閾值生成報警信號，通過外部設備進行報警及通風排放；提高了激光甲烷報警器的檢測效率，降低了燃氣泄漏預測的失誤率。