智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的實踐

包青虎

（遼寧省公安消防總隊撫順市支隊，遼寧撫順，113006）

智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的實踐

包青虎

（遼寧省公安消防總隊撫順市支隊，遼寧撫順，113006）

火災(zāi)對于社會公共安全有著極大的威脅，所以必須要對其有效地加以預(yù)防，而當(dāng)前隨著信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以將計息技術(shù)應(yīng)用在火災(zāi)的防控之中。通過對于智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)加以構(gòu)建，能夠及時地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并且提前進(jìn)行預(yù)警。因此本文主要就智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計以及實踐的相關(guān)問題進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

火災(zāi)預(yù)防；智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計

0 引言

根據(jù)最近及幾年以來的關(guān)于火災(zāi)的研究資料表示，火災(zāi)事故尤其是由于電器問題導(dǎo)致的電氣火災(zāi)事故發(fā)生的頻率大大的上升，所以現(xiàn)在電氣火災(zāi)事故已經(jīng)引起了上級政府部門的廣泛關(guān)注。要想避免電氣火災(zāi)事故發(fā)生的概率，就要采取措施增強(qiáng)對于電器事故的監(jiān)視和管理，保證在火災(zāi)發(fā)生的第一時間能夠及時的發(fā)現(xiàn)并且報警。這就是解決目前的電氣火災(zāi)事故的最有效的途徑，也是我國應(yīng)對電氣火災(zāi)事故發(fā)生的研究方向。

1 火災(zāi)的危害性分析

其實隨著我國科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，無論是人們的日常生活還是工業(yè)的正常生產(chǎn)都離不開電氣設(shè)備以及電力的供應(yīng)。在另一方面，我國的建筑行業(yè)發(fā)展速度也相當(dāng)之快，各種各樣的新型的建筑材料已經(jīng)被運(yùn)用到了實際建筑工程的施工之中，這些建筑材料在給施工帶來便利的同時，由于其燃點(diǎn)很低，所以也存在著一定的危險性。而且，現(xiàn)在的建筑施工過程中，有很多的施工部門在搭接電線線路的時候，極其不負(fù)責(zé)任，沒有進(jìn)行合理的規(guī)劃和布置，再加上對于一些電力設(shè)備的安裝沒有嚴(yán)格按照規(guī)定和要求來操作，所以就增加了電器火災(zāi)事故發(fā)生的可能性。然后還有不少的用戶都居住或者是工作在高層建筑之中，導(dǎo)致了高層建筑之中的人口密度非常大，用電量也隨之提高，經(jīng)常會出現(xiàn)超負(fù)荷用電的情況，這樣一來，一旦發(fā)生電氣事故引發(fā)的火災(zāi)，高層建筑中的人們將面臨著極大的危險，救援工作也不好展開。同時這也是我國近幾年以來電氣火災(zāi)事故發(fā)生引起的重大損失和傷亡的重要原之一。

根據(jù)我國的研究資料顯示，自從2008年以來，我國發(fā)生了數(shù)百萬起的火災(zāi)事故，其中大約有四分之一的火災(zāi)事故是由電力事故導(dǎo)致的。造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，估計約有150億人民幣左右，其最終由于電氣火災(zāi)事故引起的經(jīng)濟(jì)損失占了60以人民幣。而在2008年以后到今天的這段時期，我國發(fā)生的火災(zāi)數(shù)量仍然有很多，總共高達(dá)60多萬起。其中大約有20萬起的火災(zāi)事故是由于電氣的超負(fù)荷運(yùn)作引起的電力線路的短路和漏電以及燒損，比起往年的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在電力事故引起的火災(zāi)現(xiàn)象已經(jīng)占有總火災(zāi)事故的大約三分之一，明顯呈現(xiàn)一種上升的趨勢。

從上面的研究數(shù)據(jù)可以看出來，電氣火災(zāi)事故給我們帶來的極大的危害，雖然上級政府也采取了相應(yīng)的措施，比如安裝了火災(zāi)報警系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)，但是起到的效果卻并不是十分明顯。其實，這種火災(zāi)報警系統(tǒng)本身就存在一些問題，一般火災(zāi)報警系統(tǒng)是在火災(zāi)形成并且產(chǎn)生之后才感應(yīng)到了周圍溫度和環(huán)境的變化，發(fā)出報警，但是無法對于已經(jīng)產(chǎn)生的火災(zāi)進(jìn)行及時處理，造成了不可避免的經(jīng)濟(jì)損失，只能減少人員上的傷亡。因此，現(xiàn)在應(yīng)對火災(zāi)事故的重點(diǎn)不是報警，而是火災(zāi)預(yù)警?；馂?zāi)預(yù)警能夠在火災(zāi)發(fā)生之前檢測出電氣設(shè)備或者是電力線路地異常情況，而后進(jìn)行報警，提醒相關(guān)的工作人員和維修人員及時的進(jìn)行處理，，從而減少了電氣火災(zāi)事故發(fā)生的可能性，本文要闡述的就是關(guān)于火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)方面的問題。

2 智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)及火警信息處理處理程序

一般智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計要遵循成本低廉、應(yīng)用性強(qiáng)和性能穩(wěn)定等等原則，而組成部分可以大致上分為：煙霧探測器、無線傳感器、智能報警系統(tǒng)和接受報警的處理平臺以及輔助裝置幾個部分、另一方面，智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的工作原理和工作流程根據(jù)順序可以分為：火災(zāi)的檢測、火災(zāi)的確認(rèn)和火災(zāi)的預(yù)警三個階段。

首先介紹火災(zāi)檢測的工作原理。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時候，智能預(yù)警系統(tǒng)中的煙霧探測器會向智能報警系統(tǒng)發(fā)射火災(zāi)發(fā)生的信號，這時候智能報警系統(tǒng)會在接收到火災(zāi)信號的瞬間發(fā)出火災(zāi)報警聲音，提醒相關(guān)人員進(jìn)行避難和逃生。與此同時，火災(zāi)報警系統(tǒng)還會報警處理平臺發(fā)射火災(zāi)發(fā)生的信息，火災(zāi)報警處理平臺就可以聯(lián)系當(dāng)?shù)氐南绬T進(jìn)行救援和滅火工作，將火災(zāi)帶來的經(jīng)濟(jì)損傷和人員傷亡將至最低。

其次就是火災(zāi)確認(rèn)的環(huán)節(jié)。在火災(zāi)信號被火災(zāi)處理平臺發(fā)射之后，一般還會收到由消防員發(fā)射的確認(rèn)火災(zāi)報警信號，確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生信號的準(zhǔn)確性和信息的真實可靠性。然后才會展開救援行動。所以火災(zāi)確認(rèn)環(huán)節(jié)的主要目的是為了進(jìn)行火災(zāi)報警信息的二次確認(rèn)，防止出現(xiàn)智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)由于故障或者是其他原因失誤發(fā)出火災(zāi)信號，給消防部門帶來不必要的麻煩。

最后就是火災(zāi)預(yù)警階段。在火災(zāi)確認(rèn)環(huán)節(jié)進(jìn)行之后，火災(zāi)報警系統(tǒng)會將火災(zāi)信號以不同的線路傳遞給消防部門，并且同時讓建筑內(nèi)的報警電話以一定分貝的聲音發(fā)出報警信息，提醒建筑之內(nèi)的無關(guān)人員進(jìn)行逃生和避難工作，也起到引導(dǎo)消防隊員快速行動的目的。其中多個線路的傳遞火災(zāi)信號能夠起到保險作用，防止由于某一個線路發(fā)生由于火災(zāi)事故發(fā)生中斷而導(dǎo)致了消防部門無法接收到火災(zāi)報信號，從而延誤了火災(zāi)的救援工作?；馂?zāi)報警系統(tǒng)在發(fā)射報警信號的時候并不影響其正常通信的能力，內(nèi)部人員之間仍然能夠保持必要的聯(lián)系。整個火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是自動化，反應(yīng)迅速，其中僅僅只是二次確認(rèn)的時候需要人工參與，其他的環(huán)節(jié)都可以自動進(jìn)行，并且多個程序的運(yùn)行和信號的傳遞工作只在短短的幾十秒之內(nèi)就可以完成，比起人工報警具有更高的工作效率，更加節(jié)省時間。同時火災(zāi)信息處理平臺還具有實時記錄的功能，對于火災(zāi)后續(xù)的處理工作有很大的幫助。

3 智能火災(zāi)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

首先要介紹的是無線煙霧傳感器，無線煙霧傳感器一般由兩個部分組成，一個部分是煙霧探測器，另一個部分是無限傳輸模塊，每個部分都有自己的功能和作用。無線煙霧傳感器的作用主要是探測空氣當(dāng)中的煙霧濃度值，當(dāng)空氣中的煙霧濃度值高達(dá)一定的數(shù)值之后，就會通過無線信號引起火災(zāi)報警。而煙霧探測器一般采用的是離子式煙霧傳感，在空氣中的煙霧濃度處于正常值的時候，電離室內(nèi)外的電流和電壓都處于穩(wěn)定的狀態(tài)。而一旦發(fā)生的火災(zāi)，空氣當(dāng)中的煙霧濃度會急劇增加，這時候的電離室內(nèi)外的電壓和電流平衡被破壞，于是預(yù)警系統(tǒng)會產(chǎn)生報警信號，并且通過無線電的方式將報警信號傳遞出去。無線傳煙霧感器的工作誤差非常小，在建筑物室內(nèi)的直徑不是很大的時候，無線煙霧傳感器基本上可以做到零失誤。但是一旦建筑物的室內(nèi)半徑超過了無線煙霧傳感器的規(guī)定適用范圍，那么無線煙霧傳感器工作時出現(xiàn)錯誤的概率將會大大的增加，工作性能變得極其不穩(wěn)定，起不到火災(zāi)預(yù)警的效果，所以在使用煙霧傳感器的時候一定要注意建筑物的室內(nèi)直徑不能超過其規(guī)定的范圍。

另一個要介紹的就是智能電話終端技術(shù)，其基本組成單元有：電話模塊、無線傳感器以及智能呼叫模塊和來電識別單元，它的作用是接收到無線傳感器發(fā)生的報警信號，并且呼叫火災(zāi)報警處理中心，同時還能夠接收到火災(zāi)報警中心發(fā)射的火災(zāi)信號，并且將信號傳遞給下級部門。智能電話終端技術(shù)采用的芯片是HT9200，這種芯片具有雙音多頻的功能，通過其特殊的解碼方式可以將信號分解為高頻信號和低頻信號，然后對于來電號碼和信號進(jìn)行傳輸。在實際使用的過程中具有可輸入電流大，產(chǎn)生的噪聲低，工作效率高的特點(diǎn)。

最后要介紹的技術(shù)是報警信息處理技術(shù)。報警信息處理技術(shù)的核心是將業(yè)務(wù)層從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中分離，讓業(yè)務(wù)層具有很好的開放性，提高了報警信息處理平臺的火災(zāi)信號處理的工作速度。系統(tǒng)的組成首先有媒介的接入層，功能和作用是為底層的呼叫提供了接入的機(jī)會。然后是媒介的適配層，它的作用是對于呼叫的媒體進(jìn)行適配，保持各種各樣的媒體可以與業(yè)務(wù)層之間進(jìn)行聯(lián)系和溝通。還有就是業(yè)務(wù)支撐層和業(yè)務(wù)實現(xiàn)層，前者的重要作用是通過專門的特殊服務(wù)器來實現(xiàn)呼叫控制的功能。然后后者的作用是能夠和管理平臺實現(xiàn)有效的對接，從而保證業(yè)務(wù)的具體應(yīng)用能夠順利完成。通過四個部分的相互配合工作能夠?qū)崿F(xiàn)對于接受到的火災(zāi)報警信號進(jìn)行處理和反饋工作。

4 智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計分為無線部分的設(shè)計和有線部分的設(shè)計，火災(zāi)報警控制器的作用是處理所接受的火災(zāi)信息，然后通過自身的分析做出判定和反饋。所以要注意火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)采用合適的計算方式，當(dāng)火災(zāi)信號傳遞給火災(zāi)控制器的時候，火災(zāi)控制器能夠立刻做出反應(yīng)，并且將信號傳遞給下面的各個報警器。中央的控制人員會只需要對大屏幕進(jìn)行觀察就可以了解到系統(tǒng)各個部分的工作情況和工作環(huán)境，然后通過不同的操作按鈕實現(xiàn)不同指令的傳遞和指示。

火災(zāi)探測器的選擇。火災(zāi)探測器的主要作用是探測周圍環(huán)境的各種數(shù)據(jù)，然后通過對于收集的信息進(jìn)行判斷是否出現(xiàn)火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時候，空氣中的溫度和厭惡的濃度以及各種離子的含量都會發(fā)生顯著地變化，通過這些變化，火災(zāi)探測器能夠發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故的發(fā)生，并且確定其事故發(fā)生的位置。因此火災(zāi)探測器在選擇的時候一定要具有靈敏度高，性能穩(wěn)定的工作特點(diǎn)。

火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計核心處理器最好采用STM32F107，然后配備與之相對應(yīng)的工作接口，數(shù)字溫度傳感器的信號采用DS18B20,能夠?qū)⒔邮盏降男盘栠M(jìn)行快速的轉(zhuǎn)換，并且發(fā)送給處理器。火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計要注意的核心部分是主機(jī)控制終端軟件和設(shè)計和編程，編寫程序采用的是微軟的visual studio2008版本進(jìn)行設(shè)計，采用C語言進(jìn)行編寫。負(fù)責(zé)的工作時保持火災(zāi)現(xiàn)場的通訊，顯示現(xiàn)場的溫度曲線并且對于相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，具有記錄和查詢的功能。

5 小結(jié)

通過對于上面的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的分析和探究可以看出來，智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)具有很高的工作效率和很快地信息傳遞速度。能夠在火災(zāi)事故發(fā)生的第一時間檢測出周圍環(huán)境的異常，然后快速的將信號發(fā)生給報警系統(tǒng)和報警處理平臺。

[1]田樹仁.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計[J].消防科學(xué)與技術(shù),2015,(9)：1201-1204.

[2]許馳,李新春,張蕾等.基于ZigBee的多傳感器火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)[J].西華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2012,31(6)：73-76,80.

[3]孫冬嬌,徐高威,劉恒等.工廠倉庫火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2014,(7)：98-100.

Practice of intelligent fire early warning system

Bao Qinghu
（Liaoning public security fire brigade, Fushun detachment，F(xiàn)ushun Liaoning,113006）

Through the construction of intelligent fire early warning system, it can detect fire in time and carry out early warning. In this paper, the intelligent fire early warning system design and practice of relevant issues were studied.

fire prevention; intelligent fire early warning system; system design