傳感器在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

福州市消防支隊 吳保朝

傳感器在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

福州市消防支隊 吳保朝

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,城市用地越來越緊張,促使建筑物朝著密集化、高層化發(fā)展,高層建筑在為人們提供住宿、購物等場所的同時也面臨著許多危險,最常見的就是火災(zāi).為了保障人們的生命和財產(chǎn)安全,許多高層建筑開始引入自動化、信息化、智能化管理系統(tǒng),以便能夠提高火災(zāi)防控的及時性,將火災(zāi)遏制在萌芽狀態(tài).目前,研發(fā)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)常用的元器件就是傳感器,可以實現(xiàn)煙霧、溫度探測,并且能夠及時啟動振鈴,向物業(yè)管理人員、消防部門提供警報信息.本文基于筆者多年的工作實踐,詳細(xì)地分析火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀,同時描述了傳感器在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計,以便能夠為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)提供輔助支撐.

火災(zāi);傳感器;自動報警系統(tǒng);單片機(jī)

1.引言

近年來單片機(jī)、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)快速發(fā)展,已經(jīng)在人們的工作、生活和學(xué)習(xí)中得到廣泛普及使用,人們開發(fā)了數(shù)字城管、倉儲物流、電子政務(wù)、智能家居等多類型自動化系統(tǒng),消防也是自動化應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域[1].目前,隨著火災(zāi)報警系統(tǒng)的普及和使用,越來越多的大型商場、室內(nèi)體育館、高樓大廈等引入火災(zāi)報警系統(tǒng),利用傳感器實時地感知建筑物內(nèi)部的煙霧、溫度,及時地觸發(fā)報警器等聯(lián)動輸入輸出裝置[2].比如,商場內(nèi)大火燃燒將會產(chǎn)生一定量的煙霧、火焰、熱量等,引起周邊環(huán)境發(fā)生變化,此時火災(zāi)探測器就可以將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器中,以聲光的形式通知整個商場的購物人員、銷售人員、管理人員,及時地發(fā)現(xiàn)火災(zāi),并采取有效的撲救措施,撲滅初期火災(zāi),最大限度地減少火災(zāi)造成的生命和財產(chǎn)損失[3].

選健康雄性KM小鼠25只，隨機(jī)分成為5組。設(shè)0.67、1.33、2.66 g/kg·BW三個劑量組，溶劑對照組（蒸餾水）及陽性對照組（環(huán)磷酰胺40 mg/kg·BW）。以最大灌胃容量20 mL/kg·BW每日灌胃給予受試物，連續(xù)5 d。

2.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)用分析

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)利用在監(jiān)測現(xiàn)場安裝的軟硬件設(shè)備實時監(jiān)控是否存在火情,作為現(xiàn)代智能建筑的一個重要組成部分,火災(zāi)自動報警屬于智能建筑管理的一個子功能,又可以完全獨立部署,在大中小等多種場所實現(xiàn)火災(zāi)控制功能[4].火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能夠通過監(jiān)控建筑物消防設(shè)施的實時狀態(tài),實時接收和快速處理報警信息,縮短火災(zāi)報警的時間,監(jiān)測到每一個場所,加強(qiáng)消防安全監(jiān)督管理,防止重大特大火災(zāi)發(fā)生[5].火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的功能很多,應(yīng)用場所也非常廣泛,具體的功能如下所述:

(1)報警功能.如果建筑物等場所內(nèi)部發(fā)生火情,傳感器即可探測到,然后立即將其轉(zhuǎn)換為電信號,發(fā)出火災(zāi)報警信號,并且能夠準(zhǔn)確定位到樓層、房間,也可以在彩色的液晶電視墻、顯示器、智能手機(jī)上以平面圖的形式顯示出來.

(2)自動記錄功能.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可以實時地將日志信息保存起來,能夠自動化地記載某一個區(qū)域的火警發(fā)生時間、發(fā)生地點、受災(zāi)程度等.

1255 Magnetic resonance gadolinium-based contrast agent deposition in brain: status and progress

(6)疏散指示功能.如果建筑物等場所存在火警,能夠?qū)⒒馂?zāi)樓層設(shè)定的疏散方案及時顯示出來,協(xié)助指揮員分析火情,指導(dǎo)樓宇內(nèi)的人員疏散,保證人們的生命健康安全.

(5)滅火準(zhǔn)備功能.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)探測到火情之后,就可以及時地、自動化地啟動建筑物內(nèi)置的滅火設(shè)備,比如消防水泵投入運行,也可以將樓宇內(nèi)安裝的噴灑淋雨系統(tǒng)啟動,及時地?fù)錅缁馂?zāi).

傳感器是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的重要組成部分,其承擔(dān)著探測煙霧、溫度的功能,也是部署于建筑中的最關(guān)鍵的報警信息采集設(shè)備之一.煙霧傳感器和溫度傳感器的基本組成內(nèi)容均包括時鐘模塊、射頻天線模塊、信號調(diào)制模塊、電源管理模塊、LED顯示模塊等,同時溫度傳感器能夠感受所處位置周邊環(huán)境的溫度,煙霧傳感器能夠感知周邊是否存在煙霧[6].

通過現(xiàn)場實驗后所得數(shù)據(jù)處理結(jié)果與實際開挖后結(jié)果以及地質(zhì)勘查結(jié)果對比，對TGP 206A地質(zhì)超前預(yù)報的準(zhǔn)確性及其可靠性兩個方面進(jìn)行分析。

(3)資料檔案功能.能夠存儲歷史火災(zāi)警情的詳細(xì)資料,便于管理員查找和使用,為做好火災(zāi)防控提供強(qiáng)大的依據(jù).

圖1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

3.傳感器在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

(4)狀態(tài)指示功能.狀態(tài)指示功能可以為用戶指明所有的消防設(shè)備工作狀態(tài),比如紅色報警、綠色正常、黃色警情發(fā)生等功能.

選取我院2017年2月～2018年2月收治急性腦梗死合并心肌缺血患者60例，入組后利用隨機(jī)分組的形式將其分為對照組與實驗組。對照組30例，男16例，女14例，年齡62～74歲，平均（68.0±8.5）歲；實驗組30例，男18例，女12例，年齡62～76歲，平均（69.0±8.7）歲。將兩組患者研究資料納入統(tǒng)計學(xué)軟件中進(jìn)行分析，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

時鐘模塊的主要作用是自適應(yīng)調(diào)整傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)和光纖網(wǎng)絡(luò)之間的時鐘頻率,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫?保證路由器、傳感器、服務(wù)器、終端接收設(shè)備之間的一致性.射頻天線模塊可以完成發(fā)送傳感器采集的數(shù)據(jù),也可以接收服務(wù)器傳來的操作指令,實現(xiàn)了信息的交互操作,能夠保證傳感器處于人們的掌控之中.信號調(diào)制模塊可以將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和轉(zhuǎn)換,比如將圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)、煙霧數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制比特流,將這些二進(jìn)制比特流發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,接收端對二進(jìn)制比特流進(jìn)行解調(diào),將其還原為圖像、視頻等原始數(shù)據(jù).電源管理模塊可以管理傳感器自身攜帶的電源信息,由于傳感器是一個無線設(shè)備,該設(shè)備自身需要攜帶動力電源,以更好地保證傳感器能夠正常工作、運行,將這些信息集成在一起,發(fā)送給火災(zāi)自動報警系統(tǒng).LED顯示模塊是傳感器自身攜帶的一個輸出模塊,該模塊能夠?qū)鞲衅鞯墓ぷ鳡顟B(tài)輸出出來,人們可以根據(jù)需求操作傳感器,幫助人們完成傳感器操作控制.

在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中傳感器的工作流程可以描述如下:大型建筑場所部署煙霧、溫度報警傳感器之后,這些傳感器可以實時地感知周邊環(huán)境的信息,將這些信息通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給服務(wù)器,ZigBee是一個物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議,該協(xié)議可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和共享操作.服務(wù)器接收到這些數(shù)據(jù)之后,可以發(fā)送給自動報警系統(tǒng),報警系統(tǒng)就可以針對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解析操作,獲取數(shù)據(jù)中的邏輯業(yè)務(wù)功能,然后可以將這些功能發(fā)送給每一個終端,比如可以把報警功能輸出到LED液晶電視墻上,也可以發(fā)送到用戶的手機(jī),只有這樣才可完成信息加工管理.目前,傳感器數(shù)據(jù)通信中采用了多載波聚合傳輸技術(shù),其是一種正交頻分復(fù)用技術(shù),可以將信道劃分為多個正交的信道,能夠?qū)⒁粋€高速數(shù)據(jù)流分解成多個并行的低速子數(shù)據(jù)流,然后將這些數(shù)據(jù)調(diào)制到信道上,實現(xiàn)信息傳輸.正交信號可以在接收端實現(xiàn)分離,避免各個信道之間的相互干擾,由于信道相關(guān)帶寬大于子信道的信號傳輸帶寬,每一個子信道都可以作為平坦性衰落,消除了各個信號之間的干擾.組建火災(zāi)自動報警系統(tǒng)需要涉及很多的服務(wù)器、交換機(jī)、路由器和終端設(shè)備,構(gòu)建一個共享化的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng).

4.結(jié)束語

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是現(xiàn)代化建筑的重要信息化應(yīng)用之一,其可以根據(jù)建筑物場所的工作范圍部署設(shè)置傳感器,將這些傳感器進(jìn)行編碼,然后把每一個傳感器都輸入到系統(tǒng)中,這樣就可以感知系統(tǒng)的每一個功能業(yè)務(wù)處理流程,實現(xiàn)對信息的加工和操作.一旦感知存在火情,就可以及時地通知人們,實現(xiàn)對火情信號的報警工作,及時地通知人們控制火情.

[1]劉明巖,常寧.基于ZigBee和GPRS全無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計[J].消防科學(xué)與技術(shù),2015(5):603-606.

[2]岳云濤,宋嘉偉,李宏文,等.基于ZigBee無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的研究[J].建筑電氣,2017,36(6):38-41.

[3]鄧潔,詹鋒.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶多傳感器火災(zāi)發(fā)現(xiàn)算法[J].艦船科學(xué)技術(shù),2015,37(3):194-197.

[4]周恩學(xué),陳雨晴,高哲,等.ZigBee技術(shù)在煤氣泄漏與火災(zāi)報警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化儀表,2016,37(10):71-73.

[5]劉鶴生,孟宓.基于TICC2530的無線煙霧溫度網(wǎng)絡(luò)傳感器在火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技,2016(6):143-144.

[6]王建新,羅陽,丁曉陽.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在坡面林地火災(zāi)監(jiān)測中的布局優(yōu)化[J].傳感器與微系統(tǒng),2017,36(5):88-90.