基于無線網(wǎng)絡(luò)的煙霧及溫度信號報警

于波 王琮澤 蔣智偉 陳展博 齊玉 張芝堯 蘇哲

（1、吉林建筑大學電氣與計算機學院，吉林長春 130000 2、榆樹市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，吉林榆樹 130400）

隨著社會水平的不斷進步，都市化建設(shè)進程進入發(fā)展快速期，人們生活質(zhì)量不斷提升，與此同時人們對火災(zāi)隱患也放松了警惕。目前，都市建筑火災(zāi)已成為全球破壞力和影響力極強的災(zāi)難之一，隨著經(jīng)濟的提升和都市化建設(shè)的快速增長，高層、地下建筑和大型綜合性建筑日趨增多，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)目及其造成的損失呈逐年上升的趨勢，火災(zāi)撲救難度也逐漸增大。所以，我們將運用現(xiàn)在所學的理論和知識在目標區(qū)域內(nèi)構(gòu)建一個穩(wěn)定的智能防火報警系統(tǒng)，在火災(zāi)產(chǎn)生的早期實時發(fā)出報警信號，使人們盡可能提前意識到火災(zāi)的到來，進而對火災(zāi)做出應(yīng)對。

基于無線網(wǎng)絡(luò)的煙霧及溫度信號報警中無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用，在很大的程度上展示出了我國消防事業(yè)的不斷優(yōu)化與完善。伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)變革與發(fā)展，基于無線網(wǎng)絡(luò)的煙霧及溫度信號報警系統(tǒng)能夠依據(jù)災(zāi)情發(fā)生的實際環(huán)境迅速做出反應(yīng)。

1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)介紹

火災(zāi)是一個復(fù)雜的物理變化和化學反應(yīng)的過程。如圖1 所示，火災(zāi)的發(fā)展通常都要經(jīng)歷四個階段:早期、陰燃、火焰和放熱，最后隨著燃燒物耗盡而熄滅。

火災(zāi)發(fā)生時，安裝在保護區(qū)域現(xiàn)場的火災(zāi)探測器，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等火災(zāi)特征參數(shù)轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，將火災(zāi)特征參數(shù)信息傳輸至火災(zāi)報警控制器；或者直接由報警控制器做出火災(zāi)預(yù)警判斷，將報警信息傳輸至火災(zāi)報警控制器?；馂?zāi)報警控制器在接收到探測器的火災(zāi)特征參數(shù)信息或報警信息后經(jīng)報警判斷確認、顯示相應(yīng)探測器的位置，記錄火災(zāi)報警時間?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的組成如圖2 所示。

圖1 火災(zāi)的發(fā)展過程

圖2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成

2 國內(nèi)煙霧及溫度信號報警系統(tǒng)的不足之處

當今世界上現(xiàn)代化建筑規(guī)模同數(shù)年前相比增漲了數(shù)十倍，城市內(nèi)高樓聳立，一旦發(fā)生火災(zāi)，其造成的損失將不堪設(shè)想，因此煙霧報警系統(tǒng)便成為預(yù)警設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它可以間接的減小火災(zāi)對財務(wù)及人身安全的危害。煙霧報警器能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期，通過感測周圍環(huán)境內(nèi)煙霧和溫度的變化從而判斷是否超過設(shè)定的閾值，如果超過設(shè)定值會通過傳達電信號啟動蜂鳴器，提示人們提防火災(zāi)的發(fā)生。

我國的煙霧報警體系的轉(zhuǎn)變經(jīng)歷了從無到有，從個體到遍及的進程，智能化水平也隨之提高。傳統(tǒng)的火警自動報警系統(tǒng)是在某一地區(qū)內(nèi)用火警探測器、供電線和信號線構(gòu)成的一個有線防火系統(tǒng)，由火警探測器來探測火災(zāi)參數(shù)，當測量出的參數(shù)值到達或跨越設(shè)定的閾值，探測器發(fā)出報警信號。然而，伴隨著都市化進程越來越快，大量高層及住宅建筑在城市中建造完成，他們的居住布局主要是以獨立的小區(qū)域為主，如果采用傳統(tǒng)的有線連接的火災(zāi)報警系統(tǒng)，就極大地增加了建筑物之間的布線復(fù)雜度，而且，對于老式住宅、高層建筑、古建筑是可能不會完成的一項復(fù)雜工程。

表1 無線通信技術(shù)的比較

3 無線網(wǎng)絡(luò)煙霧及溫度信號報警系統(tǒng)的組成

基于無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)報警系統(tǒng)由以下三個部分組成：消防中心的監(jiān)控站、無線信號傳送、用戶進行報警的消防子站，共同組成了無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。消防指揮中心站是通過無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的總中心，可以實現(xiàn)對所有用戶子站的實時監(jiān)控。用戶子站可以最早的將報警信產(chǎn)送至消防指揮中心?；跓o線網(wǎng)絡(luò)的城市消防自動報警系統(tǒng)用戶的最大容納量較多，無線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的范圍極廣。

4 四種無線通信技術(shù)的比較

由表1 可以看出，與其它無線通信技術(shù)相比，Zigbee 無線通信技術(shù)的應(yīng)用更適用于生活中，既可以應(yīng)用于監(jiān)測又可以應(yīng)用于控制，占用系統(tǒng)資源相對來說十分小，電池壽命也遠超過于其他三種技術(shù)，傳輸距離適中，具有價格低廉，耗能低，穩(wěn)定性好等優(yōu)點，所以十分適用于報警系統(tǒng)中，若將Zigbee 無線通訊技術(shù)與火災(zāi)報警系統(tǒng)相結(jié)合，省去繁雜的布線并增加了遠程監(jiān)控的功能，其應(yīng)用將十分廣泛。

5 基于無線網(wǎng)絡(luò)的煙霧及溫度信號報警系統(tǒng)的特點

我國的火災(zāi)報警系統(tǒng)技術(shù)是以智能化方向為主的發(fā)展趨勢，這使人們對火災(zāi)報警系統(tǒng)技術(shù)功能的要求不斷提高，隨著其可靠性不斷增高，工程適應(yīng)性不斷增強，也越來越順應(yīng)時代的發(fā)展。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測器是基于電信號通過信號線進行有線傳輸，無線網(wǎng)絡(luò)報警技術(shù)作為新興技術(shù)，適用于許多不同風格的建筑中，巧妙的填補了低速率無線通信技術(shù)的空缺，同時省去了建筑內(nèi)復(fù)雜的走線，節(jié)省了安裝成本，并且其安全性高，功耗低，網(wǎng)絡(luò)容量大，不需要繁雜的線路連接?；跓o線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的火災(zāi)探測系統(tǒng)，安裝方便，因此適用于各種場所，如學校、醫(yī)院、敬老院、圖書館、計算機房以及住宅的住戶內(nèi)等。同時，也可以為個人用戶使用。本產(chǎn)品可以通過手機終端進行遠程監(jiān)控，本探測器將實時的煙霧濃度、溫度信息上傳至終端，也可以從手機終端進行閾值設(shè)定，用來適應(yīng)更多的環(huán)境。并且在手機終端上安裝“一鍵報警”功能，可以盡可能的減小火災(zāi)對人們的危害。

6 煙霧及溫度信號報警系統(tǒng)的設(shè)計流程

空氣中的實時溫度通過溫度傳感器將數(shù)字信號輸送至單片機?？諝庵械膶崟r煙霧濃度通過煙霧傳感器將模擬信號輸送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端接至單片機。單片機程序會處理傳感器發(fā)送來的信號，超出設(shè)定閾值就會發(fā)出報警信號。報警模式分為兩種：分別是原地報警和遠程報警，報警模式可由業(yè)主手機進行切換或者同時運行。原地報警通常在現(xiàn)場有人的條件下開啟，報警時蜂鳴器作響，能夠提醒在現(xiàn)場的人進行疏散。遠程報警是通過無線網(wǎng)絡(luò)zigbee 模塊進行無線報警，遠程報警會在現(xiàn)場無人的條件下由業(yè)主手機開啟，報警時業(yè)主的手機、上會顯示實時溫度和煙霧濃度信息。業(yè)主也可以在手機上查看實時煙霧濃度和溫度信息。當業(yè)主收到報警信息時，并確認火災(zāi)隱患已經(jīng)消除，可以在手機上進行報警復(fù)位，當確認火災(zāi)發(fā)生在初期時，通過"一鍵報警"功能實現(xiàn)快速報警。

7 結(jié)論

伴隨著我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)不斷邁向網(wǎng)絡(luò)化并且不斷完善，基于無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能夠及時、準確并且真實地了解到火災(zāi)發(fā)生的地點以及實時狀況，同時使火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的應(yīng)用和管理更加可靠且簡潔?；跓o線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的應(yīng)用可以迅速并且準確地預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，同時有利于預(yù)防火災(zāi)造成不良后果的進一步惡化，進而創(chuàng)造出更為安全的生活環(huán)境。雖然當前來講我國還沒有比較完善的火災(zāi)報警系統(tǒng)，但在某種程度上，基于無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)報警系統(tǒng)已經(jīng)成為完善消防工作的重要任務(wù)。