應(yīng)對(duì)孤島形勢(shì)的樓宇智能報(bào)警系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

符 浩，楊碩林

(1.臨沂技師學(xué)院，山東 臨沂 276000；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 機(jī)械電子工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

隨著電子技術(shù)(尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù))和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)高度信息化，在建筑物內(nèi)部應(yīng)用信息技術(shù)、古老的建筑技術(shù)和現(xiàn)代的高科技相結(jié)合，產(chǎn)生了樓宇智能化。樓宇智能化采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)信息資源進(jìn)行管理，為用戶提供信息服務(wù)，是建筑技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)信息化要求的結(jié)晶[1-3]。樓宇智能化問(wèn)題一直是研究的熱點(diǎn)，王占亮[4]對(duì)智能樓宇中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分析，以智能樓宇中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為中心點(diǎn)展開(kāi)討論，探討火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在智能樓宇中的實(shí)際應(yīng)用與具體功能；王敏達(dá)[5]設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用火災(zāi)探測(cè)報(bào)警、火災(zāi)信息傳輸和報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制等自動(dòng)化技術(shù)，以某高校教學(xué)樓為分析對(duì)象，采用區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)和集中報(bào)警系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警控制器等相關(guān)部件，詳細(xì)設(shè)計(jì)了聯(lián)動(dòng)部分的防火卷簾門(mén)的電氣控制和安裝，以達(dá)到樓宇消防報(bào)警自動(dòng)化的效果；肖艷[6]提出把消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)納入到現(xiàn)代建筑智能化系統(tǒng)中，提高樓宇自動(dòng)化水平，迎合當(dāng)前通過(guò)樓宇自控技術(shù)實(shí)現(xiàn)更多更高的要求的需要，是符合世界發(fā)展潮流的，也是當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)緊迫問(wèn)題?？傮w而言，樓宇控制的迅速智能化研究越來(lái)越深入。

現(xiàn)如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)處于較為成熟階段，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)上廣泛應(yīng)用，且新一代信息技術(shù)帶來(lái)信息處理效率快速提升，應(yīng)用在樓宇技術(shù)中，特別是在火災(zāi)、入室搶劫等無(wú)法與外界取得聯(lián)系的情況中是可行的。然而，現(xiàn)有的樓宇智能化能監(jiān)測(cè)樓宇內(nèi)照明、煙火報(bào)警、消防、門(mén)禁等情況，防止意外發(fā)生，但當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，很多單戶或者樓宇的電力系統(tǒng)都被破壞，正常檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)作，樓宇或者住戶內(nèi)人員與外界無(wú)法取得聯(lián)系，特別是火災(zāi)情況下，存活者活動(dòng)范圍縮小受限以及可使用與外界聯(lián)系的功能物體減少，在時(shí)間就是生命的理念下，早一點(diǎn)取得與外界聯(lián)系是非常重要的；另外在單戶出現(xiàn)入室搶劫等危險(xiǎn)情形下，一些基本的求救聯(lián)系方式很難得到使用，如何借助家用設(shè)備巧妙聯(lián)系到外界，并傳達(dá)自己的危險(xiǎn)情形，也是當(dāng)代樓宇智能化需要考慮的問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)樓宇內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，很多單戶或者樓宇的電力系統(tǒng)都被破壞，正常檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)作，樓宇或者住戶內(nèi)人員與外界無(wú)法取得聯(lián)系等情況，形成孤島狀態(tài)，本著最大限度保障樓宇內(nèi)戶主的生命財(cái)產(chǎn)安全的角度，對(duì)現(xiàn)有樓宇智能化系統(tǒng)及災(zāi)害隱患種類進(jìn)行梳理分析。

(1)針對(duì)樓宇災(zāi)害種類，電力系統(tǒng)完整情況下，完整細(xì)化樓宇智能化下與外界取得聯(lián)系的關(guān)鍵手段與方式，分類梳理各種手段與方式的信息鏈，以及各種形式下危險(xiǎn)情況與信息鏈接點(diǎn)的傳遞方式，處理好物聯(lián)網(wǎng)媒介之間的關(guān)系。

(2)針對(duì)災(zāi)害破壞形式，梳理電力系統(tǒng)破壞后信號(hào)失聯(lián)形式，建立起危險(xiǎn)情況下信息鏈接點(diǎn)斷開(kāi)后的可行性重鏈接的方式，即在斷點(diǎn)位置設(shè)置二次鏈接功能或裝置，信息傳遞介入結(jié)點(diǎn)預(yù)先設(shè)置在危險(xiǎn)形式破壞以外的結(jié)點(diǎn)上，保證求救、救急等輸出信號(hào)的安全、有效、巧妙的導(dǎo)出。

2 系統(tǒng)構(gòu)建

樓宇智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)包括樓宇、單戶報(bào)警器、總服務(wù)器、單戶路由器，樓宇中每單元戶內(nèi)均安裝有單戶報(bào)警器，單戶報(bào)警器可通過(guò)戶內(nèi)有線線路與戶內(nèi)直接開(kāi)關(guān)裝置連接，物聯(lián)直接線路的中間媒介為單戶路由器，戶內(nèi)設(shè)備組主要包括戶主手機(jī)、電器設(shè)備、語(yǔ)音設(shè)備等，單戶報(bào)警器以戶行或者戶列為單位設(shè)置有有線控制或者無(wú)線控制的單元開(kāi)關(guān)，單元開(kāi)關(guān)之間并聯(lián)連接，單元開(kāi)關(guān)通過(guò)總分連接與總開(kāi)關(guān)連接，總分連接的形式為有線或者無(wú)線形式，總開(kāi)關(guān)設(shè)置在總服務(wù)器上，總服務(wù)器也設(shè)置有被總開(kāi)關(guān)控制的總報(bào)警器；戶內(nèi)設(shè)備組通過(guò)單戶路由器與單戶報(bào)警器之間形成物聯(lián)網(wǎng)，戶內(nèi)設(shè)備通過(guò)自定義輸入進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)控制的信息介入，自定義輸入形式主要包括：數(shù)字密碼、動(dòng)作密碼、語(yǔ)音密碼，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線形式的物聯(lián)直接線路與單戶報(bào)警器連接，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線形式的物聯(lián)間接線路與總分連接無(wú)線形式的接點(diǎn)連接；單戶路由器內(nèi)主要設(shè)置有信號(hào)接收器、信號(hào)發(fā)射器、存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)芯片主要包含主戶芯片與聯(lián)系戶芯片，主戶芯片內(nèi)預(yù)設(shè)存儲(chǔ)有自定義輸入的基本信息，總服務(wù)器內(nèi)也設(shè)置有信號(hào)接收器、信號(hào)發(fā)射器、存儲(chǔ)芯片。

3 系統(tǒng)實(shí)施

實(shí)施案例一，電力系統(tǒng)完整信息傳輸如圖1所示，電力系統(tǒng)完整情況下。

圖1 電力系統(tǒng)完整信息傳輸

步驟一：通過(guò)對(duì)戶主手機(jī)、電器設(shè)備、語(yǔ)音設(shè)備的設(shè)置，數(shù)字密碼(手機(jī)設(shè)備)、動(dòng)作密碼、語(yǔ)音密碼等自定義輸入的信息通過(guò)單戶路由器中信號(hào)接收器接收。

步驟二：接收的信息與內(nèi)存儲(chǔ)芯片中主戶芯片內(nèi)預(yù)設(shè)的自定義輸入的信息進(jìn)行比對(duì)，是否一致。

步驟三：如果一致，信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，通過(guò)無(wú)線連接形式，找到對(duì)應(yīng)所述戶主設(shè)備的線路接點(diǎn)，控制對(duì)應(yīng)接點(diǎn)API(N1)的單元報(bào)警器報(bào)警，并通過(guò)總分線路連接到接點(diǎn)API(T1)，控制所述總開(kāi)關(guān)打開(kāi)，使得總服務(wù)器也收到報(bào)警提醒；如果不一致，信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，通過(guò)無(wú)線連接形式，反饋給所述戶主設(shè)備進(jìn)行錯(cuò)誤提示。

步驟四：將信號(hào)傳遞信息(時(shí)間、位置等)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在所述內(nèi)儲(chǔ)芯片中，以備檢查。

實(shí)施案例二，電力系統(tǒng)不完整信息傳輸如圖2所示，電力系統(tǒng)不完整情況下，分為兩種形式。

圖2 電力系統(tǒng)不完整信息傳輸

第一種形式—當(dāng)戶電力系統(tǒng)損壞，A戶路由器斷開(kāi)連接，A戶的戶主設(shè)備無(wú)線連接的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)斷開(kāi)連接。

步驟一：A戶路由器斷開(kāi)連接，實(shí)時(shí)相互連接的B戶路由器的信號(hào)接收器接收到斷開(kāi)信號(hào),對(duì)應(yīng)A戶單元報(bào)警器接點(diǎn)API(N1)不能使用。

步驟二：B戶路由器的內(nèi)存芯片接收信號(hào)并工作，轉(zhuǎn)移無(wú)線連接與A戶物聯(lián)網(wǎng)搭接上，A戶物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)切換連接到信號(hào)比較強(qiáng)的B戶路由器API接點(diǎn)(N1)上，形成修復(fù)連接。

步驟三：由于B戶路由器的內(nèi)存芯片中包含只讀信息的聯(lián)系戶芯片(內(nèi)含A戶預(yù)設(shè)的自定義輸入的信息)，以此實(shí)施案例一的操作：電力系統(tǒng)完整情況下的數(shù)據(jù)傳遞路線，但最后報(bào)警的為B戶單元報(bào)警器。

第二種形式—樓宇單元內(nèi)的電力系統(tǒng)損壞，A戶、B戶路由器均斷開(kāi)連接，A戶、B戶及相互間的戶主設(shè)備無(wú)線連接的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)斷開(kāi)連接。

步驟一：A戶、B戶路由器均斷開(kāi)連接，A戶、B戶及相互間的戶主設(shè)備無(wú)線連接的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)斷開(kāi)連接，總服務(wù)器的信號(hào)接收器與分支路由器的無(wú)線信號(hào)連接全斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)A戶、B戶的單元報(bào)警器接點(diǎn)API(N1)均不能使用。

步驟二：總服務(wù)器的信號(hào)接收器接收全斷開(kāi)信息，并傳遞給總內(nèi)儲(chǔ)芯片。

步驟三：總內(nèi)儲(chǔ)芯片識(shí)別全斷開(kāi)信息，通過(guò)信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，接入總分線路接點(diǎn)API(T2)上，控制總開(kāi)關(guān)閉合。

步驟四：總報(bào)警器報(bào)警提示，并將發(fā)生時(shí)間等信息存儲(chǔ)在總內(nèi)儲(chǔ)芯片中。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究設(shè)計(jì)基于智能化樓宇的基本要求：有完整的控制、管理、維護(hù)和通信設(shè)施，便于進(jìn)行環(huán)境控制、安全管理、監(jiān)視報(bào)警。系統(tǒng)具有信息處理、結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移功能，而且信息范圍不只局限于單元、樓棟、整體建筑物內(nèi)，應(yīng)該能在安全與不安全的孤島單位之間進(jìn)行。本研究了應(yīng)對(duì)孤島形式下的樓宇物聯(lián)網(wǎng)智能報(bào)警系統(tǒng)，用戶可以通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的基于家用設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，配合戶內(nèi)路由器形成無(wú)法移動(dòng)等緊急情況下的報(bào)警提醒，形成孤島式斷聯(lián)局面，一方面設(shè)置有預(yù)轉(zhuǎn)移修復(fù)連接接點(diǎn)，與信號(hào)較強(qiáng)的別戶路由器建立報(bào)警控制聯(lián)系；另一方面，設(shè)置全斷開(kāi)式信號(hào)檢測(cè)接點(diǎn)，直接控制總報(bào)警器報(bào)警。有效完成戶內(nèi)路由器形成無(wú)法移動(dòng)等緊急情況下的報(bào)警提醒，在時(shí)間上、效率上最大限度地保障樓宇內(nèi)住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。