智能消防系統(tǒng)硬件開發(fā)設(shè)計

智能消防系統(tǒng)是隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國現(xiàn)代城市建筑樓層的增高，建筑密度的加大，使得火災(zāi)發(fā)生的機率也越來越頻繁，壓重影響了人們的人身安全和財產(chǎn)安全，據(jù)調(diào)查資料顯示，大部分的火災(zāi)事故在早期的時候沒有被及時地發(fā)現(xiàn)，錯過了滅火的最佳時機，從而引發(fā)一系列的悲劇。為了使人們的生命財產(chǎn)安全得到保障，推動社會的和諧發(fā)展，必須要設(shè)計出具有實時性好和可靠性高的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和消防系統(tǒng)。

一、智能消防系統(tǒng)設(shè)計原理

由于傳統(tǒng)的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)缺乏靈活的組網(wǎng)接口、其監(jiān)視的容量比較少、相應(yīng)的速度比較慢、人機界面比較簡單以及可靠性差等缺陷，特別在一些大型的工程建設(shè)中，經(jīng)常會出現(xiàn)誤報和漏報的現(xiàn)象，其故障發(fā)生的機率比較高，系統(tǒng)不能承受較大的工作壓力，經(jīng)常處于癱瘓的狀態(tài)，已經(jīng)滿足不了當(dāng)前社會發(fā)展的需求及其實際應(yīng)用的要求。

近幾年來，隨著信息技術(shù)的進步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸發(fā)展以及成熟，無線火災(zāi)報警系統(tǒng)的優(yōu)勢日益明顯，其應(yīng)用的范圍也越來越廣。本文介紹的這種新型智能消防系統(tǒng)硬件正是在此基礎(chǔ)上，所開發(fā)研究出來的一種無線智能消防監(jiān)測報警系統(tǒng)，具有組網(wǎng)方式靈活、功耗低、時延短、成本低以及系統(tǒng)構(gòu)成簡單等特點，把智能消防系統(tǒng)算法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合在一起，使其具有預(yù)報警的能力，有效地提升了火災(zāi)報警的可靠性。

二、無線消防系統(tǒng)的開發(fā)需求及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新型智能消防系統(tǒng)硬件需求主要有以下四點：第一，傳感器節(jié)點應(yīng)該具備大樓基本參數(shù)的采集功能，其參數(shù)主要包括：加速度、光強、溫度、濕度、大氣壓、火場圖以及煙霧等，通過對其的控制能夠?qū)?shù)上傳的優(yōu)先級進行修改；第二，通過測定傳感器節(jié)點的參數(shù)，對火場的著火點、消防人員以及被困人員進行定位；第三，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，傳感器一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)就能及時地通過大樓廣播和警報等一些報警設(shè)備通知大樓內(nèi)的所有住戶，或者通過GSM通知一些不在場的用戶；第四，該系統(tǒng)應(yīng)該具備無線實時視頻傳輸?shù)墓δ埽词够馂?zāi)發(fā)生，系統(tǒng)仍舊可以正常地工作。

現(xiàn)代樓宇一般具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、樓層高以及人流量大等特點，因此本系統(tǒng)中在ZigBee協(xié)議的基礎(chǔ)上，將傳感器網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)采集的模塊，在2.4GHz頻段下，其節(jié)點工作的無線能力比較好，室外的單跳能夠傳輸100m，可以穿透2堵墻。同時，通過和各種火場處理系統(tǒng)的控制與通信，系統(tǒng)把火場處理單位看成是火場處理模塊，經(jīng)過火場處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊最終構(gòu)成該系統(tǒng)的物理層，即系統(tǒng)主要硬件的組成。

該無線智能消防監(jiān)控系統(tǒng)主要是由無線攝像監(jiān)控節(jié)點、無線wifi攝像頭實時監(jiān)控系統(tǒng)、無線消防監(jiān)測節(jié)點、桌面溫濕度顯示終端、有源RFID定位節(jié)點、后臺系統(tǒng)以及Base節(jié)點所組成。系統(tǒng)的核心部件就是無線消防監(jiān)測系統(tǒng)，其主要是用于收集、獲取和管理消防數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和信息，對火災(zāi)報警進行實時監(jiān)督，并作出相應(yīng)的報警判斷；而有源RFID定位節(jié)點系統(tǒng)主要是用于當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，定位消防人員或者標(biāo)記物品；無線攝像監(jiān)控節(jié)點系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)當(dāng)火警觸發(fā)時，將現(xiàn)場圖像實時傳回，同時在切斷供電電源以后仍舊能夠工作lOh以上。桌面溫濕度顯示終端是該系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，其主要是負(fù)責(zé)實時監(jiān)控顯示在室內(nèi)桌面環(huán)境的溫濕度；無線wifi攝像頭實時監(jiān)控系統(tǒng)則是對公共環(huán)境進行實時監(jiān)控和記錄；后臺系統(tǒng)主要是用于各類數(shù)據(jù)的處理和管理，維護系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，使智能算法運行，遠(yuǎn)程來進行Web訪問，在各種不同的緊急情況下，通過消防預(yù)案的啟動和GSM的連接，通知相關(guān)的人員和消防指揮中心。

通過上述的分析，針對功能的不同，其系統(tǒng)可以分為Wifi攝像頭模塊、消防傳感器節(jié)點模塊、基站功能模塊、桌面溫濕度傳感器節(jié)點模塊、有源RF1D節(jié)點，不同節(jié)點的功能主要是經(jīng)過編寫各模塊通信協(xié)議來實現(xiàn)，通過這5個模塊之間的配合工作，將樓宇中大部參數(shù)采集到位。在無線消防網(wǎng)絡(luò)中，每一個模塊都是其核心內(nèi)容，其底層路由協(xié)議為ZigBee協(xié)議，火災(zāi)報警控制器在收到火災(zāi)自動報警設(shè)備的火警以后，在lOs內(nèi)將其信息傳送到監(jiān)控管理中心，通過智能算法對其火警情況作出判斷，接著通過值班人員的驗證，做出相應(yīng)的決策。

三、智能消防系統(tǒng)實驗測試

通過實際的研發(fā)和調(diào)試，該系統(tǒng)已在實驗室構(gòu)建了無線消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊的基本框架，其中消防傳感節(jié)點基本上涵蓋了兩個實驗室和樓道的各個區(qū)域，而消防攝像節(jié)點則分布在實驗室門口處以及能夠觀測到整個實驗室全貌的位置。

通過人工實驗測試，將兩個實驗室門口的消防攝像節(jié)點與煙霧報警節(jié)點進行組合，當(dāng)煙感監(jiān)測到門口周圍有煙霧情況的時候，其攝像節(jié)點就會立刻打開，并明確周圍是否發(fā)生火災(zāi)，及時地掌握現(xiàn)場的異常情況，Base節(jié)點把數(shù)據(jù)最終進行匯總，通過上位機通信端口，將其置于實驗室的主控室內(nèi)中的服務(wù)器上，從而準(zhǔn)確地收集來自于整個系統(tǒng)中的各個數(shù)據(jù)。

四、智能消防系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

本系統(tǒng)的特色和技術(shù)優(yōu)勢主要有以下幾點：第一，相對于傳統(tǒng)消防監(jiān)測報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)無布線困難，且容易放置，同時在發(fā)生火災(zāi)的時候不會由于電力中斷而使監(jiān)測失效，在斷電以后其仍舊可以工作數(shù)小時，能及時將火警現(xiàn)場圖像傳回，其功耗低。第二，有源RF1D的實時定位能夠更好地指導(dǎo)消防救援工作，監(jiān)測多源信息，能夠同時監(jiān)控光照、三維的加速度、溫度、大氣壓、濕度、煙霧濃度等各種信息，從而綜合判斷該消防情況。第三，傳播能力較強，反映速度比較快，具有強大的后臺處理能力和數(shù)據(jù)庫管理功能，能夠有效地分析和記錄各種消防報警數(shù)據(jù)信息，為火災(zāi)報警系統(tǒng)規(guī)范和科學(xué)地管理提供相應(yīng)的依據(jù)，具有遠(yuǎn)程web界面的訪問控制功能、診斷系統(tǒng)健康功能、規(guī)劃逃生路線功能以及預(yù)警預(yù)報的功能等。在險情發(fā)生的時候，能夠自動、主動地報警，經(jīng)過GSM模塊直接地連接到消防部門。此外，功能升級較為方便，對新算法以及其新功能的開發(fā)，只需要對其節(jié)點刷寫固件即可。

總結(jié)

綜上所述，本文就無線消防系統(tǒng)硬件的開發(fā)進行具體地闡述，根據(jù)系統(tǒng)的需求，在無線傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，對無線消防系統(tǒng)硬件各個部分進行具體地劃分，并提出了相關(guān)的實驗平臺，對其優(yōu)越性進行了總結(jié)。該系統(tǒng)能有效地改變傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的效率低，容易失效和布置困難等不足，使火警受理的速度與準(zhǔn)確性得到提高，能夠?qū)崟r監(jiān)控消防信息，通過遠(yuǎn)程對火警情況隨時進行監(jiān)控，便于做出正確、合理的決策，有效地開展指導(dǎo)救援工作，最大程度地保障人們的生命財產(chǎn)安全。

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