物聯(lián)網(wǎng)下的高層建筑火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

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摘要：近年來，高層建筑不斷的增多，作為消防安全領(lǐng)域的高層建筑的防火問題一直是我們研究的重點(diǎn)，而如何在即將發(fā)生火災(zāi)前更好地預(yù)防并及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警是其中的一項(xiàng)難點(diǎn)。研究一項(xiàng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的高層建筑防火預(yù)警系統(tǒng)，可以有效減少火災(zāi)的發(fā)生，并及時(shí)通知人們處理可能導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的安全隱患，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以給人們提供更好的預(yù)警，以減少損失。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；高層建筑；防火預(yù)警；傳感器

一、引言

火災(zāi)對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)而言依舊是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，無法得到很好地解決方法，現(xiàn)代社會(huì)人口的激增，家庭建筑樓層動(dòng)輒30層以上。因此,在很大程度上實(shí)現(xiàn)的摩天大樓的火災(zāi)監(jiān)測和報(bào)警的功能。但當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),首先被破壞的能源供應(yīng)和通訊設(shè)施,進(jìn)而使其運(yùn)轉(zhuǎn)的答復(fù),而設(shè)備連接獨(dú)立的電網(wǎng),需要使用電纜和通訊設(shè)施,這可能導(dǎo)致火災(zāi)無法及時(shí)準(zhǔn)確地檢測和火焰迅速蔓延,造成嚴(yán)重的損失。為有效預(yù)防火警，確保人身安全，并盡量減少對(duì)社區(qū)財(cái)產(chǎn)的損害。我們想要減少引起火災(zāi)的因素，這樣當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，我們就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制，消除胚胎階段的火災(zāi)。因此，高層建筑火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)已成為當(dāng)代社會(huì)建筑設(shè)計(jì)的強(qiáng)制性和必要要求之一，是預(yù)防火災(zāi)的重要措施。在研究建筑中實(shí)施基于物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅可以提供高質(zhì)量的家居體驗(yàn)和舒適性，還可以使高層建筑更加安全。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于無處不在的設(shè)備和設(shè)施的末端，包括固有的“智能”傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)裝置、數(shù)控系統(tǒng)、智能家庭、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，以及“外部”啟用，各種活動(dòng)，如RFID標(biāo)簽、帶有個(gè)人車輛的無線終端等。定制提供實(shí)時(shí)安全和可管理的在線定位監(jiān)控，有效追溯、通信報(bào)警、指揮、調(diào)度、遠(yuǎn)程管理和控制、遠(yuǎn)程安全、安全在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)檢測、決策支持、桌面領(lǐng)導(dǎo)（集中顯示駕駛艙儀表板）服務(wù)和功能管理，如實(shí)現(xiàn)“高效萬物有靈、節(jié)能、安全”、“綠色”的“場管、一體化”。

三、防火預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑火災(zāi)快速報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上，整個(gè)建筑物火災(zāi)快速報(bào)警系統(tǒng)可分為三個(gè)主要子系統(tǒng)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng)、第二遠(yuǎn)程監(jiān)控中心系統(tǒng)和第三智能門窗系統(tǒng)，三個(gè)系統(tǒng)之間的連接點(diǎn)是數(shù)據(jù)共享點(diǎn)。一系列火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的開發(fā)，旨在快速、準(zhǔn)確地檢測周圍的環(huán)境信息，已經(jīng)用風(fēng)速、風(fēng)向傳感器和氧氣溫濕度傳感器取代了單一的傳統(tǒng)傳感器，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)按照適當(dāng)?shù)姆椒?。在高層建筑火?zāi)報(bào)警系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)檢測區(qū)域中，使用了多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自動(dòng)檢測到所需的環(huán)境信息，并將其拖到數(shù)據(jù)合成點(diǎn)，從而使所以整個(gè)建筑的監(jiān)控測試。其他上述數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊用于安裝無電線。首先無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)分析處理周圍環(huán)境，然后分析建筑中煙、火或光的濃度弱和短時(shí)大量的數(shù)據(jù)如溫度變化、濕度等，建立火災(zāi)等級(jí)體系，必要時(shí)無線傳感器可以隨傳輸站網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)去，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)終端軟件分析數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程控制中心。

（二）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主要完成兩項(xiàng)任務(wù)：（1）采集高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)信息；（2）具有向數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)采集到的信息進(jìn)行簡單處理后，和（3）與選擇的路徑協(xié)議共享信息。這些低速傳感器節(jié)點(diǎn)在擴(kuò)展過程中已經(jīng)固定了由設(shè)備提供的座椅位置信息，同時(shí)也可以根據(jù)火焰的濃度或微弱程度、煙氣、溫度、濕度等進(jìn)行監(jiān)控，環(huán)境因素，如特別是將收集到的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)街貜?fù)中心，以確保監(jiān)測的準(zhǔn)確性火災(zāi)。其他為此，我們以高速傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖K端的實(shí)際需要為出發(fā)點(diǎn)收集節(jié)點(diǎn)后的用戶。構(gòu)成節(jié)點(diǎn)的單元可以是：數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)采集和能量管理。數(shù)據(jù)傳輸單元負(fù)責(zé)與其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信，同時(shí)接收和傳輸采集的各種數(shù)據(jù)和交換的信息；數(shù)據(jù)收集股負(fù)責(zé)監(jiān)測不同類型信息的收集和它們所在地區(qū)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，能源管理股負(fù)責(zé)連接所有可用類型的傳感器。

（三）智能門窗系統(tǒng)以8051單片機(jī)兼容在CC2530芯片上為控制器,ZigBee無線傳輸技術(shù)來收集和處理溫度和濕度控制蒸騰,控制器發(fā)送相應(yīng)的指示的模態(tài)傳感器和信號(hào)的檢測,實(shí)現(xiàn)開放和關(guān)閉的窗戶和有一些智能控制功能。

（四）傳感器信息采集模塊MQ-2煙霧傳感器是比較常用的離子型煙霧探測器，它是一種壽命長、成本低對(duì)液化氣、丙烷、氫氣等可燃?xì)怏w具有良好的靈敏度的氣敏傳感器。通過氣敏傳感器監(jiān)測家居內(nèi)液化氣、煙霧等參數(shù)主要目的是：（1）進(jìn)行有毒氣體和自動(dòng)氣體警報(bào)，以降低有毒氣體濃度；（2）火災(zāi)警報(bào)，在判斷是否發(fā)生火災(zāi)需與溫度傳感器的組合進(jìn)行判斷，即當(dāng)您在封閉空間內(nèi)的煙霧濃度和溫度高于一定值時(shí)，達(dá)到火災(zāi)警報(bào)目的。

四、結(jié)論

改設(shè)計(jì)主要是為了能減少火災(zāi)發(fā)生，加強(qiáng)人們對(duì)高層建筑的防火意識(shí)，在即將發(fā)生火災(zāi)時(shí)提早預(yù)防，并及時(shí)得知火災(zāi)的發(fā)生，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行一定的干預(yù)，減少人員傷亡和財(cái)務(wù)損失。日常生活中對(duì)可能引發(fā)火災(zāi)的隱患進(jìn)行處理，避免火災(zāi)的發(fā)生，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)高層建筑火災(zāi)的預(yù)警。

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作者：郗文 劉皓然 單位：宿州學(xué)院信息工程學(xué)院