無線復合技術在火災自動報警系統中的應用研究

摘要：隨著自動檢測技術的不斷完善，火災自動報警系統得到了廣泛的應用。然而，與傳統報警系統設計模式不同，無線復合技術由于其信號穩定、不受場地、訊號限制、安裝簡便等特征而受到廣泛的關注，尤其是在舊有建筑防火系統改造中發揮了不可忽視的作用。本文針對上述背景，以射頻識別為基本技術手段對火災自動報警系統中的無線復合技術進行開發與應用，旨在能夠為后續的相關研究與技術落地提供必要基礎與指導性意見。

關鍵詞：火災；自動報警系統；無線符合技術；應用研究

隨著現代城市化的不斷發展，建筑密度及建筑內部空間人均分布逐年提升，這對于建筑自身的火災防范提出了更高要求。就火災安全防范及其規避的基本原則而言“早發現，早處置”是客觀降低人民生命與財產損失的唯一途徑?；谏鲜霰尘芭c要求，自動或者報警系統得到了廣泛的關注與應用。從設計與施工實踐的角度來看，自動報警系統需要形成較高的敏感度與準確度，在火災的早期預警、噴淋系統聯合應用等方面發揮著不可替代的作用。然而，傳統的火災自動報警系統布線麻煩、點位設計復雜、中心處理器相應不佳等現象時有發生，且在火災發生的過程中有可能由于線路的損傷而使其失去應用的功能及作用。

針對這一背景與現狀，大量的專家學者認為通過無線傳輸方式形成新的火災自動報警體系是一種有效的解決途徑。其不僅能夠形成更為靈活的點位布置，且能夠在布線、成本、可靠性等方面存在一定的優勢。近年來，針對無線方式的系統連接模式設計與應用也常有報道。從實踐的角度來看，此種模式取得了一定的成績，基本連接方式與應用范疇也形成了一定的結論。下一步，采用何種設計方式能夠進一步保障數據傳輸的準確性成為了研究的重點。

一、無線復合技術原理及其設計

從上述的研究背景中我們不難發現，針對無線復合技術構建的火災自動報警系統的數據傳輸安全與穩定性是其構建與實際應用的基礎。本文認為通過射頻識別的方式能夠對不同設備終端形成有效區分，故而提供更為可靠的無線傳輸模式。

此方法采用低功耗、小型化的CC1110芯片設計開發，技術上采用先進的RFID技術組建高層民用建筑火災環境監測監控系統。系統在采集終端利用無線傳感器網絡和射頻識別技術對環境信息進行采集和識別，并將數據發送給分站接入節點，分站接入節點通過串口或無線傳輸將數據送入上位機，上位機軟件采用C/S架構相結合的技術允許任何一臺連接入網的客戶端通過賬號查看所測點環境的實時信息。同時，上位機軟件對環境的實時信息進行識別、判斷和報警。在實際的設計過程中分為三個部分，即終端部分、傳輸部分以及中心部分。

終端部分：主要由數據采集模塊、數據傳輸模塊所構成。其中采集模塊按照消防及火災防范的基本方法與要求分為濕度傳感器、煙霧傳感器等。同時預留2個傳感器結構，在后續的技術升級及要求提升過程中予以應用。輸出傳輸模塊則主要以射頻芯片為構建核心，配合包括電源、晶振模塊、天線等附屬設施形成有效的無線數據發送模式。

傳輸部分：此部分設計是本文研究的重點。在實際的構建過程中，為了進一步提升無線復合數據傳輸效率，采用分站接入點的方式來加以構建。分站接入節點由RS232串口模塊、無線通信模塊及其他外圍電路、電源模塊組成。分站節點利用RFID識別將無線接收到的各個傳感器終端發來的數據，通過rs232串口發送到軟件服務器進行處理。本系統軟件設計在開發環境VS2012下完成，其主要任務是能夠實現識別高層建筑火情的可編程控制，對高層建筑的火警進行實時監控和報警，設計采用模塊化編程，通信協議為自定義。軟件設計包括初始化模塊、傳感器模塊、無線通信模塊三部分。

中心部分：中心部分主要是對不同終端所傳輸的數據進行匯聚，并采用C/S構建形成有效的可視化與可查詢模式，通過此種模式夠的構建一方面能夠形成火災事故與具體點位的自動報警，通過系統內部預設的參數闕值與檢測上傳數值進行比對，提出報警層級。與此同時，在層級建設方面利用射頻模式對點位進行區別。當報警等級不高時可以配合視頻監控檢驗與人工檢驗的方式來進行校正。

二、無線復合技術在系統中的應用效果分析

在自動火災報警系統的建設過程中，其數據的穩定性及實時性是形成系統有效性的關鍵因素。尤其是在無限復合技術應用的過程中，其無線信號強弱與可達性成為了關鍵。針對上述問題，本文在實際搭建系統設備的基礎上對相關應用參數進行試驗論證與分析，并旨在對其應用效果進行評價與分析，具體內容如下：

第一，針對數據傳輸有效性的效果分析。所謂的傳輸有效性是指在數據傳輸過程中的數據全面性，包括不同監控建個的數據系統以及單數據包內的數據完整性等兩個方面。為了切實模擬實際工況情況，本文在實驗的過程中分別設定了50、100、200三個煙霧體積分數水平以及20、30、40、50℃等四個溫度水平。在不同水平的測試下其數據有效性與傳統有線連接方式相比均無顯著差異，并均在99%以上。說明其數據傳輸有效性效果良好。

第二，針對數據傳輸實時性的效果分析。所謂的時效性主要是指數據獲取建個以及實際上傳所需要的時間差別。在實際的測試過程中設定間隔周期為10s，在經過1h（360組）試運行后，其數據差異化絕對值加權為97s，平均時效性差異為0.27s，符合時效性的相關規范。

第三，針對數據傳輸穩定性的效果分析。所謂的穩定性主要是指墻體、距離等參數對相關數據的傳輸效果的影響。以上文確定的標準時效性闕值為參考，其無線傳輸的最遠距離為323m（無遮擋），最大穿墻距離（無縫隙）12.9m，實際工況下（建筑內部），最大傳輸距離為119m，上述參數均反映該系統能夠滿足建筑內火災自動報警系統的數據傳輸要求。

第四，針對數據傳輸安全性的效果分析。當漸發型火災發生時，無論是何種連接方式的火災自動報警系統，其有效率均超過95%，二者并不存在顯著的安全性差異。因此，所謂的安全性差異主要表現為爆發性火災方面，由于其瞬發性會對線路行程破壞，故而影響數據的正常傳輸。在此種模式下，無線復合技術表現出其應用的優勢。在仿真測試中我們發現，傳統有線傳輸在此種模式下的有效率僅為72%左右，而無線復合技術應用下的火災自動報警系統則依舊可以保持在90%以上。故而，在安全性效果層面無線復合技術具有顯著的優勢。

本文從技術需求、無線復合自動火災報警系統設計及其使用效果等三個方面展開研究，旨在為后續的實際建設提供必要助力。

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作者簡介：馬海兵（1989），男，漢族，河北保定望都縣人，本科，設計員，助理工程師，主要研究方向：電氣工程技術。