基于無線網絡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、榆樹市住房和城鄉建設局，吉林榆樹 130400）

隨著社會水平的不斷進步，都市化建設進程進入發展快速期，人們生活質量不斷提升，與此同時人們對火災隱患也放松了警惕。目前，都市建筑火災已成為全球破壞力和影響力極強的災難之一，隨著經濟的提升和都市化建設的快速增長，高層、地下建筑和大型綜合性建筑日趨增多，火災發生的數目及其造成的損失呈逐年上升的趨勢，火災撲救難度也逐漸增大。所以，我們將運用現在所學的理論和知識在目標區域內構建一個穩定的智能防火報警系統，在火災產生的早期實時發出報警信號，使人們盡可能提前意識到火災的到來，進而對火災做出應對。

基于無線網絡的煙霧及溫度信號報警中無線網絡技術的運用，在很大的程度上展示出了我國消防事業的不斷優化與完善。伴隨互聯網技術的持續變革與發展，基于無線網絡的煙霧及溫度信號報警系統能夠依據災情發生的實際環境迅速做出反應。

1 火災自動報警系統介紹

火災是一個復雜的物理變化和化學反應的過程。如圖1 所示，火災的發展通常都要經歷四個階段:早期、陰燃、火焰和放熱，最后隨著燃燒物耗盡而熄滅。

火災發生時，安裝在保護區域現場的火災探測器，將火災產生的煙霧、熱量和光輻射等火災特征參數轉變成電信號，經數據處理后，將火災特征參數信息傳輸至火災報警控制器；或者直接由報警控制器做出火災預警判斷，將報警信息傳輸至火災報警控制器。火災報警控制器在接收到探測器的火災特征參數信息或報警信息后經報警判斷確認、顯示相應探測器的位置，記錄火災報警時間。火災自動報警系統的組成如圖2 所示。

圖1 火災的發展過程

圖2 火災自動報警系統的組成

2 國內煙霧及溫度信號報警系統的不足之處

當今世界上現代化建筑規模同數年前相比增漲了數十倍，城市內高樓聳立，一旦發生火災，其造成的損失將不堪設想，因此煙霧報警系統便成為預警設備中的關鍵設備之一，它可以間接的減小火災對財務及人身安全的危害。煙霧報警器能夠在火災發生的初期，通過感測周圍環境內煙霧和溫度的變化從而判斷是否超過設定的閾值，如果超過設定值會通過傳達電信號啟動蜂鳴器，提示人們提防火災的發生。

我國的煙霧報警體系的轉變經歷了從無到有，從個體到遍及的進程，智能化水平也隨之提高。傳統的火警自動報警系統是在某一地區內用火警探測器、供電線和信號線構成的一個有線防火系統，由火警探測器來探測火災參數，當測量出的參數值到達或跨越設定的閾值，探測器發出報警信號。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域為主，如果采用傳統的有線連接的火災報警系統，就極大地增加了建筑物之間的布線復雜度，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雜工程。

表1 無線通信技術的比較

3 無線網絡煙霧及溫度信號報警系統的組成

基于無線網絡的火災報警系統由以下三個部分組成：消防中心的監控站、無線信號傳送、用戶進行報警的消防子站，共同組成了無線網絡監控系統。消防指揮中心站是通過無線網絡監控的總中心，可以實現對所有用戶子站的實時監控。用戶子站可以最早的將報警信產送至消防指揮中心。基于無線網絡的城市消防自動報警系統用戶的最大容納量較多，無線網絡所覆蓋的范圍極廣。

4 四種無線通信技術的比較

由表1 可以看出，與其它無線通信技術相比，Zigbee 無線通信技術的應用更適用于生活中，既可以應用于監測又可以應用于控制，占用系統資源相對來說十分小，電池壽命也遠超過于其他三種技術，傳輸距離適中，具有價格低廉，耗能低，穩定性好等優點，所以十分適用于報警系統中，若將Zigbee 無線通訊技術與火災報警系統相結合，省去繁雜的布線并增加了遠程監控的功能，其應用將十分廣泛。

5 基于無線網絡的煙霧及溫度信號報警系統的特點

我國的火災報警系統技術是以智能化方向為主的發展趨勢，這使人們對火災報警系統技術功能的要求不斷提高，隨著其可靠性不斷增高，工程適應性不斷增強，也越來越順應時代的發展。傳統的火災探測器是基于電信號通過信號線進行有線傳輸，無線網絡報警技術作為新興技術，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的空缺，同時省去了建筑內復雜的走線，節省了安裝成本，并且其安全性高，功耗低，網絡容量大，不需要繁雜的線路連接。基于無線網絡技術的火災探測系統，安裝方便，因此適用于各種場所，如學校、醫院、敬老院、圖書館、計算機房以及住宅的住戶內等。同時，也可以為個人用戶使用。本產品可以通過手機終端進行遠程監控，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定，用來適應更多的環境。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對人們的危害。

6 煙霧及溫度信號報警系統的設計流程

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

7 結論

伴隨著我國火災自動報警系統不斷邁向網絡化并且不斷完善，基于無線網絡的火災自動報警系統能夠及時、準確并且真實地了解到火災發生的地點以及實時狀況，同時使火災自動報警系統的應用和管理更加可靠且簡潔。基于無線網絡的火災自動報警系統的應用可以迅速并且準確地預防火災的發生，同時有利于預防火災造成不良后果的進一步惡化，進而創造出更為安全的生活環境。雖然當前來講我國還沒有比較完善的火災報警系統，但在某種程度上，基于無線網絡的火災報警系統已經成為完善消防工作的重要任務。