應對孤島形勢的樓宇智能報警系統研究與設計

符 浩，楊碩林

(1.臨沂技師學院，山東 臨沂 276000；2.山東農業工程學院 機械電子工程學院，山東 濟南 250100)

0 引言

隨著電子技術(尤其是計算機技術)和網絡通信技術的發展，社會高度信息化，在建筑物內部應用信息技術、古老的建筑技術和現代的高科技相結合，產生了樓宇智能化。樓宇智能化采用計算機技術對建筑物內的設備進行自動控制，對信息資源進行管理，為用戶提供信息服務，是建筑技術適應現代社會信息化要求的結晶[1-3]。樓宇智能化問題一直是研究的熱點，王占亮[4]對智能樓宇中的火災自動報警系統分析，以智能樓宇中的火災自動報警系統為中心點展開討論，探討火災自動報警系統在智能樓宇中的實際應用與具體功能；王敏達[5]設計系統采用火災探測報警、火災信息傳輸和報警消防聯動控制等自動化技術，以某高校教學樓為分析對象，采用區域報警系統和集中報警系統，選擇相應的火災探測器和火災報警控制器等相關部件，詳細設計了聯動部分的防火卷簾門的電氣控制和安裝，以達到樓宇消防報警自動化的效果；肖艷[6]提出把消防自動報警系統納入到現代建筑智能化系統中，提高樓宇自動化水平，迎合當前通過樓宇自控技術實現更多更高的要求的需要，是符合世界發展潮流的，也是當前發展的一個緊迫問題。總體而言，樓宇控制的迅速智能化研究越來越深入。

現如今物聯網技術處于較為成熟階段，在農業、工業上廣泛應用，且新一代信息技術帶來信息處理效率快速提升，應用在樓宇技術中，特別是在火災、入室搶劫等無法與外界取得聯系的情況中是可行的。然而，現有的樓宇智能化能監測樓宇內照明、煙火報警、消防、門禁等情況，防止意外發生，但當出現火災時，很多單戶或者樓宇的電力系統都被破壞，正常檢測系統無法正常運作，樓宇或者住戶內人員與外界無法取得聯系，特別是火災情況下，存活者活動范圍縮小受限以及可使用與外界聯系的功能物體減少，在時間就是生命的理念下，早一點取得與外界聯系是非常重要的；另外在單戶出現入室搶劫等危險情形下，一些基本的求救聯系方式很難得到使用，如何借助家用設備巧妙聯系到外界，并傳達自己的危險情形，也是當代樓宇智能化需要考慮的問題。

1 設計思路

針對樓宇內出現火災時，很多單戶或者樓宇的電力系統都被破壞，正常檢測系統無法正常運作，樓宇或者住戶內人員與外界無法取得聯系等情況，形成孤島狀態，本著最大限度保障樓宇內戶主的生命財產安全的角度，對現有樓宇智能化系統及災害隱患種類進行梳理分析。

(1)針對樓宇災害種類，電力系統完整情況下，完整細化樓宇智能化下與外界取得聯系的關鍵手段與方式，分類梳理各種手段與方式的信息鏈，以及各種形式下危險情況與信息鏈接點的傳遞方式，處理好物聯網媒介之間的關系。

(2)針對災害破壞形式，梳理電力系統破壞后信號失聯形式，建立起危險情況下信息鏈接點斷開后的可行性重鏈接的方式，即在斷點位置設置二次鏈接功能或裝置，信息傳遞介入結點預先設置在危險形式破壞以外的結點上，保證求救、救急等輸出信號的安全、有效、巧妙的導出。

2 系統構建

樓宇智能系統設計框架結構包括樓宇、單戶報警器、總服務器、單戶路由器，樓宇中每單元戶內均安裝有單戶報警器，單戶報警器可通過戶內有線線路與戶內直接開關裝置連接，物聯直接線路的中間媒介為單戶路由器，戶內設備組主要包括戶主手機、電器設備、語音設備等，單戶報警器以戶行或者戶列為單位設置有有線控制或者無線控制的單元開關，單元開關之間并聯連接，單元開關通過總分連接與總開關連接，總分連接的形式為有線或者無線形式，總開關設置在總服務器上，總服務器也設置有被總開關控制的總報警器；戶內設備組通過單戶路由器與單戶報警器之間形成物聯網，戶內設備通過自定義輸入進行物聯網控制的信息介入，自定義輸入形式主要包括：數字密碼、動作密碼、語音密碼，通過物聯網中的無線形式的物聯直接線路與單戶報警器連接，通過物聯網中的無線形式的物聯間接線路與總分連接無線形式的接點連接；單戶路由器內主要設置有信號接收器、信號發射器、存儲芯片，存儲芯片主要包含主戶芯片與聯系戶芯片，主戶芯片內預設存儲有自定義輸入的基本信息，總服務器內也設置有信號接收器、信號發射器、存儲芯片。

3 系統實施

實施案例一，電力系統完整信息傳輸如圖1所示，電力系統完整情況下。

圖1 電力系統完整信息傳輸

步驟一：通過對戶主手機、電器設備、語音設備的設置，數字密碼(手機設備)、動作密碼、語音密碼等自定義輸入的信息通過單戶路由器中信號接收器接收。

步驟二：接收的信息與內存儲芯片中主戶芯片內預設的自定義輸入的信息進行比對，是否一致。

步驟三：如果一致，信號發射器發出信號，通過無線連接形式，找到對應所述戶主設備的線路接點，控制對應接點API(N1)的單元報警器報警，并通過總分線路連接到接點API(T1)，控制所述總開關打開，使得總服務器也收到報警提醒；如果不一致，信號發射器發出信號，通過無線連接形式，反饋給所述戶主設備進行錯誤提示。

步驟四：將信號傳遞信息(時間、位置等)的數據儲存在所述內儲芯片中，以備檢查。

實施案例二，電力系統不完整信息傳輸如圖2所示，電力系統不完整情況下，分為兩種形式。

圖2 電力系統不完整信息傳輸

第一種形式—當戶電力系統損壞，A戶路由器斷開連接，A戶的戶主設備無線連接的物聯網系統斷開連接。

步驟一：A戶路由器斷開連接，實時相互連接的B戶路由器的信號接收器接收到斷開信號,對應A戶單元報警器接點API(N1)不能使用。

步驟二：B戶路由器的內存芯片接收信號并工作，轉移無線連接與A戶物聯網搭接上，A戶物聯網自動切換連接到信號比較強的B戶路由器API接點(N1)上，形成修復連接。

步驟三：由于B戶路由器的內存芯片中包含只讀信息的聯系戶芯片(內含A戶預設的自定義輸入的信息)，以此實施案例一的操作：電力系統完整情況下的數據傳遞路線，但最后報警的為B戶單元報警器。

第二種形式—樓宇單元內的電力系統損壞，A戶、B戶路由器均斷開連接，A戶、B戶及相互間的戶主設備無線連接的物聯網系統斷開連接。

步驟一：A戶、B戶路由器均斷開連接，A戶、B戶及相互間的戶主設備無線連接的物聯網系統斷開連接，總服務器的信號接收器與分支路由器的無線信號連接全斷開，對應A戶、B戶的單元報警器接點API(N1)均不能使用。

步驟二：總服務器的信號接收器接收全斷開信息，并傳遞給總內儲芯片。

步驟三：總內儲芯片識別全斷開信息，通過信號發射器發出信號，接入總分線路接點API(T2)上，控制總開關閉合。

步驟四：總報警器報警提示，并將發生時間等信息存儲在總內儲芯片中。

4 結語

本研究設計基于智能化樓宇的基本要求：有完整的控制、管理、維護和通信設施，便于進行環境控制、安全管理、監視報警。系統具有信息處理、結點轉移功能，而且信息范圍不只局限于單元、樓棟、整體建筑物內，應該能在安全與不安全的孤島單位之間進行。本研究了應對孤島形式下的樓宇物聯網智能報警系統，用戶可以通過預先設計的基于家用設備物聯網，配合戶內路由器形成無法移動等緊急情況下的報警提醒，形成孤島式斷聯局面，一方面設置有預轉移修復連接接點，與信號較強的別戶路由器建立報警控制聯系；另一方面，設置全斷開式信號檢測接點，直接控制總報警器報警。有效完成戶內路由器形成無法移動等緊急情況下的報警提醒，在時間上、效率上最大限度地保障樓宇內住戶的生命財產安全。