CN103949031A - 基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统及其工作方法，该系统包括数据处理中心、多个消火栓信号采集部分、无线传感网络系统和多个消防水泵控制部分。本发明的技术方案将物联网系统的嵌入式技术、Zigbee无线通信技术以及消防水泵联动控制系统的基本流程结合起来，解决了消防报警信号通过无线网络传输方式到达消防水泵控制室，实现消防水泵的自动化控制操作的问题，使得消防水泵联动控制管理朝着智能化方向发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于无线传感网络通信技术的消防水泵联动控制系统及其工作方法，具体涉及一种基于Zigbee无线网络的综合应用技术，以实现消防水泵联动控制智能化管理功能。
背景技术
物联网指的是将各种信息传感设备如微纳传感器、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，这其中包括无线传感网络技术，实现人与物，物与物的信息传递和交换，并最终实现智能化的决策和管理。
随着我国现代化建设步伐的加快，在现代高层建筑中都设有火灾自动报警联动系统，消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统，其中消火栓灭火系统是高层建筑中最重要的组成部分。当出现火灾发生时，手动按下消火栓按钮，以便及时向消防水泵控制室发送消火栓工作信号和启动消防水泵。而这一工作流程目前都是通过有线传输数据信号和控制水泵进行启动和停止的。这就存在一定的弊端，如线路老化，出现断裂，使得信号无法及时发送至水泵控制中心，以至于无法启动水泵正常工作，耽误灭火最佳时机，从而造成巨大的人员财产损失。因此，如何能够高效、准确快速将报警信号和启动水泵信号发送至各个控制模块进行实时响应是当前急需要解决的问题。这样基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统开发研究就是在此背景下完成的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种管理方便、自动化程度高、基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统。
本发明还提供了基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统的工作方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，包括数据处理中心、多个消火栓信号采集部分、无线传感网络系统和多个消防水泵控制部分，其中，
所述数据处理中心用于接收、分析和处理信息，并根据信息内容发送相应指令；
所述消火栓信号采集部分用于收集火灾报警信息并传输给所述数据处理中心，和/或根据所述数据处理中心发送的指令进行相应操作；
所述无线传感网络系统用于建立无线通信网络；
所述消防水泵控制部分用于根据所述数据处理中心发送的指令进行启动或停止消防水泵的操作，和/或向所述数据处理中心传输消防水泵的状态信息。
进一步地，所述消火栓信号采集部分包括消火栓压力开关、消火栓控制器和消火栓Zigbee通信终端节点，所述消火栓压力开关与所述消火栓控制器连接，所述消火栓控制器通过RS232接口与所述消火栓Zigbee通信终端节点连接。
进一步地，所述无线传感网络系统包括Zigbee协调器节点和Zigbee路由节点，所述Zigbee协调器节点通过RS232接口与所述数据处理中心连接。
进一步地，所述数据处理中心采用ARM11架构的S3C6410芯片作为中央数据处理单元，并通过RS232接口与Zigbee协调器节点进行数据交互。
进一步地，所述消防水泵控制部分包括消防水泵、消防水泵控制器和消防水泵Zigbee通信终端节点。
进一步地，还包括GPRS模块，所述数据处理中心通过短信将报警信息发送给手机移动终端。
进一步地，还包括视频图像采集部分，所述视频图像采集部分包括多个通过USB接口与所述数据处理中心连接的USB摄像头。
进一步地，还包括Internet网络或3G网络模块。
本发明还提供一种基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统的工作方法，包括：
(1)当火灾发生时，工作人员按下消火栓压力开关，与其连接的消火栓控制器便产生火灾报警信号，并通过RS-232接口传输给消火栓Zigbee通信终端节点，然后通过Zigbee路由节点中转到达Zigbee协调器节点，最后经由RS-232接口到达数据处理中心，并由数据处理中心对该火灾报警信号进行解析处理，如果收到的信息表示有火灾情况发生，则通过Zigbee协调器节点向消防水泵控制部分的消防水泵Zigbee通信终端节点发送启动消防水泵的控制命令；
(2)当消防水泵控制部分接收到启动消防水泵的控制命令后，消防水泵控制器立即执行启动消防水泵的操作，一旦成功启动消防水泵，消防水泵控制部分将消防水泵的工作状态通过消防水泵Zigbee通信终端节点发送至Zigbee协调器节点，并最终到达数据处理中心；
(3)当数据处理中心获得消防水泵正常运行的状态后，向消火栓信号采集部分的消火栓Zigbee通信终端节点发送消防水泵启动正常的指示灯点亮操作命令，以便消火栓信号采集部分所在位置能够准确显示消防水泵启动的指示灯点亮状态；
(4)与此同时，如果成功启动消防水泵，数据处理中心通过GPRS模块向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为具体某一消防水泵启动正常信息；反之，如果无法成功启动消防水泵，则向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为具体某一消防水泵无法启动信息；另外，视频图像采集部分捕获消防水泵运行情况的视频数据，并传输给数据处理中心，这样工作人员就可以利用手机移动终端或PC机的浏览器通过Internet网和3G网络对消防水泵工作现场进行远程视频画面浏览，或者实时进行远程控制消防水泵的启动或停止操作。
与现有技术相比，本发明的技术方案将物联网系统的嵌入式技术、Zigbee无线通信技术以及消防水泵联动控制系统的基本流程结合起来，解决了消防报警信号通过无线网络传输方式到达消防水泵控制室，实现消防水泵的自动化控制操作的问题，使得消防水泵联动控制管理朝着智能化方向发展。
本发明的技术方案具体实现以下几个方面的功能：
(1)完成启动消防水泵操作；
(2)当成功启动消防水泵时，通过Zigbee无线传感网络系统向所在的消火栓发出成功启动消防水泵的指示灯控制命令，以便消火栓所在位置能够准确显示消防水泵启动的指示灯点亮状态；
(3)实时进行短信报警通知工作人员有火警发生；
(4)工作人员可以利用手机移动终端或者PC机通过Internet网和3G网络对消防水泵工作现场进行远程视频画面浏览；
(5)工作人员可以利用手机移动终端或者PC机通过Internet网和3G网络进行远程控制消防水泵的启动和停止操作。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统包括数据处理中心、多个消火栓信号采集部分、无线传感网络系统和多个消防水泵控制部分。
数据处理中心用于接收、分析和处理信息，并根据信息内容发送相应指令。数据处理中心为ARM嵌入式平台，它采用ARM11架构的S3C6410芯片作为中央数据处理单元，并通过RS232接口与Zigbee协调器节点进行数据交互。
消火栓信号采集部分用于收集火灾报警信息并传输给数据处理中心，和/或根据数据处理中心发送的指令进行相应操作，消火栓信号采集部分包括消火栓压力开关、消火栓控制器和消火栓Zigbee通信终端节点，消火栓压力开关与消火栓控制器连接，消火栓控制器通过RS232接口与消火栓Zigbee通信终端节点连接。
无线传感网络系统用于建立无线通信网络，无线传感网络系统包括Zigbee协调器节点和Zigbee路由节点，Zigbee协调器节点通过RS232接口与数据处理中心连接。
消防水泵控制部分用于根据数据处理中心发送的指令进行启动或停止消防水泵的操作，和/或向数据处理中心传输消防水泵的状态信息。消防水泵控制部分包括消防水泵、消防水泵控制器和消防水泵Zigbee通信终端节点。
在一优选实施例中，本发明的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统还包括GPRS模块，数据处理中心通过短信将报警信息发送给手机移动终端。在一优选实施例中，本发明的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统还包括视频图像采集部分，视频图像采集部分包括多个通过USB接口与数据处理中心连接的USB摄像头。在一优选实施例中，本发明的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统还包括Internet网络或3G网络模块。
具体来讲，当无线传感网络系统的Zigbee协调器节点建立无线通信网络后，多个消火栓信号采集部分所包含的每个消火栓Zigbee通信终端节点通过Zigbee路由节点中转后，分别加入Zigbee协调器节点所建立的无线通信网络。同时，多个消防水泵控制部分所包含的每个消防水泵Zigbee通信终端节点也加入Zigbee协调器节点所建立的无线通信网络。一旦成功建立无线通信网络，每个消火栓Zigbee通信终端节点和每个消防水泵Zigbee通信终端节点都可以发送数据信息到Zigbee协调器节点，也可以接收从Zigbee协调器节点发送过来的数据信息。
当火灾发生时，工作人员按下消火栓压力开关，消火栓控制器便产生火灾报警信号，并通过RS-232接口传输给消火栓Zigbee通信终端节点，然后通过Zigbee路由节点中转到达Zigbee协调器节点，最后再由RS-232接口到达ARM嵌入式平台中的中央数据处理单元进行解析处理。
中央数据处理单元接收由Zigbee协调器节点通过RS-232接口发送过来的各处消火栓控制器的数据，如果消火栓控制器A发送过来的数据编号为“0X0A”，则可以判断消火栓A处有火灾情况发生，则将立即通过Zigbee协调器节点向消防水泵1所在的消防水泵Zigbee通信终端节点发送启动消防水泵1的操作命令。当消防水泵1所在的消防水泵Zigbee通信终端节点接收到由Zigbee协调器节点通过RS-232接口发送过来的启动消防水泵1的控制命令后，消防水泵控制器控制消防水泵的操作。例如，如果发送过来的控制命令数据信息编号为“0X0101”，则表示消防水泵1启动操作，反之，控制命令数据信息编号为“0X0100”，则表示消防水泵1停止运行操作。另外消防水泵1的消防水泵Zigbee通信终端节点还将消防水泵1的启动或者停止的状态信息发送至Zigbee协调器节点，并最终到达中央数据处理单元。
一旦消防水泵1启动正常，则向消火栓A所在的消火栓Zigbee通信终端节点发送消防水泵1启动正常的指示灯点亮操作命令。与此同时，如果成功启动消防水泵1，则通过GPRS模块向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为消防水泵1启动正常信息，反之，如果无法成功启动消防水泵1，则向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为消防水泵1无法启动信息。另外，视频图像采集部分的摄像头可以实时捕获每个消防水泵的运行情况，然后通过USB线缆传输给中央数据处理单元进行解析处理，这样工作人员就可以利用手机移动终端或PC机的浏览器通过Internet网和3G网络实时看到各个消防水泵的运行视频画面，或者实时进行远程控制消防水泵的启动或停止操作。
本发明还提供了基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统的工作方法，包括：
(1)当火灾发生时，工作人员按下消火栓压力开关，与其连接的消火栓控制器便产生火灾报警信号，并通过RS-232接口传输给消火栓Zigbee通信终端节点，然后通过Zigbee路由节点中转到达Zigbee协调器节点，最后经由RS-232接口到达数据处理中心，并由数据处理中心对该火灾报警信号进行解析处理，如果收到的数据信息编号为“0X0A”，则表示有火灾情况发生，则通过Zigbee协调器节点向消防水泵控制部分的消防水泵Zigbee通信终端节点发送启动消防水泵1的控制命令；
(2)当消防水泵控制部分接收到启动消防水泵1的控制命令例如数据信息编号为“0X0101”，则表示启动消防水泵1操作，消防水泵控制器立即执行启动消防水泵1的操作，一旦成功启动消防水泵1，消防水泵控制部分将消防水泵的工作状态通过消防水泵Zigbee通信终端节点发送至Zigbee协调器节点，并最终到达数据处理中心；
(3)当数据处理中心获得消防水泵正常运行的状态后，向消火栓A的消火栓Zigbee通信终端节点发送消防水泵1启动正常的指示灯点亮操作命令，例如数据信息编号为“0X0A01”，以便消火栓信号采集部分所在位置能够准确显示消防水泵1启动的指示灯点亮状态；
(4)与此同时，如果成功启动消防水泵1，数据处理中心通过GPRS模块向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为消防水泵1启动正常信息；反之，如果无法成功启动消防水泵1，则向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为消防水泵1无法启动信息；另外，视频图像采集部分捕获消防水泵运行情况的视频数据，并传输给数据处理中心，这样工作人员就可以利用手机移动终端或PC机的浏览器通过Internet网和3G网络对消防水泵工作现场进行远程视频画面浏览，或者实时进行远程控制消防水泵的启动或停止操作。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，包括数据处理中心、多个消火栓信号采集部分、无线传感网络系统和多个消防水泵控制部分，其中，
所述数据处理中心用于接收、分析和处理信息，并根据信息内容发送相应指令；
所述消火栓信号采集部分用于收集火灾报警信息并传输给所述数据处理中心，和/或根据所述数据处理中心发送的指令进行相应操作；
所述无线传感网络系统用于建立无线通信网络；
所述消防水泵控制部分用于根据所述数据处理中心发送的指令进行启动或停止消防水泵的操作，和/或向所述数据处理中心传输消防水泵的状态信息。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，所述消火栓信号采集部分包括消火栓压力开关、消火栓控制器和消火栓Zigbee通信终端节点，所述消火栓压力开关与所述消火栓控制器连接，所述消火栓控制器通过RS232接口与所述消火栓Zigbee通信终端节点连接。
3.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，所述无线传感网络系统包括Zigbee协调器节点和Zigbee路由节点，所述Zigbee协调器节点通过RS232接口与所述数据处理中心连接。
4.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，所述数据处理中心采用ARM11架构的S3C6410芯片作为中央数据处理单元，并通过RS232接口与Zigbee协调器节点进行数据交互。
5.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，所述消防水泵控制部分包括消防水泵、消防水泵控制器和消防水泵Zigbee通信终端节点。
6.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，还包括GPRS模块，所述数据处理中心通过短信将报警信息发送给手机移动终端。
7.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，还包括视频图像采集部分，所述视频图像采集部分包括多个通过USB接口与所述数据处理中心连接的USB摄像头。
8.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统，其特征在于，还包括Internet网络或3G网络模块。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的基于无线传感网络的消防水泵联动控制系统的工作方法，包括：
(1)当火灾发生时，工作人员按下消火栓压力开关，与其连接的消火栓控制器便产生火灾报警信号，并通过RS-232接口传输给消火栓Zigbee通信终端节点，然后通过Zigbee路由节点中转到达Zigbee协调器节点，最后经由RS-232接口到达数据处理中心，并由数据处理中心对该火灾报警信号进行解析处理，如果收到的信息表示有火灾情况发生，则通过Zigbee协调器节点向消防水泵控制部分的消防水泵Zigbee通信终端节点发送启动消防水泵的控制命令；
(2)当消防水泵控制部分接收到启动消防水泵的控制命令后，消防水泵控制器立即执行启动消防水泵的操作，一旦成功启动消防水泵，消防水泵控制部分将消防水泵的工作状态通过消防水泵Zigbee通信终端节点发送至Zigbee协调器节点，并最终到达数据处理中心；
(3)当数据处理中心获得消防水泵正常运行的状态后，向消火栓信号采集部分的消火栓Zigbee通信终端节点发送消防水泵启动正常的指示灯点亮操作命令，以便消火栓信号采集部分所在位置能够准确显示消防水泵启动的指示灯点亮状态；
(4)与此同时，如果成功启动消防水泵，数据处理中心通过GPRS模块向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为具体某一消防水泵启动正常信息；反之，如果无法成功启动消防水泵，则向工作人员的手机移动终端发送报警短信信息，短信内容为具体某一消防水泵无法启动信息；另外，视频图像采集部分捕获消防水泵运行情况的视频数据，并传输给数据处理中心，这样工作人员就可以利用手机移动终端或PC机的浏览器通过Internet网和3G网络对消防水泵工作现场进行远程视频画面浏览，或者实时进行远程控制消防水泵的启动或停止操作。
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