CN106875615A - 火灾预警与主动疏导物联网及预警、疏导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火灾预警与主动疏导物联网及预警、疏导方法，该物联网包括监测模块、通信模块、综合管理模块、室内定位模块和智能终端；监测模块用于监测相应位置的参数信息；通信模块用于将监测模块的参数信息发送给综合管理模块；综合管理模块用于接收监测模块传输的相关信息并对其处理，并根据选择是否向智能终端发送疏散信号；室内定位模块用于实时定位智能终端所在室内位置；智能终端设置有疏散指引模块，用于室内导航、室内地图显示、疏散指引以及离线地图下载。本发明利用手机等智能终端上的APP功能，对火灾进行预警和提供逃生路线，相比传统的火灾提醒装置，使用更加方便，更利于安全有效的疏导。

Description

火灾预警与主动疏导物联网及预警、疏导方法

技术领域

本发明属于消防安全领域，尤其涉及一种火灾预警与主动疏导物联网及预警、疏导方法。

背景技术

目前市场上所有的和使用的火灾报警系统可以分成两类，传统火灾报警系统和现代火灾报警系统，其中传统火灾报警系统仍被广泛使用。

从检测原理分析，传统的火灾报警系统一般采用单一的感温或感烟方式。感温探测器测量由于火灾而引起的环境温度的升高量或超过设定的报警阈值来启动报警；感烟传感器以光电感烟探测器和离子感烟探测器居多，火灾发生时会伴有大量的烟雾，当烟雾浓度超过设定的阈值时，则发出报警。

现有的报警系统存在一些问题，首先，火灾的发生是一个伴随着大量物理、化学反应的非线性动力学过程，这些单一的传感器仅仅探测火灾的一种特征，并没有考虑环境状况变化的多个因子，因此选择适当的报警阈值是不容易的。当报警阈值设置过低时，则会在香烟、烹饪烟雾、水蒸气等干扰下产生误报警；如果报警阈值设置过高，则会在有真正的火灾危险时不报警。无灾误报和有灾不报的问题屡屡发生。

其次，这种传统的单一的火灾报警系统不能联网，不能进行数据统计和实时在线监控，在火灾发生后，不能准确的知道到底是哪个点或者方位出现火灾，不能提供快速有效的处理和主动疏导。

现代火灾报警系统的发展趋势是智能化、多参数化和网络化。例如哈尔滨东方自动化设备有限公司DBE6000火灾报警控制系统，武汉光明仪表厂JB-TB-GM400型火灾报警系统，都是目前市场上最新的火灾报警系统。这些现代火灾预警系统具有一定的智能化，将温感和烟感相结合，可以进行联网控制，有自动和手动操作功能。当火灾发生后，可以根据系统所设定的阈值进行预警。这些火灾系统虽然具有一定程度的智能化，但是仍然存在一些缺陷。例如监测参数仍然不足，没有突破现有手段，火灾报警判断缺乏科学性，没有细致分析火灾发生的特性，以及火灾发生后无法提供主动疏导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火灾预警与主动疏导物联网及预警、疏导方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种火灾预警与主动疏导物联网，包括监测模块、通信模块、综合管理模块、室内定位模块和智能终端；

所述监测模块用于监测相应位置的参数信息；

所述通信模块用于将监测模块的参数信息发送给综合管理模块；

所述综合管理模块用于接收监测模块传输的参数信息并对其处理，判断是否向智能终端发送疏散信号；

所述室内定位模块用于实时定位智能终端所在室内位置；

所述智能终端设置有疏散指引模块，用于室内导航、室内地图显示和疏散指引。

一种基于火灾预警与主动疏导物联网的火灾预警及疏导方法，包括以下步骤：

步骤1、监测模块初始化，确定地址位置信息，判断系统是否正常，若正常则执行步骤2，否则重新启动系统；

步骤2、设置温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度的报警阈值；

步骤3、查看CO传感器、CO₂传感器是否有零点漂移，如果有漂移则进行传感器校准；

步骤4、实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度和烟雾浓度；

步骤5、满足下述两个条件中任一个则进行火灾预警：

(1)湿度和温度的变化差值连续20次大于设定阈值；

(2)CO、CO₂和烟雾浓度中任一浓度值连续10次大于设定阈值；

步骤6、智能终端接收到预警信息，根据室内位置以及火灾发生位置，规划逃生路线；

步骤7、继续实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度，若不满足预警条件则取消预警，并返回步骤4。

优选的，规划逃生路线的具体方法为：

第一步、根据现场实际地图建立现场环境模型图，并存储至智能终端，已知各个安全通道口和监测点的位置及检测的实时信息；

第二步、在系统报警状态下，计算定位人员与各个监测点的距离，确定距离最近的监测点为A点；

第三步、判断位置A点是否为报警状态，若A点为报警状态则标记该点位置，不计入路径规划，返回执行第二步，否则执行第四步；

第四步、每一个监测点都作为逃生路径的一个节点，通过Dijkstra算法，计算出A点到其余各个节点的最短距离，最终得出A点到各个安全通道口最短的路径；

第五步、判断各个最短路径中是否存在报警状态的节点，若存在报警状态的节点则忽略该条路径，返回执行第四步，否则执行第六步；

第六步、计算各个路径中的安全通道口的安全系数，每个安全通道口的安全系数＝路径距离/(人流量×CO浓度)；

第七步、得出安全系数最高的逃生路径，输出结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明利用手机等智能终端上APP功能，对火灾进行预警和提供逃生路线，相比传统的火灾提醒装置，使用更加方便，更利于安全有效的疏导；(2)本发明火灾预警报警系统是在经过充分研究、分析了火灾的特点与现有火灾探测技术的缺陷基础上，通过科学有效的多参数检测和以实验为依据的多传感器融合的阈值设定，不仅能快速准确的判断早期火情，并且根据火情的分布和扩散提供动态、安全的逃生线路；(3)本发明通过建立大规模的传感器无线智能物联网，实现监控节点的自组织联网，火灾发生时能够给出具体的失火点区域定位，并上报上级管理部门，可以随时扩充添加新的节点设备，数据实时在线传输；(4)本发明能够与现有安防设备通过标准接口对接，提供主动疏导和启动喷淋、通风设备等联动控制，可以将火灾风险和财产损失降低到最低。

具体实施方式

火灾的发生和发展过程是一类复杂的非平稳热力学过程。火灾过程一般经历吸热、热解、发烟、火焰扩散、全燃以及衰减六个阶段，各阶段燃烧产物的成分及其量值有明显的差异。

吸热阶段材料从外界吸取热量，当温度缓慢上升到热解温度时便进入热解阶段。此后材料表面处于不完全燃烧状态，释放大量的CO；不完全燃烧过程的持续使材料热量进一步聚集，导致材料局部发生完全燃烧，CO2开始产生，并伴随大量的烟雾，火灾进入发烟阶段，CO和CO2继续增加；扩散与全燃阶段既有越来越剧烈的完全燃烧又有不完全燃烧，因此产生大量的浓烟、火焰、热量，CO和CO2浓度继续增加；可燃物燃烧殆尽后，火灾进入衰减阶段，直至火灾过程结束。

本发明的一种火灾预警与主动疏导物联网，包括监测模块、通信模块、综合管理模块、室内定位模块和智能终端；

所述监测模块用于监测相应位置的参数信息；

所述通信模块用于将监测模块的参数信息发送给综合管理模块；

所述综合管理模块用于接收监测模块传输的参数信息并对其处理，判断是否向智能终端发送疏散信号；

所述室内定位模块用于实时定位智能终端所在室内位置；

所述智能终端设置有疏散指引模块，用于室内导航、室内地图显示和疏散指引。

进一步的，所述参数信息包括温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度和位置信息。

进一步的，所述监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块，所述CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器均与单片机相连，将监测到的信号传输给单片机，地址模块与单片机相连，将该监测模块所在位置信息传输给单片机。

进一步的，所述通信模块为无线通信模块。

进一步的，所述综合管理模块包括控制器、预警模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块，所述预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块均与控制器相连，在控制器的控制下工作，所述控制器接收监测模块传输的参数信息并进行处理，控制器与预警模块相连，控制预警模块发出预警信号，校准模块与控制器相连，对控制器接收到的信息进行校准，火势指示模块用于对火灾的严重情况进行指示，参数设定模块用于对传感器的参数进行设置。

进一步的，所述综合管理模块还包括逃生指示模块和继电器模块，逃生指示模块包括显示器和音箱，用于发出火灾预警信号，继电器模块用于启动喷淋和通风设备。

进一步的，所述室内定位模块包括定位器、WI-FI终端、定位服务器和内容服务器；

所述WI-FI终端用于周期性地发射WI-FI信号；

所述定位器用于收集WI-FI信号，将信息发送到定位服务器；

所述定位服务器用于根据WI-FI信号的ID和信号强度，计算位置信息；

所述内容服务器用于将位置信息发送给智能终端。

进一步的，所述疏导指引模块还用于离线地图下载。

本发明还提供一种基于火灾预警与主动疏导物联网的火灾预警及疏导方法，包括以下步骤：

步骤1、监测模块初始化，确定地址位置信息，判断系统是否正常，若正常则执行步骤2，否则重新启动系统；

步骤2、设置温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度的报警阈值；

步骤3、查看CO传感器、CO₂传感器是否有零点漂移，如果有漂移则进行传感器校准；

步骤4、实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度和烟雾浓度；

步骤5、满足下述两个条件中任一个则进行火灾预警：

(1)湿度和温度的变化差值连续20次大于设定阈值；

(2)CO、CO₂和烟雾浓度中任一浓度值连续10次大于设定阈值；

步骤6、智能终端接收到预警信息，根据室内位置以及火灾发生位置，规划逃生路线；

步骤7、继续实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度，若不满足预警条件则取消预警，并返回步骤4。

进一步的，规划逃生路线的具体方法为：

第一步、根据现场实际地图建立现场环境模型图，并存储至智能终端，已知各个安全通道口和监测点的位置及检测的实时信息；

第二步、在系统报警状态下，计算定位人员与各个监测点的距离，确定距离最近的监测点为A点；

第三步、判断位置A点是否为报警状态，若A点为报警状态则标记该点位置，不计入路径规划，返回执行第二步，否则执行第四步；

第四步、每一个监测点都作为逃生路径的一个节点，通过Dijkstra算法，计算出A点到其余各个节点的最短距离，最终得出A点到各个安全通道口最短的路径；

第五步、判断各个最短路径中是否存在报警状态的节点，若存在报警状态的节点则忽略该条路径，返回执行第四步，否则执行第六步；

第六步、计算各个路径中的安全通道口的安全系数，每个安全通道口的安全系数＝路径距离/(人流量×CO浓度)；

第七步、得出安全系数最高的逃生路径，输出结果。

本发明利用手机等智能终端上APP功能，对火灾进行预警和提供逃生路线，相比传统的火灾提醒装置，使用更加方便，更利于安全有效的疏导；通过建立大规模的传感器无线智能物联网，实现监控节点的自组织联网，火灾发生时能够给出具体的失火点区域定位，并上报上级管理部门，可以随时扩充添加新的节点设备，数据实时在线传输；能够与现有安防设备通过标准接口对接，提供主动疏导和启动喷淋、通风设备等联动控制，可以将火灾风险和财产损失降低到最低。

Claims (10)

1.一种火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，包括监测模块、通信模块、综合管理模块、室内定位模块和智能终端；

所述监测模块用于监测相应位置的参数信息；

所述通信模块用于将监测模块的参数信息发送给综合管理模块；

所述综合管理模块用于接收监测模块传输的参数信息并对其处理，判断是否向智能终端发送疏散信号；

所述室内定位模块用于实时定位智能终端所在室内位置；

所述智能终端设置有疏散指引模块，用于室内导航、室内地图显示和疏散指引。

2.根据权利要求1所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述参数信息包括温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度和位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块，所述CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器均与单片机相连，将监测到的信号传输给单片机，地址模块与单片机相连，将该监测模块所在位置信息传输给单片机。

4.根据权利要求1所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块。

5.根据权利要求1所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述综合管理模块包括控制器、预警模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块，所述预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块均与控制器相连，在控制器的控制下工作；所述控制器接收监测模块传输的参数信息并进行阈值判断，控制器与预警模块相连，控制预警模块发出预警信号，校准模块与控制器相连，对控制器接收到的信息进行校准，火势指示模块用于对火灾的严重情况进行指示，参数设定模块用于对传感器的参数进行设置。

6.根据权利要求5所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述综合管理模块还包括逃生指示模块和继电器模块，逃生指示模块包括显示器和音箱，用于发出火灾预警信号，继电器模块用于启动喷淋和通风设备。

7.根据权利要求1所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述室内定位模块包括定位器、WI-FI终端、定位服务器和内容服务器；

所述WI-FI终端用于周期性地发射WI-FI信号；

所述定位器用于收集WI-FI信号，将信息发送到定位服务器；

所述定位服务器用于根据WI-FI信号的ID和信号强度，计算位置信息；

所述内容服务器用于将位置信息发送给智能终端。

8.根据权利要求1所述的火灾预警与主动疏导物联网，其特征在于，所述疏导指引模块还用于离线地图下载。

9.一种基于火灾预警与主动疏导物联网的火灾预警及疏导方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、监测模块初始化，确定地址位置信息，判断系统是否正常，若正常则执行步骤2，否则重新启动系统；

步骤2、设置温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度的报警阈值；

步骤3、查看CO传感器、CO₂传感器是否有零点漂移，如果有漂移则进行传感器校准；

步骤4、实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度和烟雾浓度；

步骤5、满足下述两个条件中任一个则进行火灾预警：

(1)湿度和温度的变化差值连续20次大于设定阈值；

(2)CO、CO₂和烟雾浓度中任一浓度值连续10次大于设定阈值；

步骤6、智能终端接收到预警信息，根据室内位置以及火灾发生位置，规划逃生路线；

步骤7、继续实时监测空气当中的温度、湿度、CO浓度、CO₂浓度、烟雾浓度，若不满足预警条件则取消预警，并返回步骤4。

10.根据权利要求9所述基于火灾预警与主动疏导物联网的火灾预警及疏导方法，其特征在于，规划逃生路线的具体方法为：

第一步、根据现场实际地图建立现场环境模型图，并存储至智能终端，已知各个安全通道口和监测点的位置及检测的实时信息；

第二步、在系统报警状态下，计算定位人员与各个监测点的距离，确定距离最近的监测点为A点；

第三步、判断位置A点是否为报警状态，若A点为报警状态则标记该点位置，不计入路径规划，返回执行第二步，否则执行第四步；

第四步、每一个监测点都作为逃生路径的一个节点，通过Dijkstra算法，计算出A点到其余各个节点的最短距离，最终得出A点到各个安全通道口最短的路径；

第五步、判断各个最短路径中是否存在报警状态的节点，若存在报警状态的节点则忽略该条路径，返回执行第四步，否则执行第六步；

第六步、计算各个路径中的安全通道口的安全系数，每个安全通道口的安全系数＝路径距离/(人流量×CO浓度)；

第七步、得出安全系数最高的逃生路径，输出结果。