CN107067630A - 一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统及浓度采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统及浓度采集方法，所述远程监控系统包括烟雾传感器组、数据采集装置、消防监控中心以及用户手机APP，所述烟雾传感器组与所述数据采集装置实现信号连接，所述数据采集装置与所述消防监控中心实现信号连接，所述用户手机APP与所述消防监控中心实现信号连接。本发明通过构建烟雾浓度远程监控系统，实现了对联网单位楼宇内烟雾浓度的实时监测，同时能够分析火灾发生时烟雾浓度变化情况，寻找烟雾浓度变化与火灾发展态势之间的关系，从而更好地预防火灾，提高灭火救援效率。

Description

一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统及浓度采集方法

技术领域

本发明属于消防物联网领域，具体涉及一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统及浓度采集方法。

背景技术

当前的烟感探测器主要分为离子式感烟探测器、光电式烟感火灾探测器、线型光束感烟探测器等三类。离子式感烟探测器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的，通过测量空气中的正负电荷的平衡来测量烟雾浓度变化；光电式烟感火灾探测器是目前火灾报警系统中主要使用的探测器类型，其利用烟雾颗粒对光的散射特征，通过测量散射光的强度间接感知烟雾浓度的变化；线型光束感烟探测器通常由红外发光器和收光器配组成，利用烟减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量米判定烟雾浓度。当烟雾探测器检测到烟雾达到一定浓度时，会发出火警报警信号。

现有的火灾报警系统只能自动巡检烟感设备是否在线，而没有采集烟感探测器中传感器采集量或烟雾浓度的变化，从而无法自动检测这些烟感设备是否能正常工作，测量是否准确，影响火灾判断精度，从而导致漏报或误报的发生；由于没有采集详细的传感器测量值，无法了解火灾的发展态势，也就无法制定合理的救援方案进行施救，影响火灾救援效率。

因此，如何克服上述缺陷，提供一种基于消防物联网的烟雾浓度采集方法，在实时采集烟感探测器的传感器数值的同时，降低传输能量的消耗，通过还原烟雾浓度变化曲线感知火灾的发生，掌握火灾发展态势，成为本领域亟待解决的当务之急。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统及浓度采集方法，不仅构建了烟雾浓度远程监控系统，实时采集联网单位楼宇内的烟雾浓度变化，从而感知火灾的发生，掌握火灾的发展态势，而且还提供一种低能耗传输控制方法，降低烟雾采集过程中的传输带宽和能耗，控制传输时延。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，包括烟雾传感器组、数据采集装置、消防监控中心以及用户手机APP，所述烟雾传感器组与所述数据采集装置实现信号连接，所述数据采集装置与所述消防监控中心实现信号连接，所述用户手机APP与所述消防监控中心实现信号连接；

烟雾传感器组与数据采集装置连接，用于采集与烟雾浓度相关的物理量；

数据采集装置与消防监控中心连接，用于将采集到的烟雾浓度数据传输到消防监控中心并进行数据处理；

消防监控中心与用户手机APP连接，用于将传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息发送至用户手机APP，为用户判断处理提供依据。

进一步地，作为优选技术方案，还包括摄像头，所述摄像头与消防监控中心实现信号连接，用于采集联网单位内视频图像信息。

进一步地，作为优选技术方案，所述烟雾传感器组包括离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器。

进一步地，作为优选技术方案，所述离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器均包括测量单元、控制单元、传输单元，测量单元负责采集与烟雾浓度相关的物理量；控制单元负责控制采集到的物理量的传输，包括发送的时延间隔、数量、数据量压缩等控制；传输单元根据控制单元发出的指令传输数据。

进一步地，作为优选技术方案，所述数据采集装置包括协议转换单元和数据传输单元，协议转换单元具有协议转换功能，将烟感传感器的消息转化为消防监控中心可识别的统一格式；数据传输单元用于进行数据的转发。

进一步地，作为优选技术方案，所述消防监控中心包括消防数据中心模块、大数据分析模块以及信息推送模块，消防数据中心模块用于存储采集的联网单位的烟感传感器数据和视频图像信息；大数据分析模块对烟感浓度变化进行分析，得到关于烟感传感器故障、火灾隐患、火灾态势等分析数据；信息推送模块将分析数据推送到用户手机APP上。

进一步地，作为优选技术方案，所述用户手机APP包括联网单位APP、消防部门APP和维保公司APP，联网单位APP用于接收本单位的传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息；消防部门APP用于查看其管辖范围内联网单位的烟感故障、火灾高危排名、火灾态势等信息；维保公司APP用于接收其维保的联网单位的烟感故障、火灾等信息。

一种采用上述基于物联网的烟雾浓度远程监控系统来实现浓度采集的方法，包括如下步骤：

步骤1：烟雾传感器组采集与烟雾浓度相关的物理量；

步骤2：根据各个烟感传感器的烟雾浓度报警阈值，确定烟感传感器物理量测量值的传输数量；

步骤3：根据传输时延限制需求，进行多个数据包的融合操作；

步骤4：与周围烟感传感器协同向数据采集装置传输数据包。

进一步地，作为优选技术方案，还包括步骤5：检测数据包是否传输成功，若丢包则进行重传。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤4中，采用按需使用信道的方式，当节点需要发送数据时，通过与邻居节点竞争方式来访问共享的无线信道。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用物联网的“感、知、传、用”技术，构建烟雾浓度远程监控系统，烟雾传感器组实现对联网单位楼宇内烟雾浓度的实时监测，摄像头通过Ineternet或WiFi连接消防监控中心，采集联网单位内视频图像信息，以便消防监控中心利用光线散射对视频图像的增强作用和光线被吸收对视频图像的衰减作用，来分析检测烟雾浓度，验证其他烟感传感器的烟雾浓度测量值的准确性，数据采集装置通过GPRS无线传输将烟感传感器测量的物理量转换为统一格式并上传到消防监控中心；消防监控中心分析各个烟感传感器的测量值和视频图像信息，还原每个烟感传感器的烟雾浓度变化，分析火灾发生时烟雾浓度变化情况，寻找烟雾浓度变化与火灾发展态势之间的关系，从而更好的预防火灾，提高灭火救援效率。

(2)本发明通过将用户手机APP设置为联网单位APP、消防主管APP、维保公司APP，联网单位APP可接收本单位的传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息，以便联网单位排查故障，加强火灾防控水平，提高灭火救援效率，而消防部门APP可查看其管辖范围内联网单位的烟感故障、火灾高危排名、火灾态势等信息，以便加强对联网单位的监控，减轻消防大队接处警的负担，另外，维保公司APP可接收其维保的联网单位的烟感故障、火灾等信息，从而及时维修联网单位的设备故障，保证消防设施的完好率。

(3)本发明通过包传输控制、数据融合、协同传输等技术，减少传输数据量，提高有效的数据传输率，避免数据包传输冲突，从而降低烟雾采集过程中的传输带宽和能耗，控制传输时延。

(4)本发明在传输数据包的时候，利用协同设计的思想，根据网络的状况动态调整退避时间，采用按需使用信道的方式，当节点需要发送数据时，通过与邻居节点竞争方式来访问共享的无线信道，并根据邻居节点的个数来设置退避时间的取值范围，适当的退避时间设置既可以减少发送数据的碰撞次数而又不至于盲目等待，减少数据包在MAC层的排队时间。

附图说明

图1为本发明的系统组成框图；

图2为本发明的烟雾浓度采集方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示，本实施例所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，包括烟雾传感器组、数据采集装置、消防监控中心以及用户手机APP，烟雾传感器组与所述数据采集装置实现信号连接，用于采集与烟雾浓度相关的物理量；数据采集装置与消防监控中心实现信号连接，用于将采集到的烟雾浓度数据传输到消防监控中心并进行数据处理，用户手机APP与消防监控中心实现信号连接；用于将传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息发送至用户手机APP，为用户判断处理提供依据。

另外，还包括摄像头，摄像头与消防监控中心实现信号连接，用于采集联网单位内视频图像信息，以便消防监控中心利用光线散射对视频图像的增强作用和光线被吸收对视频图像的衰减作用，来分析检测烟雾浓度，验证其他烟感传感器的烟雾浓度测量值的准确性。

本实施例的烟雾传感器组优选包括离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器，该三类烟感传感器不同于传统的烟感探测器，除了在烟雾浓度超过一定阈值发出报警外，该传感器还会上传所述物理量的测量值到消防监控中心，从而实现对联网单位楼宇内烟雾浓度的实时监测。

另外，本实施例中，离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器均包括测量单元、控制单元、传输单元，测量单元负责采集与烟雾浓度相关的物理量；控制单元负责控制采集到的物理量的传输，包括发送的时延间隔、数量、数据量压缩等控制；传输单元根据控制单元发出的指令传输数据。

本实施例的数据采集装置包括协议转换单元和数据传输单元，协议转换单元具有协议转换功能，将烟感传感器的消息转化为消防监控中心可识别的统一格式；数据传输单元用于进行数据的转发。

本实施例的消防监控中心包括消防数据中心模块、大数据分析模块以及信息推送模块，消防数据中心模块用于存储采集的联网单位的烟感传感器数据和视频图像信息；大数据分析模块对烟感浓度变化进行分析，得到关于烟感传感器故障、火灾隐患、火灾态势等分析数据；信息推送模块将分析数据推送到用户手机APP上，具体地，用户手机APP包括联网单位APP、消防部门APP和维保公司APP，联网单位APP可接收本单位的传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息，以便联网单位排查故障，加强火灾防控水平，提高灭火救援效率；消防部门APP可查看其管辖范围内联网单位的烟感故障、火灾高危排名、火灾态势等信息，以便加强对联网单位的监控，减轻消防大队接处警的负担；维保公司APP可接收其维保的联网单位的烟感故障、火灾等信息，从而及时维修联网单位的设备故障，保证消防设施的完好率。

本烟雾浓度远程控制系统的工作原理为：烟雾传感器组(包括离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器)测量与烟雾浓度相关的物理量，除了在烟雾浓度超过一定阈值发出报警外，上传所述物理量的测量值到消防监控中心，从而实现对联网单位楼宇内烟雾浓度的实时监测；摄像头采集联网单位内视频图像信息，以便消防监控中心利用光线散射对视频图像的增强作用和光线被吸收对视频图像的衰减作用，来分析检测烟雾浓度，验证其他烟感传感器的烟雾浓度测量值的准确性；数据采集装置将烟感传感器测量的物理量转换为统一格式并上传到消防监控中心；消防监控中心分析各个烟感传感器的测量值和视频图像信息，还原每个烟感传感器的烟雾浓度变化，分析火灾发生时烟雾浓度变化情况，寻找烟雾浓度变化与火灾发展态势之间的关系，从而更好的预防火灾，提高灭火救援效率；联网单位APP、消防部门APP、维保公司APP可接收消防监控中心推送的烟感异常报警、火灾发展态势，以及相关的统计分析信息，以便为联网单位、消防部门、维保公司提供下一步处理的判断依据。

如图2所示，本实施例可采用下述方法来实现浓度采集：

一种采用上述基于物联网的烟雾浓度远程监控系统来实现浓度采集的方法，包括如下步骤：

步骤1：烟雾传感器组采集与烟雾浓度相关的物理量；

步骤2：根据各个烟感传感器的烟雾浓度报警阈值，确定烟感传感器物理量测量值的传输数量。具体地，烟雾浓度报警阈值根据不同的环境设定，比如居民区厨房可将该阈值设定适当高一些，重点防火单位可将阈值设适当低一些；当烟雾浓度低于报警阈值时，所述传输数量可根据监测环境的重要性，适当减少传输数量，当烟感浓度高于报警阈值时，不减少传输数量，以便还原火灾时的烟雾浓度变化情况，了解火灾发展态势。

步骤3：根据传输时延限制需求，进行多个数据包的融合操作；具体地，根据是否发生火警，设定不同的传输时延限制需求，比如，当发生火灾时，为实时掌握火灾发展态势，会设定较短的时延；融合的数据值可以是测量值的平均值，按一定的权值进行融合的融合值，或压缩存储的测量值。

步骤4：与周围烟感传感器协同向数据采集装置传输数据包。具体地，利用协同设计的思想，根据网络的状况动态调整退避时间。采用按需使用信道的方式，当节点需要发送数据时，通过与邻居节点竞争方式来访问共享的无线信道。根据邻居节点的个数来设置退避时间的取值范围，邻居节点多，设置的退避时间就大，相反如果邻居节点少，设置的退避时间就小。适当的退避时间设置既可以减少发送数据的碰撞次数而又不至于盲目等待，减少数据包在MAC层的排队时间。

步骤5：检测数据包是否传输成功，若丢包则进行重传。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，包括烟雾传感器组、数据采集装置、消防监控中心以及用户手机APP，所述烟雾传感器组与所述数据采集装置实现信号连接，所述数据采集装置与所述消防监控中心实现信号连接，所述用户手机APP与所述消防监控中心实现信号连接；

烟雾传感器组与数据采集装置连接，用于采集与烟雾浓度相关的物理量；

数据采集装置与消防监控中心连接，用于将采集到的烟雾浓度数据传输到消防监控中心并进行数据处理；

消防监控中心与用户手机APP连接，用于将传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息发送至用户手机APP，为用户判断处理提供依据。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，还包括摄像头，所述摄像头与消防监控中心实现信号连接，用于采集联网单位内视频图像信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，所述烟雾传感器组包括离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，所述离子式烟感传感器、光电烟感传感器、线型烟感传感器均包括测量单元、控制单元、传输单元，测量单元负责采集与烟雾浓度相关的物理量；控制单元负责控制采集到的物理量的传输，包括发送的时延间隔、数量、数据量压缩等控制；传输单元根据控制单元发出的指令传输数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，所述数据采集装置包括协议转换单元和数据传输单元，协议转换单元具有协议转换功能，将烟感传感器的消息转化为消防监控中心可识别的统一格式；数据传输单元用于进行数据的转发。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，所述消防监控中心包括消防数据中心模块、大数据分析模块以及信息推送模块，消防数据中心模块用于存储采集的联网单位的烟感传感器数据和视频图像信息；大数据分析模块对烟感浓度变化进行分析，得到关于烟感传感器故障、火灾隐患、火灾态势等分析数据；信息推送模块将分析数据推送到用户手机APP上。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统，其特征在于，所述用户手机APP包括联网单位APP、消防部门APP和维保公司APP，联网单位APP用于接收本单位的传感器故障报警、火灾预警、火灾态势等信息；消防部门APP用于查看其管辖范围内联网单位的烟感故障、火灾高危排名、火灾态势等信息；维保公司APP用于接收其维保的联网单位的烟感故障、火灾等信息。

8.一种采用权利要求1~7任一项所述的一种基于物联网的烟雾浓度远程监控系统来实现浓度采集的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：烟雾传感器组采集与烟雾浓度相关的物理量；

步骤2：根据各个烟感传感器的烟雾浓度报警阈值，确定烟感传感器物理量测量值的传输数量；

步骤3：根据传输时延限制需求，进行多个数据包的融合操作；

步骤4：与周围烟感传感器协同向数据采集装置传输数据包。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括步骤5：检测数据包是否传输成功，若丢包则进行重传。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，采用按需使用信道的方式，当节点需要发送数据时，通过与邻居节点竞争方式来访问共享的无线信道。