CN107422685A - 基于互联网技术的智能消防控制系统 - Google Patents

基于互联网技术的智能消防控制系统 Download PDF

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杨成佳
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李闯
胡成海
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Abstract

基于互联网技术的智能消防控制系统，属于智能建筑领域，包括服务器、上位管理器、协调器、网关控制器、报警设备、联动控制设备、参考节点和定位节点，上位管理器分别与服务器、协调器及网关控制器通过CAN总线连接；协调器分别与报警设备及联动控制设备通过ZigBee无线传感网络连接；网关控制器布置于每个楼层且相互之间通过CAN总线连接，网关控制器分别与参考节点和定位节点通过ZigBee无线传感网络连接，参考节点和定位节点通过ZigBee无线传感网络连接；本发明定位系统与报警和消防联动控制相结合，报警后立即启动联动控制设备，并利用无线定位系统准确判断出火灾区域，消防人员接到报警信息及时准确地搜救被困人员。

Description

基于互联网技术的智能消防控制系统
技术领域
本发明属于智能建筑领域，特别是涉及到智能消防系统。
背景技术
在智能建筑中，消防系统的智能化非常重要，对火灾发生后减少损失起着重要作用。由于经济发展，科学技术的进步，电气设备的种类也越来越多，造成火灾发生的原因也越来越多，不仅是厨房用火用电容易造成火灾，电气设备的误操作也增加了火灾的发生率。目前，国家公认的消防系统必须采用有线的方式通讯，在火灾发生后探测器监测到火灾信号，通过线路传输给消防控制中心，启动报警设备和联动控制设备，进行报警和灭火操作。但是这种方式存在施工困难，工期长，线路容易老化，维修复杂，改造难度大等问题。并且在火灾发生时也可能因为线路故障，不能及时报警，火场情况不能第一时间掌握，是否存在被困人员以及被困人员人数也不能确认。对于高层建筑来说不能及时报警与灭火所造成的火灾人员和财产损失是我们无法承担和接收的。
因此，现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中消防报警系统设计复杂、抗干扰能力差、施工要求苛刻、反应慢，火灾发生后可能烧坏线路，不能确定被困人员位置及人数的缺点和不足等问题，提供一种新型基于互联网技术的智能消防控制系统，通过使用ZigBee无线定位网络、报警与联动控制、通讯系统的设计，将监控区域的火灾信息、故障信息、正常信息送给上位管理器，实时掌握房间的情况，本发明克服了现有技术中报警系统不稳定、维修困难、不能实现被困人员定位生成最佳逃生路径，并显著降低了安装成本，具有很强的市场竞争力。
本发明采用如下的技术方案：基于互联网技术的智能消防控制系统，其特征是：该系统包括服务器、上位管理器、协调器、网关控制器、报警设备、联动控制设备、参考节点和定位节点，所述服务器和上位管理器通过CAN总线通讯连接；所述上位管理器通过CAN总线与协调器通讯连接；所述协调器分别与报警设备及联动控制设备通过ZigBee无线传感网络通讯连接；所述网关控制器内部包含CAN总线控制器通信模块，网关控制器布置于每个楼层，且各楼层网关控制器之间通过CAN总线连接，网关控制器和上位管理器通过CAN总线连接，网关控制器分别与参考节点和定位节点通过ZigBee无线传感网络通讯连接；所述参考节点和定位节点之间通过ZigBee无线传感网络通讯连接；
其中参考节点布置在楼内房间的顶棚上，参考节点包括烟雾传感器、温度传感器及CC2530芯片，所述烟雾传感器和温度传感器均与CC2530芯片通信连接；
其中定位节点佩戴在楼内人员身上，定位节点内部包括脉搏传感器、红外体温传感器及CC2530芯片，所述脉搏传感器和红外体温传感器分别连接在CC2530芯片上；
其中报警设备包括消防广播和警铃；
其中联动控制设备包括消防应急广播系统、消防应急照明系统、消防排烟系统、自动喷水系统、消防栓系统和消防紧急疏散系统。
进一步,在所述服务器上具有显示界面。
进一步,所述服务器内部具有存储器。
通过上述设计本发明能带来以下有益效果：
本系统的研究与应用能在一定程度上解决火灾发生时人员搜救问题，提高了报警系统的稳定性和可靠性，因而也大大提高了建筑的智能化的水平和建筑自身的安全性，具有实际应用价值。在火灾发生时，定位系统与报警、消防联动控制相结合，报警后立即启动联动控制设备，并利用无线定位系统准确判断出火灾区域，消防人员以最快速度接到报警信息及时准确地搜救被困人员，尽最大可能减少人员伤亡和财产损失。
本系统中采用的ZigBee无线技术利用的芯片为CC2530芯片，具有抗干扰能力、低功耗等优点，利用这种无线技术同时也解决了有线系统中存在的线路容易老化，施工工程量大，维修困难，系统固定不易改变等问题，降低了系统的施工成本，提高了工作效率和系统的可靠性。对于使用CAN总线方式的消防联动系统，提高了信号的传播速度和效率，在火灾发生后加快了联动控制设备的启动速度。也可以实现人员的快速准确定位，为被困人员的搜救工作提供了最高效的方案。实践证明本智能消防报警系统有效的解决了以往系统中存在的定位精度不高、线路复杂、成本高、只能报警不能定位等问题，可以达到实时性高、成本低、定位精度高、安全性强等效果。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1本发明基于互联网技术的智能消防控制系统的结构框图。
图中：1-服务器、2-上位管理器、3-协调器、4-网关控制器、5-报警设备、6-联动控制设备、7-参考节点、8-定位节点。
具体实施方式
如图1所示，基于互联网技术的智能消防控制系统包括服务器1、上位管理器2、协调器3、网关控制器4、报警设备5、联动控制设备6、参考节点7和定位节点8，其中参考节点7布置在楼内房间的顶棚上，参考节点7包括烟雾传感器、温度传感器及CC2530芯片，所述烟雾传感器和温度传感器均与CC2530芯片通信连接，参考节点7中携带烟雾传感器和温度传感器，监控安装环境中的烟雾和温度参数，参考节点7即可发送信息给网关控制器4，又可以定位人员，具体参考节点7位置坐标和RSSI值的信息包传输给定位节点8，RSSI值为CC2530芯片信号强度，单位是dBm；定位节点8佩戴在楼内人员身上，定位节点8内部包括脉搏传感器、红外体温传感器及CC2530芯片，脉搏传感器和红外体温传感器分别连接在CC2530芯片上，参考节点7接收网关控制器4广播的配置请求，参考节点7接收网关控制器4分配的唯一固定的坐标值，在配置完成后，参考节点7将配置好的坐标信息发送给网关控制器4，定位节点8同样接收网关控制器4发送的配置请求，定位节点8也会对周围的参考节点7发送配置请求，获取RSSI值，每个接收到请求的参考节点7都会单播自己的位置坐标给定位节点8，每个定位节点8会同时给多个参考节点7发送配置请求，在定位节点8收到想要的参考节点7的参考信息后，会向相应的参考节点7单播自己的RSSI值，由参考节点7传给网关控制器4，RSSI值为CC2530芯片的信号强度单位为dBm,CC2530芯片根据该信息包计算该定位节点7的位置坐标传送至网关控制器4，CC2530芯片接收脉搏传感器传输的定位节点8被困人员的脉搏信息传送到网关控制器4，CC2530芯片接收红外体温传感器传输的定位节点8被困人员的体温信息传送到网关控制器4；每个楼层设置一个或多个网关控制器4，网关控制器4包含了CAN总线控制器通信模块；报警与联动控制系统设计包括报警设备5和联动控制设备6，其中报警设备5用来组织人员有序撤离，包括消防广播和警铃，上位管理器2接收到报警信号，通过CAN总线方式启动协调器3，协调器3再通过ZigBee技术启动报警设备5。联动控制设备6指的是发生火灾后的执行设备，在火灾发生后进行应急操作，包括消防应急广播系统、消防应急照明系统、消防排烟系统、自动喷水系统、消防栓系统和消防紧急疏散系统，上位管理器2接收到报警信号，通过CAN总线方式启动协调器3，协调器3再通过ZigBee技术启动联动控制设备6。报警设备5和联动控制设备6是监控、报警和控制火场情况为一体的消防系统，可以自动检测环境温度和烟雾，在确定有火灾发生后自动报警并启动联动控制设备6；通讯系统的设计主要指ZigBee通讯技术和CAN总线技术，采用无线方式会减弱无线信号，所以采用CAN总线通信，然后以CAN总线方式将数据传送到上位管理器2。
该基于互联网技术的智能消防控制系统的操作流程为：当火灾发生时，参考节点7上的烟雾传感器和温度传感器在监测到环境中烟雾浓度或者温度值超出预设阀值后，发出信号给各楼层网关控制器4，各楼层网关控制器4将接收到的信号汇总并转发给上位管理器2，上位管理器2收到信号后，分析判断确定为火灾信号后，再发出信号到协调器3，协调器3再启动报警设备5，消防广播发出声音报警。同时启动联动控制设备6，联动控制设备6在收到报警信号后，启动相应联动控制装置。上位管理器2在确定火灾信号后也将信号传递给服务器1，服务器1进行数据库存储等操作。另外定位节点8由人员佩戴，根据参考节点7计算定位节点8位置。
服务器1为系统的最上端设备，内部设有数据库，存储每次发生火灾的位置、被困人员数量等具体火灾信息。在服务器1上具有可以直观显示监控环境信息的显示界面设计，通过该显示界面解决人员不在火灾现场也可第一时间了解火情的问题。
上位管理器2是判断火灾信号的大脑，预先设定预设阀值，如果判断为火灾信号继续向服务器1传递信息，同时向下传递信号给协调器3，协调器3再启动报警设备5和联动控制设备6，否则舍弃此条报警信息。对于利用ZigBee技术启动报警设备5和联动控制设备6，在火灾发生后一定要确保其系统能正常工作，否则不能在第一时间灭火，将增加火灾发生后的损失。
网关控制器4不对火灾信号进行判断，直接进行转发，到达上位管理器2，由上位管理器2分析和判断。
对于火灾发生时被困人员的定位，定位节点8具有定位引擎功能，它可以根据环境中的参考节点7位置计算出自身坐标并发送给参考节点7。参考节点7将接收的数据信号反馈给网关控制器4，网关控制器4将数据转发给上位管理器2，上位管理器2通过计算实现人员定位。系统利用算法计算出人员的位置，原始的算法不能准确判断人员位置，该系统通过卡尔曼滤波优化，提高计算数据的精度。因此该定位系统可以有效的对被困人员的位置进行实时且准确的监测。
对于上位管理器2、协调器3、网关控制器4、参考节点7、定位节点8之间的通信协议，系统中运用了ZigBee技术和CAN总线技术两种通信方式。网关控制器4与参考节点7及参考节点7与定位节点8之间采用ZigBee协议栈通信，各楼层网关控制器(4)之间，网关控制器4与上位管理器2之间采用CAN总线通信，协调器3和上位管理器2之间采用CAN总线通讯。换言之在ZigBee的通讯范围内且没跨越楼层时采用ZigBee无线方式，否则采用CAN总线方式。ZigBee技术和CAN总线技术的低成本、通信效率高等特点可以有效的提高系统的稳定性和实用性。所以在智能消防控制系统中得到了充分的应用。
本发明智能消防控制系统的运用将极大提高建筑的安全性，极大的提高了系统应急救援的效率，降低了发生火灾后的损失。同时解决了传统的火灾报警系统中存在的工程量大，系统复杂，投资成本高等问题，节省了大量的导线和管材，提高了该系统的性价比。在建筑物再出现火灾时能极大提高报警系统的可靠性和稳定性，具有很大的实际利用价值，在未来有很大的发展前景。另外在经济和技术飞速发展的现代社会，物联网技术的应用和推广已经不是一个全新的挑战，因此本系统的应用更应受到社会的关注在未来的应用中其不但可用于火灾，也可用于其他领域被困人员的搜救。
除上述实施例外，本发明还可以由其他实施方式，凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.基于互联网技术的智能消防控制系统，其特征是：该系统包括服务器(1)、上位管理器(2)、协调器(3)、网关控制器(4)、报警设备(5)、联动控制设备(6)、参考节点(7)和定位节点(8)，所述服务器(1)和上位管理器(2)通过CAN总线通讯连接；所述上位管理器(2)通过CAN总线与协调器(3)通讯连接；所述协调器(3)分别与报警设备(5)及联动控制设备(6)通过ZigBee无线传感网络通讯连接；所述网关控制器(4)内部包含CAN总线控制器通信模块，网关控制器(4)布置于每个楼层，且各楼层网关控制器(4)之间通过CAN总线连接，网关控制器(4)和上位管理器(2)通过CAN总线连接，网关控制器(4)分别与参考节点(7)和定位节点(8)通过ZigBee无线传感网络通讯连接；所述参考节点(7)和定位节点(8)之间通过ZigBee无线传感网络通讯连接；
其中参考节点(7)布置在楼内房间的顶棚上，参考节点(7)包括烟雾传感器、温度传感器及CC2530芯片，所述烟雾传感器和温度传感器均与CC2530芯片通信连接；
其中定位节点(8)佩戴在楼内人员身上，定位节点(8)内部包括脉搏传感器、红外体温传感器及CC2530芯片，所述脉搏传感器和红外体温传感器分别连接在CC2530芯片上；
其中报警设备(5)包括消防广播和警铃；
其中联动控制设备(6)包括消防应急广播系统、消防应急照明系统、消防排烟系统、自动喷水系统、消防栓系统和消防紧急疏散系统。
2.根据权利要求1所述的基于互联网技术的智能消防控制系统，其特征是：在所述服务器(1)上具有显示界面。
3.根据权利要求1所述的基于互联网技术的智能消防控制系统，其特征是：所述服务器(1)内部具有存储器。
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