CN107564232A - 一种基于物联网的电气火灾预警系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的电气火灾预警系统及方法，系统包括若干与电气设备相匹配的智能插座、若干环境模块、物联网节点、云服务器、智能终端，通过插座内的温度传感器检测插座温度、环境模块检测环境温度，物联网节点对接收的温度信号进行分析、存储，并且在判断存在电气火灾隐患时可向智能终端发送报警信息，同时断开智能插座。本发明通过物联网节点分析比较智能插座温度与环境温度、历史数据温度、相邻其他插座温度的之间温度差，来判断电气火灾隐患，并通过云服务器向智能终端发送报警信号，提高火灾预警的准确性。

Description

一种基于物联网的电气火灾预警系统与方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的电气火灾预警系统与方法。

背景技术

随着建筑行业的不断发展，其规模越来越大，层次越来越高，使得各种场合的电子设备使用量和用电负荷量也在持续增加，由于大量电气设备易发生过载、过热、短路等一系列引起火灾事故的条件，因此如何设计一种电气火灾预警方法与系统这一问题亟待解决。

传统电源插座的功能仅是分配多路电源，而不会因为当前设备的温度值等参数超越电源插头所能提供的最大温度值而作预警处理，且无法及时报告给电力用户，不能有效预防电气火灾事故。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于物联网的电气火灾预警系统与方法，本发明通过物联网节点分析比较智能插座温度与环境温度、历史数据温度、相邻其他插座温度的之间温度差，来判断电气火灾隐患，并通过云服务器向智能终端发送报警信号，预防电气火灾事故的发生。

本发明的第一目的是提供一种基于物联网的电气火灾预警系统，包括若干智能插座、若干环境模块、物联网节点、云服务器、智能终端，通过插座内的温度传感器检测插座温度、环境模块检测环境温度，物联网节点对接收的温度信号进行分析、存储，并且在判断存在电气火灾隐患时可向智能终端发送报警信息，用户通过智能终端进行确认后，断开智能插座；

本发明的第二目的是提供一种基于物联网的电气火灾预警方法，通过物联网节点计算智能插座的实时温度值与历史温度平均值的温度差、同一节点下所有插座的实时温度值的温度差、智能插座的实时温度值与环境温度值的温度差，并记为第一温度差值、第二温度差值、第三温度差值，判断温度差值与预设温度差值之间的大小，进而判断智能插座温度值是否过高，存在电气火灾隐患。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于物联网的电气火灾预警系统，包括智能插座、环境模块、物联网节点、智能终端、云服务器和用电设备，其中：

所述智能插座内置温度传感器检测温度，并将检测的插座温度发送至所述物联网节点进行存储；

所述环境模块用来检测室内温度，并将环境温度发送至物联网节点进行存储，用来与所述智能插座温度作对比；

所述物联网节点为多个，分别设置于各个房间，被配置为接收底层模块采集的温度信号，并进行比较判断，通过云服务器对智能终端发送报警信号，接收到确认信息后，断开温度异常的智能插座；

所述的云服务器提供电气火灾预警系统的输出和远程用户终端无线连接的接口，同时接收各个物联网节点上传的信息，对物联网节点进行横向比较，实现全局监控；

所述的智能终端包括手机APP和网页，所述智能终端接收物联网节点发送的报警信号，同时温度异常的智能插座界面显示报警标志。

进一步的，所述物联网节点与云服务器通过以太网连接，与智能插座、

环境模块通过433MHZ无线分别连接；所述云服务器与远程智能终端通过WiFi、GPRS和4G连接；

进一步的，所述的智能插座，包括微控制器模块、电源模块、温度检测模块、

通断控制模块和无线通信模块，其中，所述微控制模块与温度检测模块、通断控制模块及无线通信模块连接，所述温度检测模块用于检测插座本体的温度，并将温度信号发送至微控制器模块。

进一步的，所述的物联网节点，包括微控制器模块、无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块、电源模块，其中，微控制器模块与无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块、电源模块连接，Flash存储模块存储智能插座和环境模块上传的温度信号，形成历史记录。

优选的，所述物联网节点通过比较温度差值来判断大小，发现温度异常的智能插座，所述物联网节点发送报警信号至智能终端，用户接收报警信号并确认报警信息后，发送指令至物联网节点，所述物联网节点断开该智能插座，同时用户可获知智能终端上温度异常智能插座的ID号，确定该智能插座的位置和设备，杜绝电气火灾隐患。

优选地，同样的智能插座的发热程度(温度上升程度)与所带负荷大、室内环境温度等因素有关，物联网节点在判断智能插座温度差值时，根据温差变化程度可判断智能插座是否带有负荷。温差变化越大，说明智能插座带有负荷。

基于上述系统的工作方法，包括：

(1)通过智能插座内置的温度传感器模块检测插座温度、通过环境模块检测当前的环境温度，并将温度信号上传给物联网节点，物联网节点分析处理数据并进行存储，得到历史温度平均值；

(2)所述物联网节点接收到的房间内所有的智能插座温度值，计算同一节点下所有智能插座之间的温度差，记为第一温度差；

(3)物联网节点比较智能插座温度值与节点内存储的历史温度值的温差大小，得到第二温度差；

(4)物联网节点比较智能插座温度值与环境模块检测当前的环境温度的温差大小，得到第三温度差；

(5)根据所述第一温度差值与第一预设差值之间关系、所述第二温度差值与第二预设差值之间的关系及所述第三温度差值与第二预设差值之间的关系，物联网节点判断智能插座是否存在电气火灾隐患，并向智能终端APP发送报警信号。

所述步骤(5)中，当所述第一温度差值大于第一预设差值时、所述第二温度差值大于第二预设差值时且所述第三温度值大于第三预设差值时，物联网节点判断智能插座存在电气火灾隐患，通过通断电路自动断开智能插座，并向智能终端APP发送报警信号。

所述步骤(5)中，所述第一预设差值为15℃，所述第二预设差值为15℃，所述第三预设差值为20℃。

所述步骤(1)中，物联网节点存储智能插座上传的温度值，存储时间为三个月，得到历史温度平均值。

所述步骤(5)中，不同季节环境温度会有差异，第三温度预设差值根据具体的天气状况、室内的常态温度、历史环境温度值等情况进行合理的设定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过物联网节点分析比较智能插座温度与环境温度、历史数据温度、相邻其他插座温度的之间温度差，来判断电气火灾隐患，并通过云服务器向智能终端发送报警信号，提高火灾预警的准确性；

(2)本发明以智能插座为底层设备，能够对电气设备的使用情况和是否超负荷情况进行有效的监控，从火灾源头进行预警；

(3)本发明以智能插座自身的历史数据、与其他智能插座的温度以及和周围环境的温度进行多重比较、分析，能够比较全面的得到温度异常变化信息，且可靠性较高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的系统架构图；

图2为本发明的智能插座结构图；

图3为本发明的物联网节点结构图；

图4为本发明的方法工作流程图；

图5为本发明的云服务器的全局监控状态示意图。

其中，101为智能插座，102为环境模块，103为物联网节点，104为智能终端，105为云服务器。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，由电气设备过载、过热、短路引起的火灾事故频增，现有智能插座不会因为当前设备的温度值等参数超越电源插头所能提供的最大温度值而作预警处理，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于物联网的电气火灾预警方法与系统，通过物联网节点分析比较智能插座温度与环境温度、历史数据温度、相邻其他插座温度的之间温度差，来判断电气火灾隐患，并通过云服务器向智能终端APP发送报警信号，提高火灾预警的准确性。；

本发明适用于大型建筑或住宅内；

本发明通过插座内的温度传感器检测插座温度、环境模块检测环境温度，物联网节点对接收的温度信号进行分析、存储，并且在判断存在电气火灾隐患时可向智能终端APP发送报警信息，用户经过确认后，断开智能插座；

本发明通过物网节点计算智能插座的实时温度值与历史记录值的温度差、同一节点下所有插座的实时温度值的温度差、智能插座的实时温度值与环境温度值的温度差，并记为第一温度差值、第二温度差值、第三温度差值，判断温度差值与预设温度差值之间的大小，进而判断智能插座温度值是否过高，存在电气火灾隐患。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

提供一种基于物联网的电气火灾预警系统，以智能建筑为例，每个房间为一个小区域，每个物联网节点连接所处房间内的所有智能插座。

包括智能插座、环境模块、物联网节点、智能终端和云服务器；

智能插座与电气设备相匹配，内置温度传感器检测温度，并将检测的插座温度发送至所述物联网节点进行存储；

环境模块用来检测室内温度，并将环境温度发送至物联网节点进行存储，用来与所述智能插座温度作对比；

物联网节点设置于每个房间，与云服务器通过以太网连接，与智能插座、环境模块通过433MHZ无线分别连接，被配置为接收底层模块采集的温度信号，并进行比较判断，通过云服务器对智能终端发送报警信号，经过确认后，断开温度异常的智能插座。

云服务器提供电气火灾预警系统的输出和远程用户终端无线连接的接口，云服务器与远程智能终端通过WiFi、GPRS或4G连接；同时接收各个物联网节点上传的信息，对物联网节点进行横向比较，实现全局监控。云服务器可以存储并记忆各个物联网节点的历史数据，进行自学习，当单个物联网节点判断存在电气火灾隐患时，云服务器调用历史数据，进行横向比较，进一步判断该智能插座是否真的数据异常，还是更换为大功率用电设备或该物联网节点对应的房间进行了变换，能够进一步的挖掘数据的实用价值，优化实时数据差值和历史数据值，采取相关措施，避免事故发生。

同时，云服务器还可以根据物联网节点存储的历史记录信息构建建筑物各个房间的用电量或用电习惯信息样本，构建各个房间的用电模型，利用训练好的用电模型，对实时采集的数据进行评估，确认每个物联网节点对应的房间的用电习惯，对非正常的用电情况能够进行二次分析，确认火灾报警信号。

云服务器的自学习方法包括但不限于决策树、递归、支持向量机、布尔关联规则、KNN算法和贝叶斯分类器等等。

智能终端接收物联网节点发送的报警信号，同时界面显示智能插座的ID号。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供的基于物联网的电气火灾预警系统，由智能插座、环境模块、物联网节点、智能终端、云服务器组成；

如图2和图3所示，所述的智能插座，包括微控制器模块、电源模块、温度检测模块、通断控制模块和无线通信模块，其中，所述微控制模块与温度检测模块、通断控制模块及无线通信模块连接，所述温度检测模块用于检测插座本体的温度，并将温度信号发送至微控制器模块；

物联网节点，包括微控制器模块、无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块、电源模块，其中，微控制器模块与无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块、电源模块连接，Flash存储模块存储智能插座和环境模块上传的温度信号，形成历史记录；

物联网节点通过比较判断温度差值，发现温度异常的智能插座，所述物联网节点发送报警信号至智能终端，用户接收报警信号并确认报警信息后，发送指令至物联网节点，所述物联网节点断开该智能插座，同时温度异常的智能插座界面显示报警标志，用户可确定该智能插座的位置和设备，杜绝电气火灾隐患。

同样的智能插座的发热程度(温升程度)与所带负荷大、室内环境温度等因素有关，物联网节点在判断智能插座温度差值时，根据温差变化程度可判断智能插座是否带有负荷。温差变化越大，说明智能插座带有负荷。

方法流程如图4所示：

S1，通过智能插座内置的温度传感器模块检测插座温度T_C、通过环境模块检测当前的环境温度T_E，并将温度信号上传给物联网节点。物联网节点分析处理数据并进行存储，得到历史温度平均值T_CH；

S2，计算同一节点下所有智能插座之间的温度差，记为第一温度差。所述物联网节点接收到的房间内所有的智能插座温度值T_C1、T_C2、···T_Ci、T_Cn，得到第一温度差为ΔT1＝T_Ci-T_Cn；

S3，物联网节点比较智能插座温度值T_C与节点内存储的历史温度平均值T_CH的温差大小，得到第二温度差为ΔT2＝T_C-T_CH；

S4，物联网节点比较智能插座温度值T_C与环境模块检测当前的环境温度T_E的温差大小，得到第三温度差为ΔT3＝T_C-T_E；

S5，根据所述第一温度差值与第一预设差值之间关系、所述第二温度差值与第二预设差值之间的关系及所述第三温度差值与第二预设差值之间的关系，物联网节点判断智能插座是否存在电气火灾隐患，并向智能终端APP发送报警信号。

设置第一预设差值为15℃，第二预设差值为15℃，第三预设差值为20℃。当所述第一温度差值大于第一预设差值时、所述第二温度差值大于第二预设差值时且所述第三温度值大于第三预设差值时，物联网节点判断智能插座温度过高，存在电气火灾隐患，通过通断电路自动断开智能插座，并向智能终端APP发送报警信号。同时用户可查询智能终端上温度异常智能插座的ID号，确定该智能插座的位置，来更换插座，杜绝电气火灾隐患。

相对于传统的电气火灾预警系统，本发明具有较为更高的准确性。

物联网节点存储智能插座上传的温度值，存储时间为三个月，得到历史温度平均值。

不同季节环境温度会有差异，第三温度预设差值根据具体的天气状况、室内的常态温度、历史环境温度值等情况进行合理的设定。

智能插座温度差值过高，智能终端APP接收物联网节点发送的报警信号，同时智能终端APP界面显示智能插座的ID号。

同样的智能插座的发热程度(温升程度)与所带负荷大、室内环境温度等因素有关，物联网节点在判断智能插座温度差值时，根据温差变化程度可判断智能插座是否带有负荷。温差变化越大，说明智能插座带有负荷。

如图5所示，

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：包括智能插座、环境模块、物联网节点、智能终端和云服务器，其中：

所述智能插座内置温度传感器检测温度，并将检测的插座温度发送至所述物联网节点进行存储；

所述环境模块用来检测室内温度，并将环境温度发送至物联网节点进行存储，用来与所述智能插座温度作对比；

所述物联网节点为多个，分别设置于各个房间，被配置为接收底层模块采集的温度信号，并进行比较判断，通过云服务器对智能终端发送报警信号，接收到确认信息后，断开温度异常的智能插座；

所述的云服务器提供电气火灾预警系统的输出和远程用户终端无线连接的接口，同时接收各个物联网节点上传的信息，对物联网节点进行横向比较，实现全局监控；

所述的智能终端包括手机APP和网页，所述智能终端接收物联网节点发送的报警信号，同时温度异常的智能插座界面显示报警标志。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：所述物联网节点与云服务器通过以太网连接，与智能插座、环境模块通过无线通信方式分别连接；所述云服务器与远程智能终端通过WiFi、GPRS和4G连接。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：所述智能插座，包括微控制器模块、电源模块、温度检测模块、通断控制模块和无线通信模块，其中，所述微控制模块与温度检测模块、通断控制模块及无线通信模块连接，所述温度检测模块用于检测插座本体的温度，并将温度信号发送至微控制器模块。

4.如权利要求1所述的一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：所述物联网节点，包括微控制器模块、无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块和电源模块，其中，微控制器模块与无线通信模块、以太网通信模块、Flash存储模块和电源模块连接，Flash存储模块存储智能插座和环境模块上传的温度信号，构成对应智能插座的历史记录。

5.如权利要求1所述的一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：所述物联网节点通过比较判断温度差值，发现温度异常的智能插座，所述物联网节点发送报警信号至智能终端，用户接收报警信号并确认报警信息后，发送指令至物联网节点，所述物联网节点断开该智能插座，同时温度异常的智能插座界面显示报警标志，确定该智能插座的位置和设备，杜绝电气火灾隐患。

6.如权利要求1所述的一种基于物联网的电气火灾预警系统，其特征是：智能插座的发热程度或其温度上升程度与所带负荷大和环境温度因素有关，物联网节点在判断智能插座温度差值时，根据温差变化程度判断智能插座是否带有负荷。

7.基于如权利要求1-6中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括：

(1)物联网节点接收并汇总所属节点区域内的各个智能插座的温度以及环境温度，分析处理数据并进行存储，得到历史记录温度；

(2)物联网节点接收到的区域内所有的智能插座温度值，计算同一节点下所有智能插座之间的温度差，记为第一温度差；

(3)物联网节点比较智能插座温度值与节点内存储的历史温度值的温差大小，得到第二温度差；

(4)物联网节点比较智能插座温度值与环境模块检测当前的环境温度的温差大小，得到第三温度差；

根据所述第一温度差值与第一预设差值之间关系、所述第二温度差值与第二预设差值之间的关系及所述第三温度差值与第二预设差值之间的关系，物联网节点判断智能插座是否存在电气火灾隐患，并向智能终端发送报警信号。

8.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步骤(5)中，当所述第一温度差值大于第一预设差值时、所述第二温度差值大于第二预设差值时且所述第三温度值大于第三预设差值时，物联网节点判断智能插座存在电气火灾隐患，通过通断电路自动断开智能插座，并向智能终端APP发送报警信号，用户接收报警信号并确认报警信息后，发送指令至物联网节点，所述物联网节点断开该智能插座，同时温度异常的智能插座界面显示报警标志，用户可确定该智能插座的位置和设备，杜绝电气火灾隐患。

9.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步骤(5)中，所述第一预设差值为15℃，所述第二预设差值为15℃，所述第三预设差值为20℃。

10.如权利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步骤(5)中，不同季节环境温度会有差异，第三温度预设差值根据具体的天气状况、室内的常态温度或/和历史环境温度值进行调整。