CN107578599A - 一种无线智能烟感火灾报警监控系统 - Google Patents

一种无线智能烟感火灾报警监控系统 Download PDF

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莫文凯
黄红叶
刘鹏
张利
张雷
张丽倩
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Abstract

一种无线智能烟感火灾报警监控系统,包括无线烟感探测节点、无线物联网基站、云端服务器、火灾监控平台、监控终端,属于消防远程监控技术领域。所述无线烟感探测节点的通信模块采用LoRa模块,可将采集的烟雾离子、可燃气体、温度数据无线传输到无线物联网基站。所述无线物联网基站将数据传输至云端服务器进行存储和处理。所述火灾监控平台通过数据接入处理层接入所述云端服务器,消防巡检员基于所述监控终端接收巡检任务,执行相应的救援行动并上报反馈单。本发明的有益效果是:利用低功耗无线物联网技术,扩大系统的组网范围和增加烟感探测器节点数量,无需布线即可实现对火灾隐患的实时监测和报警。

Description

一种无线智能烟感火灾报警监控系统
技术领域
[0001]本发明为一种无线智能烟感火灾报警监控系统,特别涉及一种基于低功耗无线物 联网技术的烟感探测及报警系统,属于消防远程监控技术领域。
背景技术
[0002]随着我国城市化的推进,城市人口不断增长,迫使城市建筑往纵深发展,导致高层 建筑急剧增多,也对消防远程监控系统提出更高的要求。在我国的一些大中型城市里,几乎 每天都会发生火灾,当前国内火灾发生的比例中,23%的火灾死亡事故是由于烟感报警系统 未能正常工作,导致居民发现火灾迟缓、吸入有毒烟气而中毒死亡。
[0003]在火灾初期,由于温度较低,物质多处于阴燃阶段,所以产生大量烟雾,烟雾是早 期t灾的重要特征之一,现有火灾探测方法是基于烟感报警器进行的,而传统火灾报警系 统采用有线布网方式,存在联网探测节点数偏少、监控范围有限、组网成本较高等问题,对 于高层楼宇、工厂、小区等重点消防场所火灾的监控、预防、警示效果不太理想。
发明内容
[0004]本发明的目的是针对上述现有技术中,烟感报警系统监控范围小、探测点通信距 离短、节点容量低、组网成本高等技术难点,利用低功耗无线物联网技术,提出一种无线智 能烟感火灾报警监控系统,可扩大系统的组网覆盖范围和增加烟感探测器节点数量,无需 布线即可实现对火灾、烟雾、可燃气体的实时监测和报警,并实现实时联网报警的目的。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种无线智能烟感火灾报警监控 系统,包括无线烟感探测节点、无线物联网基站、云端服务器、火灾监控平台、监控终端。
[0006] 所述无线烟感探测节点,包括M⑶控制模块、探测模块、蜂鸣报警模块、指示灯模 块、通信模块、通用I/O接口、电源模块。
[0007] 所述MCU控制模块,用以控制和协同所述无线烟感探测节点中探测模块、蜂鸣报警 模块、指示灯模块、通信模块、电源模块的工作,临时存储中转数据,解析处理和发布各项指 令。
[0008] 所述探测模块,与所述MCU控制模块连接,用于探测监控范围内的烟雾离子浓度、 可燃气体浓度和温度数据,根据感烟、感温火灾探测器国家标准设计规定,编程设定阈值, 并将采集到的环境数据传输至所述MCU控制模块。
[0009] 所述蜂鸣报警模块,与所述MCU控制模块连接,当超过阈值时,蜂鸣报警模块发出 蜂鸣声,及时警示。
[0010] 所述指示灯模块与MCU控制模块连接,用以提示所述无线烟感探测节点的工作状 0
[0011] 所述通信模块,与所述MCU控制模块连接,接收所述MCU控制模块发出的指令,将所 述探测模块采集的烟雾浓度、可燃气体浓度和温度数据无线传输至无线物联基站。 所述通用I/O接口,是无线烟感探测节点的I/O端口,用于调试所述节点中各模块的初 始化设置和参数设定。
[0012] 所述电源模块,与所述MCU控制模块连接,与所述MCU控制模块连接,采用长效锂电 池供电。
[0013] 所述无线物联网基站采用LoRa无线物联网网关,架构在现有通信基站上,可接收 多个所述无线烟感探测节点发送的数据,并将数据传输至云端服务器。
[0014] 所述云端服务器用以存储和处理所述无线物联网基站传来的数据,是承载所述火 灾监控平台数据库及各种应用服务的硬件载体。
[0015] 所述火灾监控平台,包括数据接入处理层和业务应用层,是面向用户的业务应用 软件平台,可通过PC端或移动端显示。
[0016] 进一步地,所述数据接入处理层是连接所述无线烟感探测节点的数据接口,用于 无线烟感探测节点与业务应用之间的数据交互。
[0017] 进一步地,所述业务应用层包括后台管理和前端应用,其中所述后台管理可基于 设定的算法,与所述探测模块预设的阈值对比分析,当实时环境数据超出阈值时,进行报警 结果判定。
[0018] 进一步地,管理员可登录所述后台管理,录入各无线烟感探测节点的基础数据,如 型号、安装时间、当前烟感探测节点的消防管理员等信息。
[0019] 所述前端应用,接收异常无线烟感探测节点的报警提醒,并显示该异常无线烟感 探测节点的烟雾、可燃气体、温度警报等级,管理员可基于上述信息,派发任务给对应的消 防巡检员,并接收消防管理员上报的反馈单。
[0020] 所述监控终端通过互联网接收管理员派发的任务,现场核实火灾情况,并根据信 息提示,做出相应的救援应对策略。
[0021] 进一步地,消防巡检人员完成任务,上报反馈单至所述火灾监控平台。
[0022] 进一步地,管理员通过所述火灾监控平台查看异常无线烟感探测节点的监测结 果,并进行警报原因的统计分析。
附图说明
[0023] 图1是:本发明的结构示意图。
[0024]图2是:本发明的具体实施场景布局示意图。
[0025]图3是:无线烟感探测节点的内部结构图。
[0026]附图标记说明:无线烟感探测节点1、无线物联网基站2、云端服务器3、火灾监控平 台4、监控终端5
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为对本发明的限定。 [0028]如图1及图2所示,一种无线智能烟感火灾报警监控系统,包括无线烟感探测节点、 无线物联网基站、云端服务器、火灾监控平台、监控终端。
[0029]如图3所示,所述单个无线烟感探测节点1包括M⑶控制模块、探测模块、蜂鸣报警 模块、指示灯模块、通信模块、通用I/O接口、电源模块,可安装在各楼宇楼层合适的位置,一 般为距离被检测源上方2m左右的天花板上。
[0030] 进一步地,所述MCU控制模块用以控制和协同所述无线烟感探测节点1中探测模 块、蜂鸣报警模块、指示灯模块、通信模块、电源模块的工作,临时存储中转数据,解析处理 和发布指令。
[0031] 所述通用I/O接口,是无线烟感探测节点的I/O接口,与所述M⑶控制模块连接,用 于调试所述各所述无线烟感探测节点1中各模块的初始化设置和参数设定。
[0032] 所述探测模块,用于探测监控范围内的烟雾离子浓度、可燃气体浓度和温度数据, 并将采集到的环境数据传输至所述MCU控制模块。
[0033] 进一步地,可基于国家标准对消防烟感探测器的设计要求,调试烟雾浓度、可燃气 体浓度、温度的阈值范围。
[0034] 优选地,烟感灵敏度阈值设置为65至15.5%FT,温度阈值设定54°C至85°C,可燃气 体设置天然气、液化石油气阈值为1 〇%_25%LEL,人工煤气阈值2%-5%LEL。
[0035] 所述蜂鸣报警模块,与所述MCU控制模块连接,当超过阈值时,蜂鸣报警模块会发 出蜂鸣声,及时警示。
[0036] 优选地,报警声压设置会80dB。
[0037] 所述指示灯模块与用于提示所述无线烟感探测节点的工作状态。
[0038] 进一步地,绿色表示正常工作,红色表示超出阈值,报警闪烁,黄色表示故障。
[0039] 所述通信模块,接收所述MCU控制模块发出的指令,将所述探测模块采集的烟雾浓 度、可燃气体浓度和温度数据无线传输至无线物联网基站2,采用LoRa模块,高达157db的链 路预算使其通信距离可达15公里。
[0040] 进一步地,可基于全球免费免费频段低频段1GHz以下(433、470MHz(±20MHz可设 置)),调试所述通信模块中LoRa模块的频段。
[0041] 进一步地,可调试所述通信模块LoRa模块的数据传输的周期,设定休眠期,以延长 所述电源模块的寿命。
[0042] 所述电源模块,与所述MCU控制模块连接,采用长效锂电池供电,工作电压12V,基 于所述通信模块LoRa模块的低功耗及休眠期设计,工作时间可长达5年以上。
[0043] 如图1及图3所示,所述无线物联网基站2采用LoRa无线物联网关,发射功率20dBm, 架构在现有通信基站上,可接收多个所述无线烟感探测节点1发送的数据,并将数据传输至 所述云端服务器3。
[0044] 进一步地,所述无线物联网基站2基于LoRaWAN协议和定位算法,所述LoRa无线物 联网关通过对无线烟感探测节点1的空中传输时间差的测量,可定位当前无线烟感探测节 点1的地理位置,定位精度达5m。
[0045]所述云端服务器3用以存储和处理所述无线物联网基站2传来的数据,是承载所述 火灾监控平台4数据库及各种应用服务的硬件载体。
[0046]所述火灾监控平台4,包括数据接入处理层和业务应用层,是面向用户的业务应用 软件平台,可通过PC端或移动端显示。
[0047] 进一步地,所述数据接入处理层是连接所述无线烟感探测节点1的数据接口,用于 无线烟感探测节点1与业务应用之间的数据交互。
[0048] 进一步地,所述业务应用层包括后台管理和前端应用,其中所述后台管理可基于 设定的算法模型,与所述探测模块预设的阈值对比分析,当实时环境数据超出阈值时,报警 结果判定。
[0049]进一步地,管理员可登录所述后台管理,录入各无线烟感探测节点丨的基础数据, 如型号、安装时间、当前烟感探测节点的消防管理员等信息。
[0050]所述前端应用,接收异常无线烟感探测节点的报警提醒,并显示该异常无线烟感 探测节点1的烟雾、可燃气体、温度警报等级,以及位置、型号等信息提示,管理员可基于上 述信息,派发任务给对应的消防巡检员,并接收消防管理员上报的反馈单。
[0051]所述监控终端5通过互联网,接收楼宇火灾监控中心管理员派发的巡检任务,现场 核实火灾情况,并根据信息提示,做出相应的救援、报警应对策略。
[0052]进一步地,消防巡检人员完成任务,上报反馈单至所述火灾监控平台4。
[0053]进一步地,管理员通过所述火灾监控平台4查看异常无线烟感探测节占丨的监测结 果,并进行警报原因的统计分析。 ^
[0054]以上所述的实施例,只是本发明较优选的具体实施方式的一种,本领域的技术人 员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种无线智能烟感火灾报警监控系统,包括无线烟感探测节点、无线物联网基站、云 端服务器、火灾监控平台、监控终端,其特征在于:所述无线烟感探测节点,包括M⑶控制模 块、探测模块、蜂鸣报警模块、指示灯模块、通信模块、通用I/O接口、电源模块,用以用于探 测监控范围内的烟雾离子浓度、可燃气体浓度和温度数据,并将数据无线传输至所述无线 物联网基站;所述无线物联网基站采用LoRa无线物联网关,架构在现有通信基站上,可接收 多个所述无线烟感探测节点发送的数据,并通过互联网将数据传输至所述云端服务器;所 述云端服务器用以存储和处理所述无线物联网基站传来的数据,是承载所述火灾监控平台 数据库及各种应用服务的硬件载体;所述火灾监控平台包括数据接入处理层和业务应用 层,可通过PC端或移动端显示异常无线烟感探测节点的烟雾、可燃气体、温度警报等级,派 发巡检任务给对应的消防巡检员;所述监控终端用以接收巡检任务,现场核实火灾情况,并 根据信息提示,做出相应的救援、报警应对策略。
2. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述MCU 控制模块用以控制和协同所述无线烟感探测节点中探测模块、蜂鸣报警模块、指示灯模块、 通信模块、电源模块的工作,临时存储中转数据,解析处理和发布指令。
3. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述通用 I/O接口,用以调试所述各所述无线烟感探测节点中各模块的初始化设置和参数设定,其中 探测模块基于国家标准对感烟、感温火灾探测器国家标准设计,优选地:烟感灵敏度阈值设 置为65至15.5%FT,温度阈值设定54°C至85°C,可燃气体设置天然气、液化石油气阈值为 10%-25%LEL,人工煤气阈值 2%_5%LEL。
4. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述通信 模块,接收所述MCU控制模块发出的指令,采用LoRa模块,将所述探测模块采集的烟雾离子 浓度、可燃气体浓度和温度数据无线传输至所述无线物联网基站,通信频段设置在全球免 费免费频段低频段1GHz以下。
5. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述无线 物联网基站结合所述无线烟感探测节点中的通信模块,经过定位算法,基于LoRa无线物联 网关对节点的空中传输时间差的测量,可定位当前无线烟感探测节点的地理位置。
6. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述火灾 监控平台的数据接入处理层是连接所述无线烟感探测节点的数据接口,用于硬件节点与业 务应用之间的数据交互。
7. 根据权利要求1所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述业务 应用层包括后台管理和前端应用,其中所述后台管理可基于设定的算法模型,与所述探测 模块预设的阈值对比分析,当实时环境数据超出阈值时,报警结果判定。
8. 根据权利要求1和7所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:管理 员可登录所述后台管理,录入各无线烟感探测节点的基础数据,如型号、安装时间、当前烟 感探测节点的消防管理员信息。
9. 根据权利要求1和7所述的一种无线智能烟感火灾报警监控系统,其特征在于:所述 前端应用,接收异常无线烟感探测节点的报警提醒,并显示该异常无线烟感探测节点的烟 雾、可燃气体、温度警报等级,以及位置、型号信息提示,管理员可基于上述信息,派发任务 给对应的消防巡检员,并接收消防管理员上报的反馈单。
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