CN108399705A - 一种居家火灾探测报警系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种居家火灾探测报警系统及使用方法，属于物联网和移动互联网应用技术领域。居家火灾探测报警系统由火灾探测器、云服务器端、移动端APP、后台PC端、NB‑IoT基站组成。系统使用方法首先由系统火灾探测器实时检测室内温度和气体浓度的变化，并传输至系统云服务器端；云服务器端对火灾探测器传输的数据进行算法分析，当存储数据状态异常时系统云服务器向移动端APP使用者发送短信；用户登录系统移动端APP查看火灾探测器所探测到的数据变化情况，并通过短信直接登录进入移动端APP一键报警界面向火警提供火灾详情和火灾发生的具体位置。本发明的用途是将家庭消防与物联网相结合，通过各类传感器实时保障室内消防安全。

Description

一种居家火灾探测报警系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及物联网和移动互联网应用技术技术领域，更具体地说，涉及一种家用的可用于火灾探测与报警的智能预警系统及其使用方法。

背景技术

在物联网行业飞速发展的今天，物联网技术已经逐渐渗入各行各业，各个技术领域中。物联网技术主要通过射频识别、传感器等感知设备，依据网络协议把物体与网络连接，进行数据交换，从而使得人们对物体的远程控制以及实现物体与人们之间的信息交流。目前，物联网产业在消防领域的发展还处于起步阶段，尤其是针对室内消防安全问题，还未给出一个很好的解决方案，人们针对室内消防安全存在的问题与风险大多数采用加大消防安全宣传教育力度或者不断增强群众消防意识等手段来避免消防事故的发生，由于种种情况的限制，目前这些方法并不能很好的解决室内的消防安全，急需一种有效的方案对针对室内消防安全问题。

在公开号CN204679775U以及CN201520333671.X，这两种专利分别为，“一种消防物联网微处理系统”和“一种消防物联网微处理系统”，都申请公开了一种消防物联网微处理系统，包括消防设施监测模块、消防物联网微处理单元，数据传输模块，监测平台。用户通过数据传输模块接收所监测设备使用状态的数据，通过监测平台实现在线监测监管，保证消防设施安全运行。

在公开号CN206451324U，申报日期为2016.11.30，名称为“一种基于消防物联网的火警管理系统”专利中，该申请公开了一种基于消防物联网的火警管理系统，包括消防前端感知设备、消防主机，信息传输装置，火警管理平台，终端设备。该火警管理系统基于消防物联网实现对传统火警报警系统的远程监控和管理，及时上报火灾报警系统的火警信息，方便监控中心管理人员对其管辖区域内的火警信息进行查看和管理；第一时间通知消防大队与联网单位负责人，解决火警漏报、延报等问题；对火警响应处理时间进行记录，呈现火警统计分析图表。但该专利的技术方案采用GPRS进行数据传输，受其特性所致，数据传输过程中需要不断的向运营商网络交互数据，功耗大，无法保证长时间使用电池供电，不适合移动中电池供电的场景。

通过对以上背景技术进行分析，现有技术侧重于通过物联网技术对消防设施进行管理，系统并未能起到探测家庭火灾的功能。因此，探索发掘出一种将家庭消防与物联网相结合，通过各类传感器实时保障室内消防安全的家用火灾探测报警系统及使用方法十分必要。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中不足，提供一种居家火灾探测报警系统及其使用方法。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种居家火灾探测报警系统，由火灾探测器、云服务器端、移动端APP、后台PC端、NB-IoT基站组成，其中火灾探测器的主要功能是实现对装置安装环境下，环境温度和异常气体浓度的实时监测，并将检测到的数据发送到云服务器端；云服务器端的主要功能是进行对火灾探测器传输的数据进行算法分析，保存计算后的数据，当有异常状态数据时，向用户手机发送短息提醒，并将数据传输至客户端和后台，实现数据可视化；移动端APP供用户登录以查看火灾探测器检测到的数据变化情况，提供一键报警功能实现快速通知火警火灾详情和火灾具体位置；后台PC端供管理者登录后台，查看用户数量、检测状态以及对短信接口实现管理和维护；NB-IoT基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元，为用户终端设备提供通信环境。

火灾探测器由室内气体检测模块、室内红外测温模块、无线通讯/路由模块NB-IoT、声光报警器、主控模块以及周围电路组成。

火灾探测器室内气体检测模块与室内红外测温模块将采集到的危险信号通过主控模块和无线通讯/路由模块NB-IoT上传至云服务器，保存到数据库中，并通过后台管理系统进行查看调用；装置通信方式采用NB-IoT窄带通信方式，适用于火灾时室内建筑可能会停电、无网络等情况，该通信方式具有穿透能力强的特点，可以直接和电信的基站进行通信，无需其它辅助通信手段。探测器的无线通讯/路由模块NB-IoT嵌入到主控模块中，主控模块包括MCU 和RAM。主控模块除了完成通信功能以外，还负责实现对危险信号的采集和控制；内置天线嵌入到无线通讯/路由模块NB-IoT中，实现对信号强度的增益；火灾探测器采用内置电源锂电池方式进行供电，并通过蜂鸣器发出持续警报；保护电路采用熔断式电容保护电路，当探测器出现高压高流的情况时，自动切断电源供电；输入输出设备实现数据的初始化以及调试功能，采用串口方式实现。

火灾探测器外部设有温度显示器、数字时钟显示器、气体浓度显示器、声光报警器、ID 二维码、电源键、磁铁、可插入式吸盘或胶面体、凹槽、气孔、电源仓。

温度显示器供用户实时查看室内温度；数字时钟显示器供用户查看时间；气体浓度显示器供用户实时查看室内气体浓度；声光报警器可以发出红色闪烁的光和报警声；ID二维码供用户注册时需扫描二维码进行ID绑定；电源键用于开启火灾探测器；磁铁置于探测器底部，可将装置吸附于金属表面；当探测器所安放位置没有可吸附的金属面时，可将可插入式吸盘或胶面体插入装置凹槽，吸附或粘贴于安放面；气孔便于装置内的烟雾传感器精确的检测到室内气体浓度的变化；电源仓通过旋转打开以进行电源的更换。

云服务器端包括数据算法分析模块、数据存储模块、短信发送模块、数据传输模块、GIS 接口模块。其中数据算法分析模块对火灾探测器传输的数据进行算法分析，转换成可读性强的标准的温度值和异常气体浓度值；数据存储模块对算法转换的数据进行相应的存储，保证客户端和后台可以查询到以往的数据变化情况；当接收到的火灾探测器数据为异常值时，短信发送模块会向相应用户发送及时短信提心移动端APP使用者确认室内情况，及时做出处理；数据传输模块实现火灾探测器数据与数据库以及数据库到对应移动端APP之间数据的精确传输；GIS接口模块为用户提供可视化功能，用户在进行系统注册时，会自动进行GPS定位获取装置所安装的具体地理位置并存入数据库，当消防部门安装有GIS可视化系统时，可调用云服务器端GIS接口模块获取火灾具体地理位置、空间位置。

移动端APP包括注册/登录模块、数据查询模块、快速报警模块、信息修改模块。其中注册/登录模块对新用户进行手机号码的注册，记录火灾探测器安装的具体地理位置，并对已注册用户进行登录获取相应权限；数据查询模块供用户查看火灾探测器所探测的数据；快速报警模块在火灾发生时向客户端绑定的手机号码发送短信，及时通知火警火灾详情；信息修改模块供移动端APP使用者对已绑定的手机号、连接的火灾探测器ID以及火灾探测器安装的具体位置等信息进行修改。

后台PC端包括注册/登录模块、短信接口管理模块、用户管理模块、数据查询模块。注册/登录模块负责对系统管理员进行注册，录入管理员的个人信息，为已注册的管理员获取相应权限；短信接口管理模块负责对短息接口进行相应的管理、更新和维护，保证当接受数据异常时，短信准确快速的发送到客户端使用者的手机上；用户管理模块使管理员根据相应权限查看用户和维护用户信息；数据查询模块使管理者根据相应权限查看相应使用者火灾探测器接收的数据，以便管理者进行维护和修正。

居家火灾探测报警系统使用方法包括以下步骤：

步骤1，系统火灾探测器实时检测室内温度和气体浓度的变化，并传输至系统云服务器端；

步骤2，系统云服务器端对火灾探测器传输的数据进行算法分析，转换为标准的摄氏温度值和标准的气体浓度值，对转换后的数据进行数据存储，通过数据传输将数据传输至移动端APP，当存储数据状态异常时系统云服务器向移动端APP使用者发送短信；

步骤3，用户登录系统移动端APP查看火灾探测器所探测到的数据变化情况，当用户手机接收到系统云服务器端发送的短信后，通过点击短信直接登录进入移动端APP一键报警界面向火警提供火灾详情和火灾发生的具体位置。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的火灾探测器采用磁吸式安装方式，方便拆卸和移动安装，使安装和使用方便快捷化。

(2)本发明系统采用NB-IoT通信方式，具有体积小，穿透能力强，功耗小，长距离传输的优点，可以直接连接服务器向居住者以及多个相关人员进行火灾报警。

(3)本发明提供GIS可视化查询、管理与分析功能，方便向消防管理部门提供具体火灾位置，使消防工作更加及时快速。

本发明的系统及相关使用方法结构设计合理，工作原理简单，便于推广使用。

附图说明

图1为居家火灾探测报警系统整体结构图。

图2为火灾探测器内部结构图，示意图中的标号说明：1-主控模块；2-无线通讯/路由模块NB-IoT；3-内置天线；4-室内气体检测模块；5-室内红外测温模块；6-内置电源；7-蜂鸣器；8-保护电路；9-输入输出模块；10-显示模块；11-外部存储模块；1A-MCU；1B-RAM。

图3为火灾探测器外观图，示意图中的标号说明：1-温度显示器；2-数字时钟显示器； 3-气体浓度显示器；4-声光报警器；5-ID二维码；6-电源键；7-磁铁；8-插入式吸盘或胶面体； 9-插入式凹槽；10-气孔；11-电源仓。

图4为居家火灾探测报警系统功能模块图

图5为居家火灾探测报警系统探测报警流程图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示，居家火灾探测报警系统包括火灾探测器、云服务器端、移动端APP、后台 PC端、NB-IoT基站五个部分。

火灾探测器，其主要功能是实现对装置安装环境下，环境温度和异常气体浓度的实时监测，并将检测到的数据发送到云服务器端。

云服务器端，其主要功能是对火灾探测器传输的数据进行算法分析，保存计算后的数据，当有异常状态数据时，向用户手机发送短息提醒，并将数据传输至客户端和后台，实现数据可视化。

移动端APP供用户登录查看火灾探测器检测到的数据变化情况，提供一键报警功能实现火警火灾详情和火灾具体位置的快速通知。

后台PC端为管理者提供登录后台，以查看用户数量、检测状态以及对短信接口实现管理和维护。

NB-IoT基站为系统用户终端提供基站信号。

图2所示为火灾探测器的内部结构图，包括主控模块1、无线通讯/路由模块NB-IoT2、内置天线3、室内气体检测模块4、室内红外测温模块5、内置电源6、蜂鸣器7、保护电路8、输入输出模块9、显示模块10、外部存储模块11组成。主控模块包括MCU(1A)和RAM(1B)。

在室内火灾监控状态下，由于室内火灾危险源分布不一，通过对室内火灾易发处进行风险评估，将火灾探测器部署在室内易造成火灾的空间范围内，如厨房内灶台、阀门、燃气表、以及管道的焊接口位置，并尽量的覆盖该空间所有位置。

通过火灾探测器的室内气体检测模块4与室内红外测温模块5，将采集到的危险信号通过主控模块1和无线通讯/路由模块2上传至云服务器，并保存到数据库中，通过后台管理系统进行查看调用。

居家火灾探测报警系统通信方式采用NB-IoT窄带通信方式，适用于火灾时室内建筑可能会停电、无网络等情况，该通信方式具有穿透能力强的特点，可以直接和电信的基站进行通信，无需其它辅助通信手段。

火灾探测器中的无线通讯/路由模块NB-IoT 2嵌入到主控模块1中，主控模块1包括MCU 1A和RAM 1B。主控模块1除了完成通信功能以外，还负责实现对危险信号的采集和控制。主控模块中的MCU 1A采用2MB 32位MCU，片外RAM 1B用于待计算数据的缓存。内置天线3嵌入到无线通讯/路由模块NB-IoT2中，实现对信号强度的增益。

火灾探测器采用内置锂电池6进行供电，通过蜂鸣器7发出持续警报，保护电路8采用熔断式电容保护电路，当该装置出现高压高流的情况时，自动切断装置的电源供电；输入输出设备9实现数据的初始化以及调试功能，采用串口方式实现。

图3所示为火灾探测器的外观图，其中温度显示器1供用户实时查看室内温度；数字时钟显示器2供用户查看时间；气体浓度显示器3供用户可以实时查看室内气体浓度；声光报警器4可发出红色闪烁的光和报警声；ID二维码5供用户注册时扫描进行ID绑定；单击电源键6用于开启探测器；磁铁7置于装置底部，可将探测器吸附于金属表面；当装置所安放位置没有可吸附的金属面时，可将插入式吸盘或胶面体8插入装置凹槽9，从而吸附或粘贴于安放面；气孔10使装置内的烟雾传感器精确的检测到室内气体浓度的变化；旋转可打开电源仓11进行电源的更换。

图4为居家火灾探测报警系统功能模块图。

云服务器端包括数据算法分析模块、数据存储模块、短信发送模块、数据传输模块。其中数据算法分析模块对火灾探测器传输的数据进行算法分析，转换成可读性强的标准的温度值和异常气体浓度值；数据存储模块对算法转换的数据进行相应的存储，保证客户端和后台可以查询到以往的数据变化情况，当接收到的火灾探测器数据为异常值时，短信发送模块会向相应用户发送及时短信提心移动端APP使用者确认室内情况，及时做出处理；数据传输模块实现火灾探测器数据与数据库以及数据库到对应移动端APP之间数据的精确传输；GIS接口模块为用户提供可视化功能，用户在进行系统注册时，会自动进行GPS定位获取装置所安装的具体地理位置并存入数据库，当消防部门安装有GIS可视化系统时，可调用云服务器端 GIS接口模块获取火灾具体地理位置、空间位置。

移动端APP包括注册/登录模块、数据查询模块、快速报警模块、信息修改模块。其中注册/登录模块对新用户进行手机号码的注册，记录火灾探测器安装的具体地理位置，并对已注册用户进行登录获取相应权限；数据查询模块供用户查看火灾探测器所探测的数据，用户可根据数据反馈情况，提醒室内人员做出相应处理，防止发生火灾事件；快速报警模块在火灾发生时向客户端绑定的手机号码发送短信，及时通知火警火灾详情；信息修改模块供移动端 APP使用者对已绑定的手机号、连接的火灾探测器ID以及火灾探测器安装的具体位置等信息进行修改。

后台PC端包括注册/登录模块、短信接口管理模块、用户管理模块、数据查询模块。注册/登录模块负责对系统管理员进行注册，录入管理员的个人信息，为已注册的管理员获取相应权限；短信接口管理模块负责对短息接口进行相应的管理、更新和维护，保证当接受数据异常时，短信准确快速的发送到客户端使用者的手机上；用户管理模块使管理员根据相应权限查看用户和维护用户信息，如查看使用者的具体人数，对极小概率数据错乱情况进行修正等；数据查询模块使管理者根据相应权限查看相应使用者火灾探测器接收的数据，以便管理者进行维护和修正。

图5为居家火灾探测报警系统探测报警流程图。

首先，室内安装好的火灾探测器实时检测室内温度和气体浓度的变化，并传输至云服务器端。

云服务器端对火灾探测器传输的数据进行算法分析，转换为标准的摄氏温度值和标准的气体浓度值，对转换后的数据进行数据存储，通过数据传输将数据传输至移动端APP，当存储数据状态异常时，云服务器会向移动端APP使用者发送短信。

用户可登录移动端APP，查看火灾探测器所探测到的数据变化情况。当用户手机接收到云服务器端发送的短信后，点击短信直接登录进入移动端APP一键报警界面，用户可以快速的向火警提供火灾详情和火灾发生的具体位置。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种居家火灾探测报警系统，其特征在于，由火灾探测器、云服务器端、移动端APP、后台PC端、NB-IoT基站组成。

2.根据权利要求1所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述火灾探测器由室内气体检测模块、室内红外测温模块、无线通讯/路由模块NB-IoT、声光报警器、主控模块以及周围电路组成。

3.根据权利要求2所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述声光报警器包括蜂鸣器和显示模块。

4.根据权利要求2所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述无线通讯/路由模块NB-IoT包括内置天线。

5.根据权利要求2所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述周围电路包括外部储存模块、输入输出模块、保护电路、内置电源。

6.根据权利要求2所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述主控模块包括MCU和RAM。

7.根据权利要求2所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述无线通讯/路由模块NB-IoT嵌入到所述主控模块中。

8.根据权利要求5所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述内置电源为内置锂电池。

9.根据权利要求5所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述保护电路为熔断式电容保护电路。

10.根据权利要求5所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述输入输出模块为串口方式。

11.根据权利要求1所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述火灾探测器外部设有温度显示器、数字时钟显示器、气体浓度显示器、声光报警器、ID二维码、电源键、磁铁、凹槽、气孔、电源仓。

12.根据权利要求11所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，所述磁铁位于所述火灾探测器底部。

13.根据权利要求11所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于，还包括可插入式吸盘或胶面体，可插入式吸盘或胶面体可插入所述凹槽。

14.根据权利要求1所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于：所述云服务器端包括数据算法分析模块、数据存储模块、短信发送模块、数据传输模块、GIS接口模块。

15.根据权利要求1所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于：所述移动端APP包括注册/登录模块、数据查询模块、快速报警模块、信息修改模块。

16.根据权利要求1所述的居家火灾探测报警系统，其特征在于：所述后台PC端包括注册/登录模块、短信接口管理模块、用户管理模块、数据查询模块。

17.一种居家火灾探测报警系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，系统火灾探测器实时检测室内温度和气体浓度的变化，并传输至系统云服务器端；

步骤2，系统云服务器端对火灾探测器传输的数据进行算法分析，转换为标准的摄氏温度值和标准的气体浓度值，对转换后的数据进行数据存储，通过数据传输将数据传输至移动端APP，当存储数据状态异常时系统云服务器向移动端APP使用者发送短信；

步骤3，用户登录系统移动端APP查看火灾探测器所探测到的数据变化情况，当用户手机接收到系统云服务器端发送的短信后，点击短信直接登录进入移动端APP一键报警界面向火警提供火灾详情和火灾发生的具体位置。