CN108538012A - 基于传感网的火灾报警和疏导救援系统 - Google Patents

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程宇辉
杨巨成
汤鸿程
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Abstract

本发明涉及一种基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其技术特点是：包括报警监控中心及多个报警传感网络连接构成，每个报警传感网络由一个报警主节点和多个报警子节点连接构成，报警主节点包括主节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块、ZigBee通信模块、WiFi通信模块和SIM短信收发模块；报警子节点包括子节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块和ZigBee通信模块。本发明设计合理，其采用多种报警方式保证了系统安全、准确地进行火灾报警；各个报警子节点和报警主节点上均设有疏导救援模块，能够有效地指示出火灾发生的位置信息以及被困人员的位置信息，并指导被困人员选择最优逃生路径逃离火灾现场。

Description

基于传感网的火灾报警和疏导救援系统
技术领域
本发明属于火灾报警技术领域，尤其是一种基于传感网的火灾报警和疏导救援系统。
背景技术
近年来，全国各地火灾事故频发发生，在写字楼、商场等现代建筑发生火灾会造成巨大的财产损失和人员伤亡事故。目前，现有的火灾报警系统通常通过烟雾传感器、温度传感器等进行火灾监测并实现报警功能，但是仍然存在一定的局限性。例如，中国专利公开文献(专利名称为“一种基于ZigBee通信的室内智能火灾报警系统”，专利公告号为CN107730816A)，该火灾报警系统包括远程监控终端、用于监测室内环境信息的无线传感器模块以及用于集中处理由无线传感器模块输送的数据信号并产生火灾报警信号的现场火灾检测终端，现场火灾监测终端同时向远程监控终端上传火灾报警信号。该系统虽然可以实现火灾监测及报警功能，但是，其不能有效地指示出火灾发生的位置信息以及被困人员的位置信息，不能有效地指导被困人员选择最优逃生路径逃离火灾现场。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种的基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，该系统能够有效地指示出火灾发生的位置信息以及被困人员的位置信息，并指导被困人员选择最优逃生路径逃离火灾现场。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，包括报警监控中心及多个报警传感网络连接构成，每个报警传感网络由一个报警主节点和多个报警子节点连接构成，所述报警主节点包括主节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块、ZigBee通信模块、WiFi通信模块和SIM短信收发模块；所述报警子节点包括子节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块和ZigBee通信模块。
所述火灾监控模块包括红外火焰传感器和烟雾报警器，所述疏导求救模块包括紧急救援按钮、蜂鸣器和方向指示灯。
所述报警主节点与报警子节点通过ZigBee通信模块相连接并构成报警传感网络。
所述报警监控中心由上位机端和服务端连接构成。
所述主节点处理器采用Arduino mage 2560单片机，所述子节点处理器采用Arduino uno核心板；所述ZigBee通信模块采用ZigBee CC2530无线通讯模块，WiFi通信模块采用ESP8266系列模组，SIM短信收发模块采用SIM900A模块
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明的各个报警主节点、子节点通过传感网络连接在一起能够对建筑物各个位置进行火灾监测，报警主节点通过WiFi通信模块将报警信息上传至报警监控中心并通过SIM短信收发模块将火场信息传送至安全责任人，多种报警方式保证了系统安全、准确地进行火灾报警。
2、本发明在各个报警子节点和报警主节点上均设有疏导救援模块，各个报警节点会根据报警监控中心传送回来的信息，调节多项指示灯指示方向进行方向指导，帮助人们快速逃生，避免人员因混乱选择错误的逃生路线，能够有效地指示出火灾发生的位置信息以及被困人员的位置信息，并指导被困人员选择最优逃生路径逃离火灾现场。
3、本发明采用分级报警体系：当火灾发生时，检测到火灾的报警节点向报警监控中心发送报警指令，报警监控中心根据报警节点数目的多少，统计火灾规模，根据规模的大小，向配备有SIM卡的报警主节点发送不同的指令，根据不同的指令以及报警主节点中事先存储的各级报警电话，进行分级报警，从而准确报告火灾警情，便于消防部门出警。
附图说明
图1是本发明的系统连接图；
图2是本发明的报警主节点电路方框图；
图3是本发明的报警子节点电路方框图；
图4是本发明的报警监控中心的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，如图1所示，包括报警监控中心及多个报警传感网络连接构成，每个报警传感网络由一个报警主节点和多个报警子节点通过星型网络连接构成，报警主节点和报警子节点设置在火灾监测点上并由报警主节点传送给报警监控中心。
如图2所示，报警主节点包括主节点处理器、火灾监控模块、疏导求救模块、ZigBee通信模块、WiFi通信模块、SIM短信收发模块。所述火灾监控模块包括红外火焰传感器、烟雾报警器，主节点处理器通过串口与红外火焰传感器、烟雾报警器相连接进行火灾监测。所述疏导求救模块包括紧急救援按钮(开关按键)、蜂鸣器模块(无源蜂鸣器)和方向指示灯(四向指示灯)，主节点处理器与紧急救援按钮(开关按键)、蜂鸣器模块和方向指示灯相连接实现疏导人群和紧急救援按钮的功能。主节点处理器通过串口与ZigBee通信模块相连接，该ZigBee通信模块与报警子节点相连接构成报警传感网络。主节点处理器与WiFi通信模块相连接实现与报警监控中心的通信功能，主节点处理器与SIM短信收发模块相连接实现短信报警功能。当报警主节点接收到到来自子节点的信息，通过SIM短信模块发送指令，将火场情况第一时间利用短信的形式发送到安全负责人手中，同时将自身传感器采集的数据和子节点发送的信息通过WiFi通信模块发送到报警监控中心，报警监控中心接收到信息后，将数据输入数据库并进行计算处理，将数据显示到操作界面上并将处理指令反馈给各个节点，各节点根据收到的处理指令，改变蜂鸣器和四向指示灯的状态来达到疏散救援的效果。
如图3所示，报警子节点包括子节点处理器、火灾监控模块、疏导求救模块、ZigBee通信模块。所述火灾监控模块包括红外火焰传感器、烟雾报警器，子节点处理器通过串口与红外火焰传感器、烟雾报警器相连接进行火灾监测并将监测信息传送至报警主节点。所述疏导求救模块包括紧急救援按钮(开关按键)、蜂鸣器模块(无源蜂鸣器)和方向指示灯(四向指示灯)，子节点处理器与开关按键、蜂鸣器模块和方向指示灯相连接实现疏导人群和紧急救援按钮的功能。子节点处理器与ZigBee通信模块相连接，该ZigBee通信模块与报警主节点相连接构成报警传感网络，并将报警信息发送报警主节点。
报警主节点和报警子节点均设有紧急救援按键，当有被困人员按下紧急求生按键时，该节点将报警求救信息第一时间发送到主节点上，主节点接受信息后，通过AT指令控制SIM短信模块发送短信到安全责任人手中，便于救援安排。
在本实施例中，主节点处理器采用Arduino mage 2560单片机，子节点处理器安装在Arduino uno核心板上作为报警子节点的核心控制单元。ZigBee通信模块采用ZigBeeCC2530无线通讯模块，WiFi通信模块采用ESP8266系列模组，该ESP8266系列模组是安信可(Ai-thinker)公司采用乐鑫ESP8266芯片开发的一系列wifi模组模块。短信收发模块采用SIMCOM公司生产的SIM900A模块。
本发明在火灾监测时采用了多源火灾信息搜集的方法，采用红外火焰传感器和烟雾报警器对火源以及火灾发生时产生的有害气体进行监测，监测到的数据，将会通过传感网络传输到报警监控中心，可在PC端实时查看各节点每个传感器的情况，若数据超标则会触发报警。本实施例中的红外火焰传感器可以检测火焰或者波长在760纳米-1100纳米范围内的光源，探测角度六十度时对火焰光谱特别灵敏，可利用数字电位器调节灵敏度。烟雾报警器采用MQ2气体烟雾传感器，其所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的氧化锡(Sn0)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ2气体传感器对丙烷、烟雾的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸气的检测也很理想，可检测多种可燃性气体。
本发明的工作原理为：通过ZigBee无线通信技术组建传感网络，使子节点实时监控火焰烟雾等火场信息，并通过ZigBee技术将数据发送给主节点，主节点通过wifi网络将自身的状态以及获得的子节点信息发送到报警监控中心，报警监控中心做出反应，同时将处理命令反馈到主节点，由主节点控制子节点利用方向指示灯和蜂鸣器进行疏导报警工作同时通过SIM900模块系进行短信报警。此外每个节点都配备有一个紧急救援按钮，如有人员被困无法出逃，可利用其进行报警求救，按钮按下后，主节点将会把被困人员的位置信息，第一时间以短信的形式发送出来。
在本实施例中，报警监控中心由上位机端和服务端连接构成，上位机端和服务端的处理流程如图4所示。上位机端实现以下功能：串口通信协议设置、远程服务端IP地址及端口设置、传感器节点信息接收和显示、感器节点报警提示、Socket套接字远程通信。服务端实现以下功能：设置并监听本地端口、Socket套接字远程通信、接收远程传感器节点信息并显示、查看各节点历史数据记录、查看节点报警信息数据记录、对节点进行基本的增删改查。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其特征在于：包括报警监控中心及多个报警传感网络连接构成，每个报警传感网络由一个报警主节点和多个报警子节点连接构成，所述报警主节点包括主节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块、ZigBee通信模块、WiFi通信模块和SIM短信收发模块；所述报警子节点包括子节点处理器及与其相连接的火灾监控模块、疏导求救模块和ZigBee通信模块。
2.根据权利要求1所述的基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其特征在于：所述火灾监控模块包括红外火焰传感器和烟雾报警器，所述疏导求救模块包括紧急救援按钮、蜂鸣器和方向指示灯。
3.根据权利要求1所述的基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其特征在于：所述报警主节点与报警子节点通过ZigBee通信模块相连接并构成报警传感网络。
4.根据权利要求1所述的基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其特征在于：所述报警监控中心由上位机端和服务端连接构成。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于传感网的火灾报警和疏导救援系统，其特征在于：所述主节点处理器采用Arduino mage 2560单片机，所述子节点处理器采用Arduinouno核心板；所述ZigBee通信模块采用ZigBee CC2530无线通讯模块，WiFi通信模块采用ESP8266系列模组，SIM短信收发模块采用SIM900A模块。
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