CN109345756B - 一种高层建筑火灾预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高层建筑火灾预警装置，属于消防技术领域。包括温度传感器、烟雾传感器、供电电路、驱动电路、ARM处理器、通信模块、警报装置、执行机构和照明装置。温度传感器和烟雾传感器测试火灾信息，通过驱动电路传递给ARM处理器，ARM处理器将火灾信息传递给通信模块、警报装置、执行机构和照明装置。警报装置发出警报提醒火灾周围人员，通信模块将火灾信息传递给控制中心提醒采取施救措施，执行机构启动供水进行灭火准备，照明装置提供照明。本发明在发生火灾时，可第一时间发出预警并告知控制中心。
Description
技术领域
本发明涉及一种高层建筑火灾预警装置，属于消防技术领域。
背景技术
日常生活中，火灾是对生命安全和财产安全具有极大杀伤力的重大环境安全事故。随着我国经济的发展，各种高层建筑不断涌现，现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多。一旦发生火灾险情，将会造成重大的人员伤亡和财产损失，因此对高层建筑的防火提出了严格要求。
众所周知，火灾在最开始发生，还没有蔓延的时候，这期间是宝贵的逃生黄金期和火灾容易被扑灭的时端。因此，若在火灾刚发生就能有感知系统感知到火灾发生并发出警报，则方便人们及时发现险情并采取措施。在火灾初发时及时发现和控制火灾是人们不断探索的课题。
目前主要应用的火灾报警是依靠人们电话报警，在火灾发生的初级阶段无法实现自动的报警或自动灭火处理，导致延后引起更大的损失，因此需要一种自定位火灾自动报警系统。
近十几年来，世界各国都对传感器在火灾预防、报警和控制等领域的应用进行了大量研究。
现有的楼宇火灾报警系统，报警信息误报率高，报警信号的传播不及时，不能达到很好的报警效果。且由于高层楼宇的环境复杂性，很难及时准确找到着火点，给施救工作造成困难。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种高层建筑火灾预警装置，能够及时准确发现火情并找到着火点，并及时发出警报并启动应急措施。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高层建筑火灾预警装置，包括温度传感器、烟雾传感器、供电电路、驱动电路、ARM处理器、通信模块、警报装置、执行机构和照明装置；
所述温度传感器用于检测周围环境温度并向ARM处理器发送温度信号，所述ARM处理器响应于温度信号而驱动通信模块、警报装置、执行机构和照明装置；
所述烟雾传感器用于检测浓烟并向ARM处理器发送浓烟信号，所述ARM处理器响应于浓烟信号而驱动通信模块、警报装置、执行机构和照明装置；
所述供电电路由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，电池充电管理板外接充电口，供电电路为温度传感器、烟雾传感器、驱动电路和ARM处理器提供3.3V电压，供电电路为通信模块、警报装置、执行机构和照明装置提供5V电压；
所述驱动电路主要由电压跟随器和分压电路组成，将温度传感器、烟雾传感器输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器；
所述通信模块内置有GPS定位装置和拨号装置，GPS定位装置和拨号装置与ARM处理器关联，当ARM处理器根据温度传感器、烟雾传感器发送的信号判断出火灾发生时，ARM处理器立即启动通信模块中的GPS定位装置和拨号装置，向控制中心传递火灾信息；
所述警报装置由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当温度传感器和烟雾传感器检测到异常信号后，ARM处理器控制警报装置中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和爆闪灯，警报装置输出声音预警和灯光闪烁；
所述执行机构为喷淋头，喷淋头可以任意角度旋转，喷淋头内部具有止水阀，止水阀与ARM处理器关联，平时止水阀锁定，喷淋头不出水，当ARM处理器发出指令时，止水阀动作，喷淋头供水，执行机构平时安装在墙壁上，当发生火灾时，执行机构可容易抓取，执行机构尾端连接水管；
所述照明装置为LED灯珠，设置照明装置，有助于施救人员看清火灾现场，尤其是在黑夜，如果没有照明装置，逃生人员不容易找到逃生出口，施救人员无法了解火灾现场具体情况，增加了施救难度。
所述温度传感器和烟雾传感器与驱动电路相连，驱动电路与ARM处理器相连，ARM处理器输出端与通信模块双向相连，ARM处理器输出端与执行机构相连，ARM处理器输出端与警报装置相连，ARM处理器输出端与照明装置相连。
更优的，所述ARM处理器对温度传感器发送的温度信号和烟雾传感器发送的烟雾信号进行报警限值设置，当温度信号和烟雾信号达到报警值时，警报装置发出警报。如此设置，主要是防止意外报警情况的出现，比如有人在火灾预警装置附近抽烟，火灾预警装置也会感受到温度和烟雾，但由于抽烟的温度和烟雾不足以达到报警限值，则火灾预警装置不发出警报。
更优的，所述ARM处理器对接收到的温度传感器发送的温度信号和烟雾传感器发送的烟雾信号进行综合处理，只有同时接收到温度传感器发送的温度信号和烟雾传感器发送的烟雾信号同时达到警报限值时，判断为火灾发生，当ARM处理器只接收到温度传感器发送的温度信号或烟雾传感器发送的烟雾信号中的一个信号达到警报限值时，判断为可能发生火灾或异常情况发生。如此设置，是因为建筑物内火灾的发生一般伴有浓烟和高温，浓烟和高温同时判断，有利于防止火灾误判的发生，提高报警可信度。
更优的，所述ARM处理器启动警报装置中的蜂鸣器和爆闪灯具有两种状态，分别为2秒发出一次声音警报和闪烁以及0.1秒发出一次声音警报和闪烁。如此设置，在火灾警情较小时，每隔2秒发出一次声音警报和闪烁，在火灾警情较大时，每隔0.1秒发出一次声音警报和闪烁，这样，火灾附近的人员可根据听到的声音警报和爆闪灯的闪烁频率，判断出火灾情况，有助于人员对火灾具体情况的把控。
更优的，所述通信模块与控制中心通过无线的方式进行通信，通信模块中的GPS定位装置用以确定火灾建筑物的位置，拨号装置用以在火灾发生时，向控制中心拨打存储在通信模块内的电话号码，用以进一步确定建筑物内某处发出火灾的具体位置。如此设置，是由于现在建筑物的楼层较高，尤其是在大型综合性商场或写字楼，GPS定位装置一般只能定位某栋建筑物的具体位置但不能定位建筑物内某处的位置，这样就增加了施救人员的施救难度，比如，火灾发生在一楼和发生在二十八楼，施救人员携带的工具会有不同，如果不能准确得出现场的信息，则会增加施救人员的准备时间，拨号装置弥补这一不足，建筑物内每一处安装的火灾预警装置均预存一个唯一的号码，控制中心将这一号码与该处的位置相关联，当控制中心接收到某一号码时，根据这一号码，可迅速判断出这一号码对应的火灾具体位置。这样有利于施救人员迅速找到起火点。
更优的，所述温度传感器采用AD590集成温度传感器。AD590是美国AnalogDevices公司生产的一种电流型二端温度传感器。它的输出电压信号同绝对温度成正比。
更优的，所述烟雾传感器采用TGS202气体传感器。这是因为火灾发生时，火灾中气体烟雾主要是CO2和CO。TGS202气体传感器能探测CO2、CO、甲烷、煤气等多种气体,它的灵敏度高,稳定性好,适合于火灾中气体的探测。
本发明的工作原理如下：
将本装置在建筑物内若干个容易引起火灾的地方分别安装，对每一个地方放置的通信模块内设置GPS定位模块，赋予其指定的编码，该编码代表该建筑物的坐标位置，通信模块内设置拨号装置，每个拨号装置内设置一个电话号码，该电话号码代表该火灾预警装置所处的具体位置，如第几层第几号房间。ARM处理器设定温度和烟雾报警限值。
温度传感器和烟雾传感器时刻感受周围环境，并将周围的温度信息和烟雾信息通过驱动电路传输给ARM处理器，ARM处理器对接收到的信息解算后，当出现温度信号和烟雾信号均达到报警限值时，表明火灾出现，此时ARM处理器立即启动警报装置，在火灾警情较小时，警报装置每隔2秒发出一次声音警报和闪烁，在火灾警情较大时，警报装置每隔0.1秒发出一次声音警报和闪烁，当ARM处理器只接收到温度传感器发送的温度信号或烟雾传感器发送的烟雾信号中的一个信号达到报警限值时，判断为可能发生火灾或异常情况发生。此时警报装置也每隔2秒发出一次声音警报和闪烁。火灾附近的人员可根据听到的声音警报和爆闪灯的闪烁频率，判断出火灾情况，有助于人员对火灾具体情况的把控。
同时，当ARM处理器接收到温度信号或烟雾信号达到警报限值时，ARM处理器同时启动通信模块、执行机构和照明装置，通信模块中的GPS定位模块和拨号装置将信息无线发送给控制中心，控制中心根据接收到的GPS定位模块的编码信息判断出火灾位置(对应于哪一栋建筑物)，并根据接收到的拨号装置的电话号码信息判断出该栋建筑物的具体起火点的位置(对应于该栋建筑物内的具体第几层，以及该层的具体哪一房间号)。
同时执行机构的止水阀打开，现场人员可抓取执行机构进行喷水，执行机构可任意角度旋转，扑灭火源。
照明装置启动后，照亮火灾现场并便于人员看清火灾现场情况。
当控制中心接收到通信模块的火警信息时,立即在消防信息数据库中查询火灾位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息,根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案,通过网络将出警命令直接下达各消防中队。
因为采用了以上技术方案，本发明的有益技术效果如下：
a)本发明采用温度传感器和烟雾传感器，ARM处理器对其综合进行判断，提高系统的可靠性，减少虚警率；
b)本发明兼具报警和灭火准备；
c)本发明自带电池，并外置充电接口，可长时间工作；
d)本发明实现了声光报警、报警限设置等功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。
附图说明
图1为本发明一种高层建筑火灾预警装置的组成示意图。
图1中：1—温度传感器、2—烟雾传感器、3—供电电路、4—驱动电路、5—ARM处理器、6—通信模块、7—警报装置、8—执行机构、9—照明装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的一种高层建筑火灾预警装置的较佳实施例，如图1所示，包括温度传感器1、烟雾传感器2、供电电路3、驱动电路4、ARM处理器5、通信模块6、警报装置7、执行机构8和照明装置9；
所述温度传感器1采用AD590集成温度传感器，用于检测周围环境温度并向ARM处理器5发送温度信号，所述ARM处理器5响应于温度信号而驱动通信模块6、警报装置7、执行机构8和照明装置9；
所述烟雾传感器2采用TGS202气体传感器，用于检测浓烟并向ARM处理器5发送浓烟信号，所述ARM处理器5响应于烟雾信号而驱动通信模块6、警报装置7、执行机构8和照明装置9；
所述供电电路3由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，电池充电管理板外接充电口，供电电路3为温度传感器1、烟雾传感器2、驱动电路4和ARM处理器5提供3.3V电压，供电电路3为通信模块6、警报装置7、执行机构8和照明装置9提供5V电压；
所述驱动电路4主要由电压跟随器和分压电路组成，将温度传感器1、烟雾传感器2输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器5；
所述通信模块6内置有GPS定位装置和拨号装置，GPS定位装置和拨号装置与ARM处理器5关联，当ARM处理器5根据温度传感器1、烟雾传感器2发送的信号判断出火灾发生时，ARM处理器5立即启动通信模块6中的GPS定位装置和拨号装置，向控制中心传递火灾信息；
所述警报装置7由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当温度传感器1和烟雾传感器2检测到异常信号后，ARM处理器5控制警报装置7中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和爆闪灯，警报装置7输出声音预警和灯光闪烁；
所述执行机构8为喷淋头，执行机构8可容易抓取，执行机构8尾端连接水管，执行机构8可以任意角度旋转，执行机构8内部具有止水阀，止水阀与ARM处理器5关联，平时止水阀锁定，执行机构8不出水，当发生火灾时，ARM处理器5给执行机构8发出指令，止水阀动作，执行机构8出水；
所述照明装置9为LED灯珠；
所述温度传感器1和烟雾传感器2与驱动电路4相连，驱动电路4与ARM处理器5相连，ARM处理器5输出端与通信模块6双向相连，ARM处理器5输出端与执行机构8相连，ARM处理器5输出端与警报装置6相连，ARM处理器5输出端与照明装置9相连。
更优的，所述ARM处理器5对温度传感器1发送的温度信号和烟雾传感器2发送的烟雾信号进行报警限值设置，例如，设置大于100℃为温度报警限值，设置CO2和CO的浓度大于0.06％为烟雾报警限值，当温度大于100℃以及CO2和CO的浓度大于0.06％时，警报装置7发出警报。
更优的，所述ARM处理器5对接收到的温度传感器1发送的温度信号和烟雾传感器2发送的烟雾信号进行综合处理，并与预设的报警限值(温度大于100℃，CO2和CO的浓度大于0.06％)进行比较，只有ARM处理器5同时接收到温度传感器1发送的温度信号和烟雾传感器2发送的烟雾信号均达到报警限值时，判断为火灾发生，当ARM处理器5只接收到温度传感器1发送的温度信号或烟雾传感器2发送的烟雾信号中的一个信号达到报警限值时，判断为可能发生火灾或异常情况发生。
更优的，所述ARM处理器5启动警报装置7中的蜂鸣器和爆闪灯具有两种状态，分别为2秒发出一次声音警报和闪烁以及0.1秒发出一次声音警报和闪烁。
更优的，所述通信模块6中的GPS定位装置与建筑物的位置关联，用以确定火灾建筑物的位置，拨号装置与该建筑物内存放的火灾预警装置的位置关联，用以在火灾发生时，向控制中心拨打存储在通信模块6内的电话号码，用以进一步确定火灾建筑物内发出警报的火灾预警装置的具体位置。
更优的，所述通信模块6与控制中心通过无线方式进行通信。
本实施例的工作原理如下：
将本装置在建筑物内若干个容易引起火灾的地方分别安装，对每一个地方放置的通信模块6内设置GPS定位模块，赋予其指定的编码，该编码代表该建筑物的坐标位置，通信模块6内设置拨号装置，每个拨号装置内设置一个电话号码，该电话号码代表该火灾预警装置所处的具体位置，如XX2803，代表第28层第03号房间。
同时ARM处理器5设定100℃为温度报警限值，和CO2和CO的浓度大于0.06％为烟雾报警限值。
温度传感器1和烟雾传感器2时刻感受周围环境，并将周围的温度信息和烟雾信息通过驱动电路4传输给ARM处理器5，ARM处理器5对接收到的信息综合处理，并与设定报警限值比较，当出现温度信号和烟雾信号均达到报警限值时，表明火灾出现，此时ARM处理器5立即启动警报装置7，在火灾警情较小时，警报装置7每隔2秒发出一次声音警报和闪烁，在火灾警情较大时，警报装置7每隔0.1秒发出一次声音警报和闪烁，当ARM处理器5只接收到温度传感器1发送的温度信号或烟雾传感器2发送的烟雾信号中的一个信号达到报警限值时，判断为可能发生火灾或异常情况发生。此时警报装置7也每隔2秒发出一次声音警报和闪烁。火灾附近的人员可根据听到的声音警报和爆闪灯的闪烁频率，判断出火灾情况，有助于人员对火灾具体情况的把控。
同时，当ARM处理器5接收到温度信号或烟雾信号达到警报限值时，ARM处理器5同时启动通信模块6、执行机构8和照明装置9，通信模块6中的GPS定位模块和拨号装置将信息无线发送给控制中心，控制中心根据接收到的GPS定位模块的编码信息判断出火灾位置(对应于哪一栋建筑物)，并根据接收到的拨号装置的电话号码信息判断出该栋建筑物的具体起火点的位置(对应于该栋建筑物内的具体第几层，以及该层的具体哪一个房间)。
同时执行机构8的止水阀打开，现场人员可抓取执行机构8进行喷水，执行机构8可任意角度旋转，扑灭火源。
同时照明装置9启动后，照亮火灾现场并便于人员看清火灾现场情况。
当控制中心接收到通信模块6的火警信息时,立即在消防信息数据库中查询火灾位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息,根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案,通过网络将出警命令直接下达各消防中队。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种高层建筑火灾预警装置，其特征在于，包括温度传感器(1)、烟雾传感器(2)、供电电路(3)、驱动电路(4)、ARM处理器(5)、通信模块(6)、警报装置(7)、执行机构(8)和照明装置(9)；
所述温度传感器(1)用于检测周围环境温度并向ARM处理器(5)发送温度信号，所述ARM处理器(5)响应于温度信号而驱动通信模块(6)、警报装置(7)、执行机构(8)和照明装置(9)；
所述烟雾传感器(2)用于检测浓烟并向ARM处理器(5)发送浓烟信号，所述ARM处理器(5)响应于烟雾信号而驱动通信模块(6)、警报装置(7)、执行机构(8)和照明装置(9)；
所述供电电路(3)由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，电池充电管理板外接充电口，供电电路(3)为温度传感器(1)、烟雾传感器(2)、驱动电路(4)和ARM处理器(5)提供3.3V电压，供电电路(3)为通信模块(6)、警报装置(7)、执行机构(8)和照明装置(9)提供5V电压；
所述驱动电路(4)主要由电压跟随器和分压电路组成，将温度传感器(1)、烟雾传感器(2)输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器(5)；
所述通信模块(6)内置有GPS定位装置和拨号装置，GPS定位装置和拨号装置与ARM处理器(5)关联，当ARM处理器(5)根据温度传感器(1)、烟雾传感器(2)发送的信号判断出火灾发生时，ARM处理器(5)立即启动通信模块(6)中的GPS定位装置和拨号装置，向控制中心传递火灾信息；
所述警报装置(7)由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当温度传感器(1)和烟雾传感器(2)检测到异常信号后，ARM处理器(5)控制警报 装置(7)中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和指示灯，警报装置(7)输出声音预警和灯光闪烁；
所述执行机构(8)为喷淋头，执行机构(8)可容易抓取，执行机构(8)尾端连接水管，执行机构(8)可以任意角度旋转，执行机构(8)内部具有止水阀，止水阀与ARM处理器(5)关联，平时止水阀锁定，执行机构(8)不出水，当发生火灾时，ARM处理器(5)给执行机构(8)发出指令，止水阀动作，执行机构(8)出水；
所述照明装置(9)为LED灯珠；
所述温度传感器(1)和烟雾传感器(2)与驱动电路(4)相连，驱动电路(4)与ARM处理器(5)相连，ARM处理器(5)输出端与通信模块(6)双向相连，ARM处理器(5)输出端与执行机构(8)相连，ARM处理器(5)输出端与警报装置(7)相连，ARM处理器(5)输出端与照明装置(9)相连；
所述ARM处理器(5)对温度传感器(1)发送的温度信号和烟雾传感器(2)发送的烟雾信号进行报警限值设置，当温度信号和烟雾信号达到报警值时，警报装置(7)发出警报；
设置大于100℃为温度报警限值，设置CO2和CO的浓度大于0.06％为烟雾报警限值，当温度大于100℃以及CO2和CO的浓度大于0.06％时，警报装置(7)发出警报；所述ARM处理器(5)对接收到的温度传感器(1)发送的温度信号和烟雾传感器(2)发送的烟雾信号进行综合处理，并与预设的报警限值进行比较，只有ARM处理器(5)同时接收到温度传感器(1)发送的温度信号和烟雾传感器(2)发送的烟雾信号均达到报警限值时，判断为火灾发生，当ARM处理器(5)只接收到温度传感器(1)发送的温度信号或烟雾传感器(2)发送的烟雾信号中的一个信号达到报警限值时，判断为可能发生火灾或异 常情况发生；所述ARM处理器(5)启动警报装置(7)中的蜂鸣器和指示灯具有两种状态，分别为2秒发出一次声音警报和闪烁以及0.1秒发出一次声音警报和闪烁；所述通信模块(6)中的GPS定位装置与建筑物的位置关联，用以确定火灾建筑物的位置，拨号装置与该建筑物内存放的火灾预警装置的位置关联，用以在火灾发生时，向控制中心拨打存储在通信模块(6)内的电话号码，用以进一步确定火灾建筑物内发出警报的火灾预警装置的具体位置；所述通信模块(6)与控制中心通过无线方式进行通信；所述温度传感器(1)采用AD590集成温度传感器；所述烟雾传感器(2)采用TGS202气体传感器。
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