CN110349391A - 基于物联网和云平台的家用火灾报警方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网和云平台的家用火灾报警方法及系统，包括探测器、物联网关、云计算平台、管理端以及用户端。本发明，通过物联网技术、互联网技术、以及手机应用软件APP，把探测器、物联网网关与用户关联在一起，形成一整套完整的消防报警装置。由于安装于现场的探测器、物联网关内嵌有无线传输模块，如WiFi模块、433模块或者用于2G通讯的GSM模块，本发明中的探测器、物联网网关均可设置为独立式的单体设备，原先各设备之间的物理连接线由无线网络取代从而实现互联。由此，各探测设备可独立安装、使用，亦可互联使用。由此，本发明系统的安装与布线得到充分的简化，日常安装维护也无需专业的维护人员指导，更加适合于家庭等应用场景。

Description

基于物联网和云平台的家用火灾报警方法及系统

技术领域

本发明涉及火灾预警设备领域，尤其涉及一种家用火灾报警方法及系统。

背景技术

我国目前实施的各个“防火规范”仅针对大型建筑，而对普通民用建筑内的居民房间等小型场所并没有规定要求安装火灾报警系统。随着我国经济的发展，城镇化水平不断地提高，居民的生活质量得到进一步改善，家用电器正在增多，生活中用电、用火、用气日益频繁，家庭火灾发生率也急剧攀升。因而，在住宅或者人员密集的小型场所等火灾报警系统未覆盖的地点，安装火灾报警系统是非常必要和紧迫的。

目前市面上常见的家用火灾报警系统有两种：布线式火灾报警系统和纯独立式火灾探测报警器。布线式火灾报警系统通过现场布线的方式，安装火灾报警设备；纯独立式火灾探测报警器各自独立，单独安装，无法实现设备间互联。

而目前市面上常见的2种家用火灾报警系统均存在一些问题：

布线式的火灾报警系统，其安装、布线都十分困难，并且成本高昂。即便安装完成，该系统也存在着：系统复杂、固定不灵活、不便于使用、维护的问题。

纯独立式的火灾探测报警器通过传感器探测燃烧产生的气体，然后警报鸣笛。但其存在着功能单一、无法连网的问题。火情发生后，尽管纯独立式的火灾探测报警器可以鸣笛警报，但由于周围无人、空间隔音效果较好等状况，也可能导致相关人员无法得知火情，进而使火情进一步蔓延，威胁人们的财产安全。

因此，目前急需一种适用于家庭环境、便于安装维护的火灾报警系统。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于物联网和云平台的家用火灾报警方法及系统。

首先，为实现上述目的，提出一种基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，包括至少一个探测器，所述探测器用于探测现场环境产生探测信号；还包括：物联网关，所述物联网关包括数据接口和网络接口，所述数据接口用于与所述探测器交互；所述物联网关用于通过所述数据接口接收所述探测器的探测信号，标记所述探测信号的来源并将所述探测信号打包为探测数据，通过所述网络接口上传打包后的所述探测数据；云计算平台用于接收所述网络接口上传的所述探测数据，检验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据；所述云计算平台还用于根据调取请求调取并输出其存储的相应的探测数据；管理端用于向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的探测数据，判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端发送警报；所述用户端用以接收来自所述管理端的警报，所述警报包括短信、彩信或软件终端的提醒。

可选的，上述的系统中，所述探测器还包括内置的网络接口，并通过所述内置的网络接口直接与所述云计算平台无线连接；所述物联网关的网络接口或所述探测器内置的网络接口包括WiFi通信模块和/或GSM通信模块；所述WiFi通信模块将所述探测数据或探测信号打包为HTTP请求，通过TCP/IP协议以2.4GHz的通信频率发送至所述云计算平台，实现数据交互；所述GSM通信模块以2GHz的通信频率与所述云计算平台交互。

可选的，上述的系统中，所述数据接口包括433通信模块，所述433通信模块通过433MHz的通信频段与所述探测器无线连接。

可选的，上述的系统中，所述用户端为手机；所述手机还与所述云计算平台无线连接，所述手机被设置以执行以下步骤：向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据，接收所述云平台输出的所述探测数据，显示所述探测数据所对应的探测器的状态

其次，为实现上述目的，还提出一种用于上述系统的物联网关，包括数据接口和网络接口，所述数据接口包括433通信模块，所述433通信模块通过433MHz的通信频段与所述探测器无线连接，用于接收所述探测器的探测信号；所述网络接口包括WiFi通信模块和/或GSM通信模块，所述WiFi通信模块以2.4GHz通信频率与所述云计算平台交互，所述GSM通信模块以2GHz的通信频率与所述云计算平台交互，上传所述探测数据；其中，所述探测数据通过以下步骤获得：步骤201，所述数据接口接收来自所述探测器的探测信号；步骤202，标记所述探测信号的来源，将所述探测信号及其来源标记打包为探测数据。

同时，为实现上述目的，还提出一种基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，步骤包括：第一步，探测器和/或物联网关注册至云平台；第二步，通过探测器探测现场环境产生探测信号，将所述探测信号通过数据接口输入至物联网关；第三步，所述物联网关标记所述探测信号的来源，将所述探测信号及其来源标记打包为探测数据，并通过网络接口将打包后的所述探测数据上传至云计算平台第四步，所述云计算平台通过所述探测数据中的纠错码校验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据；第五步，管理端或用户端向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据；所述管理端判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端发送警报；所述用户端接收所述警报或显示所述探测数据所对应的探测器的状态。

可选的，上述的方法的第二步中，还包括：所述探测器探测现场环境产生探测信号，将所述探测信号通过内置的网络接口按照如下步骤输出至所述云计算平台：步骤b1,将所述探测信号以及本探测器的标记打包为HTTP请求；步骤b2，将所述HTTP请求按照TCP/IP协议以2.4GHz的通信频率通过所述内置的网络接口发送至所述云计算平台所述。

可选的，上述的方法的第五步中，所述管理端或用户端按照固定的周期向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据；或者，所述云计算平台根据所述管理端的报警条件，在判断所述探测数据达到所述报警条件时触发所述管理端通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端发送警报。

可选的，上述的方法的第一步中，所述探测器和/或物联网关按照如下步骤注册至云计算平台：步骤a1，云平台接收所述探测器和/或物联网关的来源标记；所述来源标记包括所述探测器和/或物联网关的地址，或所述来源标记还包括所述探测器与所述物联网关之间的连接关系；步骤a2，云平台按照所述地址或所述连接关系存储所述来源标记为注册表。

由此，可选的，上述的方法的第四步中，所述云计算平台按照以下步骤验证所述探测数据的来源是否正确：步骤d1，获取所述探测数据中的来源标记；步骤d2，判断所述来源标记是否符合所述注册表中存储的地址或连接关系，若符合则判断所述探测数据的来源正确；若不符合则判断探测数据的来源错误。

有益效果

本发明，通过物联网技术、互联网技术、以及手机应用软件APP，把探测器、物联网网关与用户关联在一起，形成一整套完整的消防报警装置。由于安装于现场的探测器、物联网关等内嵌有无线传输模块，如WiFi模块、433模块或者用于2G通讯的GSM模块，本发明中的探测器、物联网网关均可设置为独立式的单体设备，原先各设备之间的物理连接线由无线网络取代从而实现互联。由此，各探测设备可独立安装、使用，亦可互联使用。由此，本发明系统的安装与布线得到充分的简化，日常安装维护也无需专业的维护人员指导，更加适合于家庭等应用场景。

本发明通过手机APP，能够把安装探测器的现场与用户紧密关联在一起，一旦探测器侦测到现场状况异常，通过物联网和云计算技术，无论何时何地用户都可以得知现场的准确状况，并且用户随时可以向云计算平台通过发送请求，获取保存在云计算平台的数据(包括现场设备在线状态、是否有警报等)，查看当前现场状况及历史状况。由此，用户外出不在家时也可通过手机App提供的功能页面，查看自己家中所安装的探测器的状态，包括设备在线状态、警报状态等。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的基于物联网和云平台的家用火灾报警系统框图；

图2为本发明中的物联网关的硬件原理框图；

图3为根据本发明的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法流程图；

图4为本发明中所述探测器的一种结构示意图；

图5为本发明中所述探测器的一种电路板图；

图6为本发明中所述探测器物联网关的一种结构示意图；

图7为本发明中所述物联网关中第一块电路板的示意图；

图8为本发明中所述物联网关中第二块电路板的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决布线式火灾报警系统安装复杂、成本高昂、使用困难等缺点及纯独立式的火灾探测报警器功能单一、无法联网的问题，本实施例提供了图1所示的一种基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，以免除用户安装布线的困扰。系统中各设备能够独立使用，也能通过简便的安装方式互联。该系统使用简单，可实现联网通报，通过物联网和云计算技术，保证火灾报警及时准确。

具体而言，该系统包括探测器100，物联网关200，云计算平台300，管理端400以及用户端500。

所述探测器100的结构参考图4所示，包括上盖11，集热盘12，电池13，下盖14，安装底座15，探测器电路板16。所述探测器用于探测现场环境产生探测信号。作为一种可选的方式，参考图5所示的探测器电路板16的示意图，其电路结构具体包括：433模块161用于实现与上级的物联网关通讯连接，蜂鸣器162，主控芯片(控制单元)163，传感器164。其中，所述的探测器还可内置有网络接口，并通过所述内置的网络接口直接与所述云计算平台300无线连接；

物联网关200，参考图2所示，所述物联网关包括数据接口、网络接口和控制单元。物联网网关200，通过主控芯片控制433通信模块，使物联网网关200与探测器100组成子网。所述数据接口用于与所述探测器100交互；所述控制单元用于通过所述数据接口接收所述探测器的探测信号，标记所述探测信号的来源并将所述探测信号打包为探测数据，通过所述网络接口上传打包后的所述探测数据；所述物联网关200的网络接口或所述探测器100内置的网络接口包括WiFi通信模块和/或GSM通信模块，所述WiFi通信模块以2.4GHz通信频率与所述云计算平台交互，所述GSM通信模块以2GHz的通信频率与所述云计算平台交互；

在一种实现方式下，上述物联网关200可通过图6所示的结构实现，包括：21上盖，22蜂鸣器，上端电路板23，下端电路板24，25下盖，26按键，27指示灯。其中，上端电路板23，参考图7所示可具体包括：231蜂鸣器，232 433模块，233WiFi模块。下端电路板，参考图8所示可具体包括：244变压器，245主控芯片(控制单元)。

云计算平台300用于接收所述网络接口上传的所述探测数据，检验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据；所述云计算平台还用于根据调取请求调取并输出其存储的相应的探测数据；

管理端400用于向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的探测数据，判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端500发送警报；

所述用户端500用以接收来自所述管理端的警报，所述警报包括短信、彩信或软件终端的提醒。

上述系统按照图3所示的步骤运行。云平台与网关之间和探测器之间采用TCP/IP协议，探测器产生的数据和网关产生的数据均通过HTTP请求发送到云平台。云平台在接受探测器和网关的数据之前，用户必须先通过APP把探测器和网关注册到云平台，且在当前用户名下。由此云平台可记录用户-网关-探测器之间的关系，存储数据。工作时，探测器100探测到现场状况变化，马上发出警报，并产生数据通过无线网络，如，通过433MHz通信方式，连接到物联网网关200组成的子网。这种应用方式下的探测器可不直接接入Internet。探测器将其探测信号提交到物联网网关200，物联网网关200通过无线网络，如2.4G或2G把数据发送到云计算平台300，云计算平台300对数据进行初步验证与保存。云计算平台对数据进行的初步验证包括通过校验码验证国标要求的数据参数是否丢失，通过来源标记验证网关提交的数据是否为该网关所属用户。管理端400通过无线网络从云平台300获取到探测器100提交的数据，管理端400经过数据紧急状态判断(是否是火警警报)、先后时间判断，发送警报，如，短信、彩信、APP提醒等，提醒用户端500。此时用户端500只要处于网络连通状态，即可接收到探测器100所在区域的警报。

在一中可行的方式下，上述过程包括：

第一步，探测器100和/或物联网关200注册至云平台300：首先，云平台接收所述探测器100和/或物联网关200的来源标记；而后，云平台按照所述地址或所述连接关系存储所述来源标记为注册表。其中，所述来源标记包括所述探测器100和/或物联网关200的地址，或所述来源标记还包括所述探测器100与所述物联网关200之间的连接关系。

第二步，通过探测器100探测现场环境产生探测信号，将所述探测信号通过数据接口输入至物联网关200：首先,将所述探测信号以及本探测器的标记打包为HTTP请求；然后，将所述HTTP请求按照TCP/IP协议以2.4GHz的通信频率通过所述内置的网络接口发送至所述云计算平台。

第三步，所述物联网关200标记所述探测信号的来源，将所述探测信号及其来源标记打包为探测数据，并通过网络接口将打包后的所述探测数据上传至云计算平台300。

第四步，所述云计算平台300通过所述探测数据中的纠错码校验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据。其中，所述云计算平台300按照以下步骤验证所述探测数据的来源是否正确：首先，获取所述探测数据中的来源标记；然后，判断所述来源标记是否符合所述注册表中存储的地址或连接关系，若符合则判断所述探测数据的来源正确；若不符合则判断探测数据的来源错误。

第五步，管理端400或用户端500向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据；所述管理端400判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端500发送警报；所述用户端500接收所述警报或显示所述探测数据所对应的探测器的状态。

在本套系统中，用户接触到的实体部件为独立式的探测器和物联网网关，安装简易方便；其次，探测器同时还可通过内嵌的无线通讯模块而具备独立连网功能，例如，所述探测器可内嵌WIFI模块，以通过2.4G联入Internet；具有NBIOT模块的探测器100能够通过GSM(2G)接入Internet。由此，探测器的联网可不通过网关，直接通过无线互联网连接到云计算平台，进行数据传输，以提高数据传输效率。再次，用户通过安装手机APP建立与云计算平台、探测器和网关之间的联系，便于维护、使用；最后，火灾报警通过无线网络能够及时通知到用户，无论用户处在任何位置，只要网络通畅，即可接收报警信息，这样就避免了由于用户不在火情现场，而无法对火情采取措施的弊端。

本发明技术方案的优点主要体现在：克服了目前独立式的火灾报警器，单体设备之间无法实现设备间的互联，并且无法连入互联网的缺陷。通过WiFi模块、433模块或GSM模块在原本功能单一、布线式复杂、安装困难的火灾报警系统中的各设备之间实现交互与综合配置。

本发所提供的一整套消防报警装置，各设备亦可独立使用，安装简易，使用方便；把现场各个设备和现场设备与用户均通过无线互联网关联在一起，用户可实时掌握现场状况，及时对火情进行处理。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，包括至少一个探测器(100)，所述探测器用于探测现场环境产生探测信号，其特征在于，还包括：

物联网关(200)，所述物联网关包括数据接口和网络接口，所述数据接口用于与所述探测器(100)交互；所述物联网关用于通过所述数据接口接收所述探测器的探测信号，标记所述探测信号的来源并将所述探测信号打包为探测数据，通过所述网络接口上传打包后的所述探测数据；

云计算平台(300)用于接收所述网络接口上传的所述探测数据，检验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据；所述云计算平台还用于根据调取请求调取并输出其存储的相应的探测数据；

管理端(400)用于向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的探测数据，判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端(500)发送警报；

所述用户端(500)用以接收来自所述管理端的警报，所述警报包括短信、彩信或软件终端的提醒。

2.如权利要求1所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，其特征在于，所述探测器(100)还包括内置的网络接口，并通过所述内置的网络接口直接与所述云计算平台(300)无线连接；

所述物联网关(200)的网络接口或所述探测器(100)内置的网络接口包括WiFi通信模块和/或GSM通信模块；所述WiFi通信模块将所述探测数据或探测信号打包为HTTP请求，通过TCP/IP协议以2.4GHz的通信频率发送至所述云计算平台，实现数据交互；所述GSM通信模块以2GHz的通信频率与所述云计算平台交互。

3.如权利要求1所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，其特征在于，所述数据接口包括433通信模块，所述433通信模块通过433MHz的通信频段与所述探测器(100)无线连接。

4.如权利要求1所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警系统，其特征在于，所述用户端(500)为手机；

所述手机还与所述云计算平台(300)无线连接，所述手机被设置以执行以下步骤：

向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据，

接收所述云平台输出的所述探测数据，显示所述探测数据所对应的探测器的状态。

5.一种用于权利要求1至4所述系统的物联网关，其特征在于，包括数据接口和网络接口，

所述数据接口包括433通信模块，所述433通信模块通过433MHz的通信频段与所述探测器(100)无线连接，用于接收所述探测器的探测信号；

所述网络接口包括WiFi通信模块和/或GSM通信模块，所述WiFi通信模块以2.4GHz通信频率与所述云计算平台交互，所述GSM通信模块以2GHz的通信频率与所述云计算平台交互，上传所述探测数据；

其中，所述探测数据通过以下步骤获得：

步骤201，所述数据接口接收来自所述探测器的探测信号；

步骤202，标记所述探测信号的来源，将所述探测信号及其来源标记打包为探测数据。

6.一种用于权利要求1至4所述系统的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，其特征在于，步骤包括：

第一步，探测器(100)和/或物联网关(200)注册至云平台(300)；

第二步，通过探测器(100)探测现场环境产生探测信号，将所述探测信号通过数据接口输入至物联网关(200)；

第三步，所述物联网关(200)标记所述探测信号的来源，将所述探测信号及其来源标记打包为探测数据，并通过网络接口将打包后的所述探测数据上传至云计算平台(300)

第四步，所述云计算平台(300)通过所述探测数据中的纠错码校验所述探测数据是否完整，验证所述探测数据的来源是否正确，存储通过验证的所述探测数据，丢弃未通过所述验证的探测数据；

第五步，管理端(400)或用户端(500)向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据；所述管理端(400)判断所述探测数据是否达到报警条件，在达到所述报警条件时通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端(500)发送警报；所述用户端(500)接收所述警报或显示所述探测数据所对应的探测器的状态。

7.如权利要求6所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，其特征在于，所述第二步的步骤还包括：所述探测器(100)探测现场环境产生探测信号，将所述探测信号通过内置的网络接口按照如下步骤输出至所述云计算平台(300)：

步骤b1,将所述探测信号以及本探测器的标记打包为HTTP请求；

步骤b2，将所述HTTP请求按照TCP/IP协议以2.4GHz的通信频率通过所述内置的网络接口发送至所述云计算平台。

8.如权利要求6至7所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，其特征在于，所述第五步中，所述管理端(400)或用户端(500)按照固定的周期向所述云计算平台发出调取请求，调取所述云计算平台内存储的相应的探测数据；

或者，所述云计算平台根据所述管理端(400)的报警条件，在判断所述探测数据达到所述报警条件时触发所述管理端(400)通过短信接口、彩信接口或软件终端向用户端(500)发送警报。

9.如权利要求6至8所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，其特征在于，第一步中，所述探测器(100)和/或物联网关(200)按照如下步骤注册至云计算平台(300)：

步骤a1，云平台接收所述探测器(100)和/或物联网关(200)的来源标记；

所述来源标记包括所述探测器(100)和/或物联网关(200)的地址，或所述来源标记还包括所述探测器(100)与所述物联网关(200)之间的连接关系；

步骤a2，云平台按照所述地址或所述连接关系存储所述来源标记为注册表。

10.如权利要求9所述的基于物联网和云平台的家用火灾报警方法，其特征在于，第四步中，所述云计算平台(300)按照以下步骤验证所述探测数据的来源是否正确：

步骤d1，获取所述探测数据中的来源标记；

步骤d2，判断所述来源标记是否符合所述注册表中存储的地址或连接关系，若符合则判断所述探测数据的来源正确；若不符合则判断探测数据的来源错误。