CN110496355B - 一种基于物联网的智慧消防系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的智慧消防系统，包括：服务器，运行消防策略生成子系统；火情监控子系统，布置在消防区域，用于检测火情，与服务器连接；报警子系统，布置在消防区域，用于发出声光报警信息，与服务器连接；灭火设备，布置在消费现场，用于灭火；设备监控子系统，部署在消防设备上，检测消防设备状态和位置，与服务器连接；监控终端，显示传感报警子系统以及设备监控子系统的运行状态，与服务器连接。本发明具有发生火灾时自动灭火功能；利用监控设备智能制定逃生路线，通过短信发送给居民及其监护人，保障居民的安全；通过自行走灭火机器人，将火情及时控制，实现了全区域覆盖智能自动化灭火。
Description
技术领域
本发明涉及一种消防系统，尤其涉及一种基于物联网的智慧消防系统。
背景技术
目前，随着城市规模的扩大，火灾的发生不减反增，甚至出现一把火把整个城市烧了的事件，因此城市消防系统越来受到人们的重视，而现有的消防系统中存在着功能不够完善，智能程度不高的现象；例如，一种在中国专利文献上公开的“一种物联网消防控制系统”，其公告号CN208877806U，包括局部安装块和控制端，其消防功能主要通过局部安装块来实现，灭火设备较为单一，且无法实现自动化灭火，需人为操作进行，不仅浪费时间，而且无法及时有效的控制火情。
发明内容
本发明主要解决原有的技术存在发现火灾后无法及时采取灭火措施问题；提供一种基于物联网的智慧消防系统，及时发现火灾并通过中央服务器控制灭火设备智能自动化灭火，及时控制火情。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括一种基于物联网的智慧消防系统，包括：服务器，运行消防策略生成子系统；火情监控子系统，布置在消防区域，用于检测火情，与服务器连接；报警子系统，布置在消防区域，用于发出声光报警信息，与服务器连接；灭火设备，布置在消防现场，用于灭火；设备监控子系统，部署在灭火设备上，检测灭火设备状态和位置，与服务器连接；监控终端，显示报警子系统以及设备监控子系统的运行状态，与服务器连接。不同系统共同工作，实现人工智能自动化灭火。
作为优选，所述消防策略生成子系统包括灭火策略生成子系统和居民疏散策略生成子系统，所述灭火策略生成子系统，根据火情监控子系统以及设备监控子系统的监控状态，生成灭火设备的执行策略；所述居民疏散策略生成子系统，根据火情监控子系统的监控状态以及消防区域的GIS信息，生成居民疏散的策略，并通过报警子系统传达，所述报警子系统包括扬声器，所述消防区域的GIS信息预先存入在服务器中。两个策略生成子系统分工明确，在智能灭火的同时，保障居民的生命安全。
作为优选，所述服务器在执行灭火策略生成子系统时，执行以下步骤：步骤211、由火情监控子系统读取火情位置、范围以及火情大小信息；步骤212、由设备监控子系统读取灭火设备的状态和位置信息；步骤213、通过灭火设备的状态以及位置信息，判断火情周围的灭火设备是否足以在时间T内扑灭火情，若是，则进入步骤215，否则，进入步骤214；步骤214、派出机动灭火装置；步骤215、实施灭火操作。
作为优选，还包括视频监控子系统，所述视频监控子系统监控消防区域内的道路、安全出口及消防通道的实时景象，视频监控子系统与服务器连接。视频监控子系统在实施灭火的过程中还可以进行全程监控，将灭火的过程进行全程记录。
作为优选，所述机动灭火装置为灭火机器人，所述灭火机器人包括自行走机构、主体、水箱、喷水枪、二氧化碳灭火器、监控装置、控制装置和两条机械臂，所述主体安装在自行走机构上，所述水箱以及二氧化碳灭火器均固定安装在主体背部，所述喷水枪以及二氧化碳灭火器喷口分别加持在机械臂上，所述喷水枪经水管连接水箱，所述监控装置安装在主体上部，自行走机构、监控装置、喷水枪、二氧化碳灭火器以及两条机械臂均与控制器连接。灭火机器人防止了由于灭火设备距离太远时火势的蔓延，保证了火情发现的第一时间可以采取灭火措施。
作为优选，所述服务器在执行居民疏散策略生成子系统，执行以下步骤：步骤221、由火情监控子系统读取火情位置、范围以及火情大小信息，标记火情附近存在安全隐患的范围，获得安全隐患范围内的人员数量及位置信息；步骤222、读取视频监控子系统的安全出口和消防通道的位置信息及实时景象；步骤223、读取气象局提供的气象信息；步骤224、根据安全出口和消防通道的实时景象，使用图像识别算法获得安全出口以及消防通道的拥堵情况，根据消防区域的GIS信息、气象信息以及安全出口和消防通道的位置信息，通过优化算法制定，使得安全隐患范围内的全部人员逃生最快的，每个人员的逃生路线；步骤225、通过报警子系统发出火情报警，通过短信将逃生路线发送给标记的安全隐患范围内的人员及其监护人。
作为优选，所述火情监控子系统包括感知模块和分析模块；所述感知模块包括若干个烟雾传感器、若干个一氧化碳传感器、若干个二氧化碳传感器、若干个红外线传感器和若干个紫外线传感器，所述若干个烟雾传感器、若干个一氧化碳传感器、若干个二氧化碳传感器、若干个红外线传感器和若干个紫外线传感器均分布在消防区域内并均与服务器通信连接；
所述分析模块运行在服务器中，所述分析模块根据感知模块收集的信息，分析火情是否发生以及火情发生时的起火点位置。感知模块收集到信息后，将信息传递给分析模块，分析模块对信息进行分析，缓解了服务器的运行压力，降低了服务器的工作内存，增加了服务器的流畅性。
作为优选，所述设备监控子系统包括压力传感器、离子成份分析仪、温度传感器、RFID电子标签和GPS定位器，所述压力传感器、离子成份分析仪、温度传感器、RFID电子标签以及GPS定位器分别设置在各灭火设备上，所述离子成份分析仪设置在各楼道转弯处，所述设备监控子系统还连接气象局。压力传感器和温度传感器保障灭火设备在火灾发生时的完好性，RFID电子标签和GPS定位器对灭火设备进行精准定位，为智能灭火提供保障。
作为优选，所述烟雾传感器包括上壳体、下壳体、烟雾传感单元、通信模块和气孔，所述上壳体和下壳体固定连接，所述下壳体设有通孔，所述气孔设有气囊软体和长钉条，所述气囊软体第一端紧密抵接通孔的内壁，气囊软体第二端与烟雾传感单元连接，所述长钉条固定在气囊软体附近，烟雾传感单元通过通信模块与服务器连接。烟雾传感器采用气囊软体结构，将气孔完全封闭，在灰尘到达气孔附近时，由于气囊软体的存在，灰尘无法进入气孔内部，防止了灰尘在气孔内部的堆积，当发生火灾时，烟雾传递到气孔附近，触碰到气囊软体，气囊软体感受到烟雾携带的热量，气囊软体开始膨胀，上部碰到长钉条，气囊软体涨破，气囊软体不在密封气孔，烟雾可以从气孔进入并被烟雾传感单元探测。
本发明的有益效果是：（1）火灾发生时迅速报警并提供起火点位置；（2）发生火灾时自动灭火，软件自动控制灭火设备实现灭火功能；（3）利用监控设备智能制定逃生路线，通过短信发送给居民及其监护人，保障居民的安全；（4）烟雾传感器设置气囊软体，防止灰尘的堆积，对于火灾的预报警精度高；（5）监控系统全程记录灭火过程，方便事后对于火情的分析；（6）通过自行走灭火机器人，将火情及时控制，实现全区域灭火。
附图说明
图1是本发明的一种系统整体结构示意图。
图2是本发明的一种服务器的消防策略生成子系统示意图。
图3是本发明的灭火策略生成子系统流程图。
图4是本发明的居民疏散策略生成子系统流程图。
图5是本发明的一种烟雾传感器结构示意图。
图中1.服务器，2.火情监控子系统，3.报警子系统，4.灭火设备，5.监控终端，6.设备监控子系统，7.感知模块，8.视频监控子系统，11.消防策略生成子系统，12.灭火策略生成子系统，13.居民疏散策略生成子系统，21.上壳体，22.烟雾传感单元，23.长钉条，24.气孔，25.下壳体，26.气囊软体，31.若干个烟雾传感器，32.若干个一氧化碳传感器，33.若干个二氧化碳传感器，34.若干个红外线传感器，35.若干个紫外线传感器，61.压力传感器，62.温度传感器，63.RFID电子标签，64.GPS定位器，65.离子成份分析仪。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于物联网的智慧消防系统，如图1、2所示，包括
服务器1，运行消防策略生成子系统11；火情监控子系统2，布置在消防区域，用于检测火情，与服务器连接；报警子系统3，布置在消防区域，用于发出声光报警信息，与服务器连接；灭火设备4，布置在消防现场，用于灭火；设备监控子系统6，部署在灭火设备上，检测灭火设备状态和位置，与服务器连接；监控终端5，显示报警子系统以及设备监控子系统的运行状态，与服务器连接。消防策略生成子系统包括灭火策略生成子系统12和居民疏散策略生成子系统13，灭火策略生成子系统，根据火情监控子系统以及设备监控子系统的监控状态，生成灭火设备的执行策略；居民疏散策略生成子系统，根据火情监控子系统的监控状态以及消防区域的GIS信息，生成居民疏散的策略，并通过报警子系统传达，所述报警子系统包括扬声器，所述消防区域的GIS信息预先存入在服务器中。
如图3所示，在具体应用中，灭火策略生成子系统通过火情监控子系统的分析系统采集起火点信息，明确起火点位置，通过设备监控子系统的压力传感器收集灭火设备的压力信息，各灭火设备分别安装在楼道各处，灭火设备包括室内的和室外的以及平时位于墙体里的消防喷头，根据设备监控子系统的离子成份分析仪可以通过空气中的离子成份有效判断燃烧物质的信息，根据不同的物质燃烧产生不同的离子浓度，选取合适的灭火设备；选取好设备后，根据起火点位置确定其空间坐标，通过灭火设备的压力赋予消防喷头一定的初速度，同时消防喷头从墙体露出并调整消防喷头的角度，使消防喷头喷出的灭火液体或者灭火气体或者灭火固体准确到达起火点的位置。起火点成功灭火后，根据监控终端和温度传感器传递的信息，对起火点周边区域进行进一步实施灭火操作；根据监控终端采集起火点周边物质，判断是否处于高危区域；根据早已导入的数据模型，进行灭火过程模拟并计算灭火所需时间；若出现找附近无合适灭火设备或灭火设备压力不够或所需灭火时间较长等情况，需第一时间派出灭火机器人，灭火机器人出发前配备合适且足量的灭火设备。
如图4所示，服务器在执行居民疏散策略生成子系统，执行以下步骤：步骤221、由火情监控子系统读取火情位置、范围以及火情大小信息，标记火情附近存在安全隐患的范围，获得安全隐患范围内的人员数量及位置信息；步骤222、读取视频监控子系统8的安全出口和消防通道的位置信息及实时景象；步骤223、读取气象局提供的气象信息；步骤224、根据安全出口和消防通道的实时景象，使用图像识别算法获得安全出口以及消防通道的拥堵情况，根据消防区域的GIS信息、气象信息以及安全出口和消防通道的位置信息，通过优化算法制定，使得安全隐患范围内的全部人员逃生最快的，每个人员的逃生路线；步骤225、通过报警子系统发出火情报警，通过短信将逃生路线发送给标记的安全隐患范围内的人员及其监护人。
为进一步加强消防系统的智能性，火情监控子系统包括感知模块7和分析模块，感知模块包括若干个一氧化碳传感器32、若干个二氧化碳传感器33、若干个红外线传感器34、若干个紫外线传感器35、若干个烟雾传感器31，感知模块通过各功能不同的传感器将各种信息传递到分析模块，分析模块接受来自感知模块的信息并对信息进一步人工智能判断；一氧化碳传感器和二氧化碳传感器传递不同的浓度时，分析模块可以判断空气中产生火情的概率以及火情产生时火焰蔓延的趋势和方向；烟雾传感器传递信息时，分析模块可以判断分析火情的发生，实现预报警的功能；结合红外线传感器传递的信息，分析模块进一步判断火情是否确实发生；紫外线传感器传递不同的紫外线波长，结合火焰燃烧位置，分析模块可以判断火焰的焰心；分析模块将分析的结果传递到中央服务器，减轻了中央服务器的处理信息的压力，使系统整体运行更加顺畅，更加智能化。
设备监控子系统包括压力传感器61、离子成份分析仪65、温度传感器62、RFID电子标签63和GPS定位器64，监控终端监控各楼道信息，传递逃生路线所需的路径信息，标记安全出口，同时实时监控火灾情况；压力传感器检测灭火设备的设备内压强大小，判断设备完好性；温度传感器检测火情附近温度变化，根据人体温度的不同用于标记附近存在安全隐患居民；离子成份分析仪通过采集空气中的离子，与大气中的离子成份做出对比，判断燃烧物质的信息；设备监控子系统还连接气象局，接受气象局提供的实时风向和风力大小。设备监控子系统还包括RFID电子标签和GPS定位器，通过安装在各灭火设备上的RFID电子标签和GPS定位器，对各灭火设备进行准确定位。
如图5所示，烟雾传感器包括上壳体21、下壳体25、烟雾传感单元22、通信模块和气孔24，上壳体和下壳体固定连接，下壳体设有通孔，气孔设有气囊软体26和长钉条23，气囊软体第一端紧密抵接通孔的内壁，气囊软体第二端与烟雾传感单元连接，长钉条固定在气囊软体附近，烟雾传感单元通过通信模块与服务器连接，通过气囊软体将气孔进行密封，阻挡了外界灰尘在气孔内部的堆积。当烟雾接触到气囊软体时，气囊软体产生膨胀，上方碰到长钉条会产生破裂，气囊软体的一侧脱离气孔内壁，气囊软体不再封闭气孔，烟雾可以从气孔进入并被烟雾传感器探测。
机动灭火装置为灭火机器人，灭火机器人包括自行走机构、主体、水箱、喷水枪、二氧化碳灭火器、监控装置、控制装置和两条机械臂，主体安装在自行走机构上，水箱以及二氧化碳灭火器均固定安装在主体背部，喷水枪以及二氧化碳灭火器喷口分别加持在机械臂上，所述喷水枪经水管连接水箱，监控装置安装在主体上部，自行走机构、监控装置、喷水枪、二氧化碳灭火器以及两条机械臂均与控制器连接。需要派出灭火机器人时，灭火机器人根据服务器下达的指令选择灭火设备和灭火材料，将灭火材料存储在水箱或二氧化碳灭火器中，利用自行走机构快速到达火灾现场，将喷水枪口对准火焰的焰根，实行灭火操作。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，包括：
服务器，运行消防策略生成子系统；
火情监控子系统，布置在消防区域，用于检测火情，与服务器连接；
报警子系统，布置在消防区域，用于发出声光报警信息，与服务器连接；
灭火设备，布置在消防现场，用于灭火；
设备监控子系统，部署在灭火设备上，检测灭火设备状态和位置，与服务器连接；
监控终端，显示报警子系统以及设备监控子系统的运行状态，与服务器连接；
所述消防策略生成子系统包括灭火策略生成子系统和居民疏散策略生成子系统，
所述灭火策略生成子系统，根据火情监控子系统以及设备监控子系统的监控状态，生成灭火设备的执行策略；
所述居民疏散策略生成子系统，根据火情监控子系统的监控状态以及消防区域的GIS信息，生成居民疏散的策略，并通过报警子系统传达，所述报警子系统包括扬声器，所述消防区域的GIS信息预先存入在服务器中；
所述服务器在执行灭火策略生成子系统时，执行以下步骤：
步骤211、由火情监控子系统读取火情位置、范围以及火情大小信息；
步骤212、由设备监控子系统读取灭火设备的状态和位置信息；
步骤213、通过灭火设备的状态以及位置信息，判断火情周围的灭火设备是否足以在时间T内扑灭火情，若是，则进入步骤215，否则，进入步骤214；
步骤214、派出机动灭火装置；
步骤215、实施灭火操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
还包括视频监控子系统，所述视频监控子系统监控消防区域内的道路、安全出口及消防通道的实时景象，视频监控子系统与服务器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
所述机动灭火装置为灭火机器人，
所述灭火机器人包括自行走机构、主体、水箱、喷水枪、二氧化碳灭火器、监控装置、控制装置和两条机械臂，所述主体安装在自行走机构上，所述水箱以及二氧化碳灭火器均固定安装在主体背部，所述喷水枪以及二氧化碳灭火器喷口分别加持在机械臂上，所述喷水枪经水管连接水箱，所述监控装置安装在主体上部，自行走机构、监控装置、喷水枪、二氧化碳灭火器以及两条机械臂均与控制器连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
所述服务器在执行居民疏散策略生成子系统，执行以下步骤：
步骤221、由火情监控子系统读取火情位置、范围以及火情大小信息，标记火情附近存在安全隐患的范围，获得安全隐患范围内的人员数量及位置信息；
步骤222、读取视频监控子系统的安全出口和消防通道的位置信息及实时景象；
步骤223、读取气象局提供的气象信息；
步骤224、根据安全出口和消防通道的实时景象，使用图像识别算法获得安全出口以及消防通道的拥堵情况，根据消防区域的GIS信息、气象信息以及安全出口和消防通道的位置信息，通过优化算法制定，使得安全隐患范围内的全部人员逃生最快的，每个人员的逃生路线；
步骤225、通过报警子系统发出火情报警，通过短信将逃生路线发送给标记的安全隐患范围内的人员及其监护人。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
所述火情监控子系统包括感知模块和分析模块；
所述感知模块包括若干个烟雾传感器、若干个一氧化碳传感器、若干个二氧化碳传感器、若干个红外线传感器和若干个紫外线传感器，所述若干个烟雾传感器、若干个一氧化碳传感器、若干个二氧化碳传感器、若干个红外线传感器和若干个紫外线传感器均分布在消防区域内并均与服务器通信连接；
所述分析模块运行在服务器中，所述分析模块根据感知模块收集的信息，分析火情是否发生以及火情发生时的起火点位置。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
所述设备监控子系统包括压力传感器、离子成份分析仪、温度传感器、RFID电子标签和GPS定位器，所述压力传感器、温度传感器、RFID电子标签以及GPS定位器分别设置在各灭火设备上，所述离子成份分析仪设置在各楼道转弯处，所述设备监控子系统还连接气象局。
7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智慧消防系统，其特征在于，
所述烟雾传感器包括上壳体、下壳体、烟雾传感单元、通信模块和气孔，所述上壳体和下壳体固定连接，所述下壳体设有通孔，所述气孔设有气囊软体和长钉条，所述气囊软体第一端紧密抵接通孔的内壁，气囊软体第二端与烟雾传感单元连接，所述长钉条固定在气囊软体附近，烟雾传感单元通过通信模块与服务器连接。
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