CN116311760A - 一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火灾监控预警技术领域，尤其涉及了一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，包括电源供电系统，所述电源供电系统的输出端电连接有单片机，所述单片机的输入端信号连接有温度传感器，所述单片机的输出端信号连接有声光报警器，所述单片机的输出端信号连接有气体报警器。该基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，在使用时，系统中的温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器获取室内温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度发送给单片机，此时系统中的子程序读取这些数据参数判断是否超过阈值，当没有超过阈值时，系统继续重复下一次检测，当超过阈值时，系统驱动声光报警器进行报警。

Description

一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统

技术领域

本发明涉及火灾监控预警技术领域，具体为一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统。

背景技术

随着科技的发展和人们对高水平生活的追求，越来越多的家用电器走入了人们的家庭，它们给人们的生活带来了方便和快捷，但同时也带来了很多的安全隐患。对于住宅火灾报警系统的研究具有十分重要的意义。物联网是使用电子技术使得软件硬件结合达到进一步信息化的思想,是互联网的延伸和发展物联网在体系结构上主要包括三层:感知层.网络层和应用层。其中感知层主要包括组成无线传感网络的普通传感节点,用于连接无线传感网络、移动通信网络Internet等；网络层主要是网络通信基础设施；应用层主要涉及各种物联网应用。

但目前市场上的住宅火灾报警系统采用的是单传感器只进行温度检测，由于外界环境因素的影响不可避免的会存在一定的误报和漏报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，包括电源供电系统，所述电源供电系统的输出端电连接有单片机，所述单片机的输入端信号连接有温度传感器，所述单片机的输入端信号连接有火焰传感器，所述单片机的输入端信号连接有烟雾传感器，所述单片机的输出端信号连接有声光报警器，所述单片机的输出端信号连接有气体报警器，所述单片机的输出端双向连接有ZigBee无线通信模块；

温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器获取室内温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度发送给单片机，单片机通过AT指令驱动ZigBee无线通信模块工作，ZigBee无线通信模块将数据发送到远程终端并通过远程终端向用户个人移动通信终端发送信息，ZigBee无线通信模块将火灾情况上传至PC端的人机交互界面。

优选的，所述单片机的输出端双向连接有ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块的输出端信号连接有PC端，建立PC端人机交互见面，使得建筑小区的管理员能第一时间清晰直观的对建筑内火灾发生情况有一个整体的了解。

优选的，所述ZigBee无线通信模块的输出端双向连接有无线网关，所述无线网关的输出端信号连接有个人移动通信终端，使得ZigBee无线通信模块将采集到的烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度发送到无线网关后，当烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度达到预警的数值后，无线网关向用户个人移动通信终端发送信息。

优选的，所述声光报警器内部配置有超强LED发光管与蜂鸣器。蜂鸣器的类型为电压式蜂鸣器由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳组成。

优选的，所述烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器。所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO₂)。当天然气传感器所处环境中存在可燃气体时，天然气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。

优选的，所述气体传感器选用MQ-4传感器。对甲醛和天然气有很高的灵敏度，对乙醇，烟雾灵敏度很低。

优选的，所述温度传感器选用DHT21温湿度复合传感器，采用单排4针引脚封装。使用时，只需DATA引脚连接到单片机的任意GPIO口即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，系统工作的过程中，单片机实时收到各温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器发送的数据，当火灾出现时，系统检测出接收的数据参数超过阈值，驱动声光报警器模块进行报警工作，同时驱动单片机通过AT指令驱动ZigBee模块工作，把报警信号发送到远程终端实现远距离报警。该系统使用温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器进行多传感器获取数据，综合利用终端节点采集温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度，决策判断是否发生了火灾及其状态，有利于提高火灾探测性能。

2.该基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，系统工作的过程中，ZigBee无线通信模块会将采集到的烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度发送到无线网关，当烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度达到预警的数值后，无线网关向用户个人移动通信终端发送信息，使得房间的主人实时收到预警信息进行应对。

3.该基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，建立PC端了人机交互见面，使得建筑小区内的管理员能第一时间清晰直观的对建筑内火灾发生情况有一个整体的了解，再通过具体监测数据对火灾情况分析后快速作出相应的对策，将火灾造成的损失降至最少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的ZigBee无线通信模块与个人移动通信终端连接图；

图3为本发明的系统主要子程序流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，包括电源供电系统，电源供电系统的输出端电连接有单片机，单片机的输入端信号连接有温度传感器，温度传感器选用DHT21温湿度复合传感器，采用单排4针引脚封装。使用时，只需DATA引脚连接到单片机的任意GPIO口即可。单片机的输入端信号连接有火焰传感器，火焰报警器结合双电压比较器芯片设计成模拟信号与数字信号双输出的形式，明火会产生红外波，当探测器区域不存在火焰时，火焰传感器电阻极大，模拟信号端输出低电平，此时在数字端也是输出低电平；当火焰存在，流过火焰传感器的电流逐渐增大，模拟输出端电压逐渐变高，数字输出端输出高电平，发光二极管点亮指示探测的火焰。单片机的输入端信号连接有烟雾传感器，烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器。所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当天然气传感器所处环境中存在可燃气体时，天然气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。单片机的输出端信号连接有声光报警器，声光报警器内部配置有超强LED发光管与蜂鸣器。蜂鸣器的类型为电压式蜂鸣器由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。单片机的输出端信号连接有气体报警器。气体传感器选用MQ-4传感器。对甲醛和天然气有很高的灵敏度，对乙醇，烟雾灵敏度很低。该系统使用温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器进行多传感器获取数据，综合利用终端节点采集温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度，决策判断是否发生了火灾及其状态，有利于提高火灾探测性能。单片机的输出端双向连接有ZigBee无线通信模块，ZigBee无线通信模块的输出端信号连接有PC端，建立PC端人机交互见面，使得建筑小区的管理员能第一时间清晰直观的对建筑内火灾发生情况有一个整体的了解，再通过具体监测数据对火灾情况进一步分析后作出相应的对策。ZigBee无线通信模块的输出端双向连接有无线网关，无线网关的输出端信号连接有个人移动通信终端，使得ZigBee无线通信模块将采集到的烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度发送到无线网关后，当烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度达到预警的数值后，无线网关向用户个人移动通信终端发送信息，使得房间的主人实时收到预警信息进行应对。整个系统的软件部分采用自上而下的模块化程序设计，各分支部分分别实现，在系统的电源启动使得系统初始化过后，系统开始工作，工作时，系统调用数据采集子程序来读取温度、湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度，接着判断这些数据参数是否超过阈值，当没有超过阈值时，系统继续检测，若超过阈值时，系统驱动声光报警器进行报警，同时驱动单片机通过AT指令驱动ZigBee模块工作，把报警信号发送到远程终端实现远距离报警。

该系统中物联网的感知层的传感节点主要包括ZigBee模块.温湿度传感模块.烟雾传感模块、数据采集模块等。传感节点通过数据采集模块将各参数信息转换为AD值。当收集到的参数超过设定阈值时，传感节点则通过网关节点上传报警数据给服务器；网络层的传感网关节点，选择GPRS网络将感知层的数据上传到互联网。网关节点包括两个部分：主控模块和Link节点。主控模块通过移动通信模块连接服务器进行双向通信、Link节点连接无线传感网络进行双向通信；应用层选择TCP协议作为通信手段。通信软件需和网关节点保持通信，在服务器上运行。

在使用时，系统中的温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器获取室内温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度发送给单片机，此时系统中的子程序读取这些数据参数判断是否超过阈值，当没有超过阈值时，系统继续重复下一次检测，当超过阈值时，系统驱动声光报警器进行报警，同时驱动单片机通过AT指令驱动ZigBee无线通信模块工作，把报警信号发送到远程终端实现远距离报警，并且接收ZigBee无线通信模块发送的数据的无线网关烟雾浓度、温湿的和甲醛和天然气的浓度达到预警的数值后向用户个人移动通信终端发送信息，使得房间的主人实时收到预警信息，同时ZigBee无线通信模块会将火灾情况上传至PC端的人机交互界面，使得建筑小区内的管理员可第一时间观察到建筑内火灾发生的情况，以便于管路员通过分析火灾情况第一时间作出相应的应对策略，将火灾造成的损失降低到最小。通过该预警系统，在火灾发生时，使得人们能够及时发现和预防火灾，及时疏散人员并及时扑灭，以最大程度的减少损失。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，包括电源供电系统，其特征在于：所述电源供电系统包括单片机，所述单片机的输入端和输出端分别信号连接有温度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、声光报警器和气体报警器；温度传感器、火焰传感器、气体传感器与烟雾传感器用于获取室内温湿度、烟雾浓度和甲醛与天然气浓度发送给单片机；所述单片机的输出端双向连接有ZigBee无线通信模块，单片机通过AT指令驱动ZigBee无线通信模块工作，ZigBee无线通信模块将数据发送到远程终端并通过远程终端向用户个人移动通信终端发送信息；当火灾出现时，系统检测出接收的数据参数超过阈值，驱动声光报警器模块进行报警工作，同时驱动单片机通过AT指令驱动ZigBee模块工作，把报警信号发送到远程终端实现远距离报警；所述ZigBee无线通信模块的输出端信号连接有PC端，ZigBee无线通信模块将火灾情况上传至PC端的人机交互界面。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，其特征在于：所述ZigBee无线通信模块的输出端双向连接有无线网关，所述无线网关的输出端信号连接有个人移动通信终端。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，其特征在于：所述声光报警器内部配置有超强LED发光管与蜂鸣器，所述蜂鸣器的类型为电压式蜂鸣器由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，其特征在于：所述烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器，所述MQ-2烟雾传感器使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO₂)。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，其特征在于：所述气体传感器选用对甲醛和天然气有很高的灵敏度，对乙醇，烟雾灵敏度很低的MQ-4传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的民用建筑火灾监控预警系统，其特征在于：所述温度传感器选用DHT21温湿度复合传感器，采用单排4针引脚封装。

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