智能消防系统硬件开发设计

智能消防系统是随着社会经济的快速发展，我国现代城市建筑楼层的增高，建筑密度的加大，使得火灾发生的机率也越来越频繁，压重影响了人们的人身安全和财产安全，据调查资料显示，大部分的火灾事故在早期的时候没有被及时地发现，错过了灭火的最佳时机，从而引发一系列的悲剧。为了使人们的生命财产安全得到保障，推动社会的和谐发展，必须要设计出具有实时性好和可靠性高的火灾自动报警系统和消防系统。

一、智能消防系统设计原理

由于传统的火灾探测报警系统缺乏灵活的组网接口、其监视的容量比较少、相应的速度比较慢、人机界面比较简单以及可靠性差等缺陷，特别在一些大型的工程建设中，经常会出现误报和漏报的现象，其故障发生的机率比较高，系统不能承受较大的工作压力，经常处于瘫痪的状态，已经满足不了当前社会发展的需求及其实际应用的要求。

近几年来，随着信息技术的进步，无线传感器网络技术的逐渐发展以及成熟，无线火灾报警系统的优势日益明显，其应用的范围也越来越广。本文介绍的这种新型智能消防系统硬件正是在此基础上，所开发研究出来的一种无线智能消防监测报警系统，具有组网方式灵活、功耗低、时延短、成本低以及系统构成简单等特点，把智能消防系统算法与无线传感器网络相结合在一起，使其具有预报警的能力，有效地提升了火灾报警的可靠性。

二、无线消防系统的开发需求及其系统结构

新型智能消防系统硬件需求主要有以下四点：第一，传感器节点应该具备大楼基本参数的采集功能，其参数主要包括：加速度、光强、温度、湿度、大气压、火场图以及烟雾等，通过对其的控制能够对参数上传的优先级进行修改；第二，通过测定传感器节点的参数，对火场的着火点、消防人员以及被困人员进行定位；第三，当发生火灾时，传感器一旦发现火灾就能及时地通过大楼广播和警报等一些报警设备通知大楼内的所有住户，或者通过GSM通知一些不在场的用户；第四，该系统应该具备无线实时视频传输的功能，即使火灾发生，系统仍旧可以正常地工作。

现代楼宇一般具有内部结构复杂、楼层高以及人流量大等特点，因此本系统中在ZigBee协议的基础上，将传感器网络作为数据采集的模块，在2.4GHz频段下，其节点工作的无线能力比较好，室外的单跳能够传输100m，可以穿透2堵墙。同时，通过和各种火场处理系统的控制与通信，系统把火场处理单位看成是火场处理模块，经过火场处理模块与数据采集模块最终构成该系统的物理层，即系统主要硬件的组成。

该无线智能消防监控系统主要是由无线摄像监控节点、无线wifi摄像头实时监控系统、无线消防监测节点、桌面温湿度显示终端、有源RFID定位节点、后台系统以及Base节点所组成。系统的核心部件就是无线消防监测系统，其主要是用于收集、获取和管理消防数据数据和信息，对火灾报警进行实时监督，并作出相应的报警判断；而有源RFID定位节点系统主要是用于当发生火灾时，定位消防人员或者标记物品；无线摄像监控节点系统主要是负责当火警触发时，将现场图像实时传回，同时在切断供电电源以后仍旧能够工作lOh以上。桌面温湿度显示终端是该系统的辅助系统，其主要是负责实时监控显示在室内桌面环境的温湿度；无线wifi摄像头实时监控系统则是对公共环境进行实时监控和记录；后台系统主要是用于各类数据的处理和管理，维护系统的正常运转，使智能算法运行，远程来进行Web访问，在各种不同的紧急情况下，通过消防预案的启动和GSM的连接，通知相关的人员和消防指挥中心。

通过上述的分析，针对功能的不同，其系统可以分为Wifi摄像头模块、消防传感器节点模块、基站功能模块、桌面温湿度传感器节点模块、有源RF1D节点，不同节点的功能主要是经过编写各模块通信协议来实现，通过这5个模块之间的配合工作，将楼宇中大部参数采集到位。在无线消防网络中，每一个模块都是其核心内容，其底层路由协议为ZigBee协议，火灾报警控制器在收到火灾自动报警设备的火警以后，在lOs内将其信息传送到监控管理中心，通过智能算法对其火警情况作出判断，接着通过值班人员的验证，做出相应的决策。

三、智能消防系统实验测试

通过实际的研发和调试，该系统已在实验室构建了无线消防系统数据采集模块的基本框架，其中消防传感节点基本上涵盖了两个实验室和楼道的各个区域，而消防摄像节点则分布在实验室门口处以及能够观测到整个实验室全貌的位置。

通过人工实验测试，将两个实验室门口的消防摄像节点与烟雾报警节点进行组合，当烟感监测到门口周围有烟雾情况的时候，其摄像节点就会立刻打开，并明确周围是否发生火灾，及时地掌握现场的异常情况，Base节点把数据最终进行汇总，通过上位机通信端口，将其置于实验室的主控室内中的服务器上，从而准确地收集来自于整个系统中的各个数据。

四、智能消防系统技术优势

本系统的特色和技术优势主要有以下几点：第一，相对于传统消防监测报警系统，该系统无布线困难，且容易放置，同时在发生火灾的时候不会由于电力中断而使监测失效，在断电以后其仍旧可以工作数小时，能及时将火警现场图像传回，其功耗低。第二，有源RF1D的实时定位能够更好地指导消防救援工作，监测多源信息，能够同时监控光照、三维的加速度、温度、大气压、湿度、烟雾浓度等各种信息，从而综合判断该消防情况。第三，传播能力较强，反映速度比较快，具有强大的后台处理能力和数据库管理功能，能够有效地分析和记录各种消防报警数据信息，为火灾报警系统规范和科学地管理提供相应的依据，具有远程web界面的访问控制功能、诊断系统健康功能、规划逃生路线功能以及预警预报的功能等。在险情发生的时候，能够自动、主动地报警，经过GSM模块直接地连接到消防部门。此外，功能升级较为方便，对新算法以及其新功能的开发，只需要对其节点刷写固件即可。

总结

综上所述，本文就无线消防系统硬件的开发进行具体地阐述，根据系统的需求，在无线传感器技术的基础上，对无线消防系统硬件各个部分进行具体地划分，并提出了相关的实验平台，对其优越性进行了总结。该系统能有效地改变传统消防系统的效率低，容易失效和布置困难等不足，使火警受理的速度与准确性得到提高，能够实时监控消防信息，通过远程对火警情况随时进行监控，便于做出正确、合理的决策，有效地开展指导救援工作，最大程度地保障人们的生命财产安全。

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