商貿物流散倉火災預警系統的設計與實現

摘 要：介紹一種在嵌入式基礎上結合ZigBee無線通信技術的商貿物流領域倉儲空間的火災預警系統，系統可以實現對倉儲空間環境參數中溫濕度、煙霧濃度、火焰情況、人員情況以及用戶電路中電壓、電流、漏電流等參數的實時數據采集和無線集中監控。

關鍵詞：嵌入式；ZigBee；倉儲空間；數據采集；集中監控

作為經濟繁榮的象征，商貿物流區域貨品齊全，選擇豐富，是絕大多數人進行生活消費的首選之地。但因其體量大，建筑結構復雜，電器照明設備多，可燃物多，人流密集等特點，它也是惡性火災事故的突發地，火災一旦發生，因此而來的人員傷亡和經濟損失不容小視。近年來，我國各地的商貿物流區域發生了多起火災事故，給人們的生命財產安全帶來了重大損失。

1 系統結構設計

系統整體結構設計管理平臺采用模塊化設計，主要包括外圍探測設備單元、智能控制器單元、通信單元、監控平臺。

⑴外圍探測設備。外圍探測設備，主要包括煙霧探測模塊、火焰探測模塊、紅外探測模塊、溫濕度探測模塊、電流探測模塊、漏電流探測模塊。這些模塊與智能控制器通過有線的方式進行連接，實現對多種環境參數的同時檢測，其中電流檢測模塊和漏電流檢測模塊主要安裝在用戶的電箱內部，用于實時檢測用戶的耗電情況。

⑵智能控制器。智能控制器，是整個系統的數據處理中心。采用模塊化設計，實現對數據的處理、分析和比較功能，它每隔數秒向監控平臺發送監控數據，保證整個系統實時在線監控，一旦發現數據超過系統設置的閾值時，將發出聲光預警信號，向監控平臺發出報警信息和位置信息，同時，智能控制器預留了與當地消防部門聯系的通信接口，可以與消防部門建立直接聯系。

⑶通訊單元。通信單元，主要采用ZigBee無線通信技術方式，具有網絡容量大、能夠自組網、運行在免費頻段的特點，以CC2530作為核心通信功能芯片，可以實現智能控制器的自組網。

在商貿物流區，可以每隔一定范圍設置一個擔任協調器功能的主通信模塊，如在商場的每一層都設置一個主通信模塊，通過有線的方式與監控平臺的PC機連接，然后所在層的每個散倉區域都安裝一套連接有節點通信模塊的智能控制器，從而組成一個子網。每個子網中，有且只有一個主通信模塊，但可以有多個節點通信模塊。主通信模塊負責監控平臺和智能控制器之間的信息交互，節點通信模塊與智能控制器通過串口相連，主要負責接收主通信模塊發來的監控指令，并把智能控制器采集的數據信息發送給主通信模塊。整個系統可以包含多個子網，每個子網容量可以從數個達數百個，檢測范圍比較廣，幾乎能夠遍及商貿物流監控區域的各個角落。

⑷監控平臺。監控平臺是整個系統的監控中心，在Windows操作系統下，利用高級編程語言C#，結合實時數據庫、GIS地圖以及大數據分析和挖掘等軟件技術，設計出多個功能監控界面，通過搭建一站式的可視化安全管理平臺，為監控人員提供便捷管理、資源共享、事故預防等功能，提高對火災的預警/報警水平和現場應急能力。

2 系統功能設計

⑴實時監控與報警功能。系統實現對散倉消防參數的實時監測。監測內容包含煙霧濃度、空氣溫濕度參數、電流與漏電流值、火焰探測結果、視頻監控等。管理平臺通過無線傳輸技術及時將以上監控數據結果傳到監控平臺上進行統一管理、智能分析并實現報警。

⑵GIS地圖可視化效果。系統結合GIS地圖，將報警信息以地圖的形式在監控平臺的界面上直接顯示，結合現場可利用的人力物力資源，排除報警點位的安全隱患。

⑶智能匯報與聯動指揮功能。建立遠程匯報與領導人終端，便于在發生重大事件時，能夠直接將現場的數據信息、視頻圖像信息以及正在采用的應急措施等傳輸至領導客戶端，使得領導人能夠第一時間獲取情況并予以遠程指揮。

⑷應急預案指導功能。平臺設置有應急預案庫，在火災發生時，結合現場實時狀況，遵循預案庫指導，將救援演示等內容以動畫方式呈現于管理平臺，實現統一調度。

⑸跨部門協作功能。系統所承載的各種信息，如：散倉業主信息，散倉位置信息、倉內儲存的貨品信息、樓宇信息，預案信息等，事先在相關部門如：119消防中心進行備案，建立專用的聯系通道，方便各救援部門跨部門協作。

⑹自動統計功能。應急處理結束后，平臺會自動統計此次應急處理過程中發生的所有事件，生成相應報表，自動呈報給相關部門進行備案。

⑺數據分析功能。結合管理平臺的日常管理與歷史報警數據庫，對照來自不同傳感器的數據，通過火災報警信號的交叉對比分析，實現對火災原因的綜合分析和火災隱患排查。

3 總結

在商貿物流散倉安裝本火災預警系統，可實現對散倉內多種環境參數進行集中有效監控， 提高商貿物流領域的安全系數；系統反應靈敏，具有可用性、實用性和可擴展性，隨著經濟水平的不斷提高和人們消防安全意識不斷增強，該系統必將得到進一步推廣應用。

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