智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

孫鐘書 朱杰鋒 洪琳子 康理揚

【摘 要】介紹智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。通過感溫、感煙等傳感器，實時監(jiān)測周邊環(huán)境的溫度及空氣煙霧濃度的變化，將監(jiān)測到的物理量傳送給服務(wù)器，保存到數(shù)據(jù)庫中，并實時的展現(xiàn)在web服務(wù)器上。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，火災(zāi)報警器會發(fā)出聲光報警信號，并通過啟動相關(guān)的聯(lián)動控制設(shè)備，實現(xiàn)自動滅火、火情廣播，將火災(zāi)信息發(fā)送給相關(guān)人員、緊急疏散的功能。

【關(guān)鍵詞】火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)；實時監(jiān)控；聲光報警

中圖分類號： TU892 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）05-0185-002

隨著信息科技高速的發(fā)展，人們的居住環(huán)境也越來越復(fù)雜化，它的消防問題也變得越來越重要，火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)能夠在火災(zāi)發(fā)生之前，將周邊環(huán)境中的溫度、濕度、可燃?xì)怏w濃度、空氣粉塵度等一系列影響火災(zāi)因素的物理量通過相應(yīng)的傳感器，經(jīng)過HTTP網(wǎng)絡(luò)請求協(xié)議，發(fā)送到服務(wù)器中，引動聲光報警裝置，并按事先預(yù)留的電話號碼將火災(zāi)信息按事先預(yù)留的電話號碼自動撥號通知單位有關(guān)人員，并迅速上報消防指揮中心。所以說，具備一套安全可靠，反應(yīng)靈敏的火災(zāi)自動監(jiān)測裝置在智能樓宇設(shè)計中尤為重要，它能在一定程度上減少甚至杜絕火災(zāi)造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡。

本系統(tǒng)通過在辦公樓宇內(nèi)安裝多種用于檢測火災(zāi)的傳感器和自動報警裝置，實現(xiàn)對火災(zāi)情況的早期自動預(yù)警和火災(zāi)發(fā)生位置的監(jiān)測，并通過啟動相關(guān)的聯(lián)動控制設(shè)備，實現(xiàn)自動滅火、火情廣播、緊急疏散的功能。

1 總體方案

智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)由硬件支撐、軟件調(diào)試兩大部分組成，其中硬件研究主要是主控制器、PM2.5檢測模塊、無線模塊、攝像頭監(jiān)控、溫濕度傳感器、煙霧報警傳感器、聲光報警等硬件研究路線。主控制器主要是對其他各個模塊的控制，采用STM32作為智能云監(jiān)測系統(tǒng)的核心處理器；無線模塊對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信息獲取，最終通過主機發(fā)送給服務(wù)器。最終我們選擇了 GSM 通信方式 ，GSM 具有覆蓋面積廣、模塊使用簡單、不易受到干擾等特點。本設(shè)計采用的是 SIM800A GSM 模塊；聲光報警電路作為系統(tǒng)綜合報警，擔(dān)任著很重要的一部分功能，我們可以把它與感知層部分所使用的各個傳感器模塊進行結(jié)合，當(dāng)所采集到的物理值超過我們設(shè)定的閾值的上下限時，將會通過聲光報警器進行報警，報警的方式是通過指示燈和蜂鳴器進行報警。

軟件研究如何將傳感器的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器并顯示出來，以及采用什么手段使系統(tǒng)達(dá)到實時監(jiān)控的效果。軟件設(shè)計的模塊主要是：獲取數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)展示模塊、路線規(guī)劃、自動報警。在數(shù)據(jù)獲取模塊中，采用HTTP網(wǎng)絡(luò)請求協(xié)議，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，保存到數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)展示模塊中，采用ajax技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步請求，到達(dá)實時監(jiān)控每個區(qū)域相關(guān)指數(shù)的效果；路線規(guī)劃模塊中，利用GPS獲取用戶當(dāng)前位置，向用戶提供安全可靠的逃生路線；自動報警模塊中，利用撥打報警電話及發(fā)送短信等方式及時的向用戶發(fā)送火災(zāi)信息，讓用戶能夠快速做出反應(yīng)。

硬件設(shè)計方案確定后，開始進行可行性分析，分析各個模塊的功能，進行測試。硬件分析可行后，開始進行軟件調(diào)試，軟件調(diào)試主要是為硬件而服務(wù)的，通過軟件調(diào)試，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。待硬件和軟件程序調(diào)試完成后，開始進行聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。

系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計

智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)是一個集防火系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)于一體的系統(tǒng)，其中預(yù)警系統(tǒng)更是核心部分，這樣一來，預(yù)警信息的采集顯得尤為重要，因為它影響著我們系統(tǒng)的決策與判斷。

基于STM32的智能云監(jiān)測系統(tǒng)有以下幾個部分構(gòu)成：無線傳輸部分、云端顯示部分、溫度傳感器部分、濕度傳感器部分、可燃?xì)怏w監(jiān)測部分、空氣粉塵濃度監(jiān)測部分、藍(lán)牙部分、聲光報警及電話報警部分、LCD顯示部分、攝像頭監(jiān)控部分、GSM/GPRS通信部分、獨立供電部分，整體模塊框圖如圖2所示：

采用STM32作為智能云監(jiān)測系統(tǒng)的核心處理器，STM32是增強型的32位基于ARM核心帶有512K字節(jié)閃存的微型控制器，最高工作頻率為72MHZ，運行速率快，它的定時器資源極其豐富，多達(dá)11個，同時具有112個快速雙向IO口和16個外部中斷，3個12位ADC等，同時STM2具有LCD顯示擴展板， 通過這些擴展板，可以讓單片機數(shù)據(jù)化顯示監(jiān)測到的傳感數(shù)據(jù)，且具有圖形化界面設(shè)計功能，支持觸屏及無線通信。

3 軟件設(shè)計

智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的軟件功能主要是采集傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，對傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行實時的展示，自動報警，規(guī)劃逃生路線。系統(tǒng)功能圖如圖3所示：

通過感溫、感煙等傳感器采集周邊環(huán)境中影響火災(zāi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通信GSM/GPRS 模塊發(fā)送到服務(wù)器上，通過JDBC編程，將相關(guān)數(shù)據(jù)保存到MySql數(shù)據(jù)庫中。用戶打開手機或電腦，通過訪問瀏覽器的方式，讀取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并展示到界面上。由于數(shù)據(jù)量比較大，且需要最新的數(shù)據(jù)信息，所以采用ajax技術(shù)，實現(xiàn)異步請求，在系統(tǒng)內(nèi)部定時刷新，達(dá)到實時更新數(shù)據(jù)的效果，給用戶呈現(xiàn)最新的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，觸動硬件報警裝置的同時，能夠撥打相關(guān)工作人員的電話，提醒相關(guān)工作人員及時采取措施。

通過各路口的傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)匯總后分析，確定出安全的通道，將安全路線發(fā)送給被困人員，能夠幫助受害者及時逃生，減少傷亡。

4 結(jié)論

本文著重介紹了智能云火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計，本系統(tǒng)的亮點主要有：本設(shè)計降低了工廠易燃易爆及危險區(qū)域人為管理的難度，解決了多地域預(yù)警信息監(jiān)測困難等問題；通過無線傳輸，將各區(qū)域的周邊環(huán)境信息實時展示，輔助用戶進行預(yù)警防范?；馂?zāi)發(fā)生時，受害者可以通過web端讀取各區(qū)域的消防預(yù)警信息，迅速確定逃生路線并及時撥打救援電話；采用能抗高溫系數(shù)較高的電池，在高溫環(huán)境下依然能夠正常工作，保證了供電系統(tǒng)不被干擾；采用一體化封裝結(jié)構(gòu)，操作簡單，便攜易帶。

本系統(tǒng)價格低廉，開放性的互動軟硬件開發(fā)平臺，在建筑物中的應(yīng)用具有很好的應(yīng)用前景。

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