基于Zigbee 的高校學生宿舍火災預警應急系統設計

潘 毅

（岳陽職業技術學院，岳陽 414000）

在實際發展過程中，各大高校在預防火災以及火災處理上做了很多工作，如定期組織學生進行消防演練、用電器的使用限制等等，但取得的效果卻是微乎其微。學生在生活過程中缺乏一些生活經驗，往往會將一些火災隱患忽略，而且宿舍管理人員也不可能隨時進行火情查看。為此，人們將Zigbee 應用到高校學生宿舍應急系統設計之中，為火災預防和處理提供了良好條件。

1 系統總體設計

1.1 Zigbee 無線網絡拓撲結構

Zigbee 技術隸屬于無線通訊技術領域，具備低復雜度、低成本以及高速率等特點，應用范圍十分廣泛。在Zigbee 網絡之中，常見的有三種設備，即協調器、路由器和終端節點。另外，Zigbee 在應用過程中也會以各個獨立工作節點為依托，并用過無線通信組成星形和網狀網絡，為后續工作開展提供基礎條件。

1.2 系統的拓撲結構

為了更好的實現高校學生公寓安全管理，在系統拓撲結構設計上，需要做到其傳輸性能的有效保證，該系統結構主要以樹形簇結構為主，信號傳輸效果極佳。不同樓層可以被當做是一個分支簇，Zigbee 路由節點可以設置在每一樓層的樓道內。之后，還要在各個房間之中設置路由節點，并確保終端節點覆蓋整個學生公寓，在內這些節點的作用下，數據收集和命令執行工作流程將會更加完善，并在公寓房間中安裝為溫度傳感器等裝置，確保人們可以對公寓實際環境進行了解。除此之外，每個公寓內部還會裝有一項特殊裝置，實現對電源的有效控制，該裝置名稱為Zigbee 控制繼電器模板。總的來說，在該模板作用下，所有路由節點和協調器將會成為一個整體，避免下相關事故出現。

1.3 各部分功能情況

首先，由于整個Zigbee 網絡在自身組成上具備很強的復雜性特點，除了無線通訊模塊和傳感器之外，還會設計很多其他內容。在這之中，傳感器主要進行區域信息采集工作，如是否存在人員出入等等。而Zigbee 模塊還能實現對上層管理系統命令的有效接收，并對所有部件實施控制操作，在火災面前，可以確保應急反應措施實施不會受到任何阻礙。另外，人們還會在房間之中設置不同的終端節點，如煙霧傳感器節點，溫度出傳感器節點等等。這些終端節點會將各自信息通過路由器向協調器進行傳遞，讓數據可以借助于串口幫助，最終傳遞至管理中心。其次，管理中心的主要工作任務就是做好數據處理工作，盡快確定火災的實際發展位置，從而對火情進行有效判斷，根據實際情況選擇合適的應急措施。最后，為了確保效果，可以將值班室之中的報警裝置和管理中心設計成一個整體，管理中心的報警裝置便會向管理人員發送報警信息[1]。

2 基于Zigbee 的火災分級應急響應設計情況

2.1 一級火情應急處理

在火災發生初期，火勢并不兇猛，主要在其中一個宿舍內反應明顯。此時，由于火災點周圍溫度并不明顯，相關物體表面狀態以陰燃為主，進而生成了大量濃煙。當溫度傳感器所檢測的溫度在某一時間段內較高，甚至超出了標準值，則可以判斷感宿舍為起火點，則該宿舍的報警裝置將會啟動，并探測是否有人員活動。與此同時，系統還會對具體的報警宿舍位置進行充分反應，這其中還包括實際人員信息等。除此之外，各個管理中心還會在值班室之中設計報警系統，讓宿舍的指示燈亮起，這樣一來，宿舍管理人員也可以在第一時間內確定起火位置，并進行滅火操作。如果此時剛好趕上值班室無人值班，學生也可以自行組織滅火，當風險結束之后關閉報警裝置。

2.2 二級火情應急處理

如果管理中心在起火點檢測上，只存在一處火情問題，但報警時間過長，值班室火情處理按鍵也沒有得到反應，說明值班人此刻處于無人狀態，此種情況之下，火情響應將會提升到2級。其次，如果起火點周圍的煙氣密度及溫度過高時，證明火情已經開始向其他宿舍擴散，與之相對應的響應等級也會提升。為此，管理中心回將所有報警裝置啟動，并發出告警信息，將逃生通道和應急指示燈全部開啟。除此之外，管理中心還會以短信形式通知各個宿舍管理人員，及時做好人員疏散和火災控制工作。如果火情成功得到控制，管理中心便會將各項應急措施關閉，在后續做好信息記錄工作。如果一段時間之后并未察覺到火情得到控制或者是處理，整個警示級別也會繼續提升[2]。

2.3 三級火情應急處理

當多個宿舍的傳感器信號出現時，證明火情的嚴重性極為緊迫，與之相對應的火情預警也會增長到三級。此時，管理系統會將逃生通道和指示燈打開，將起火地點繞開，確定出最佳的逃生路線，并將樓道很宿舍中所有的紅外傳感器開啟，確定哪個位置有人。當火勢極大時，管理中心還會自動撥打火警電話119，播放之前就錄制好的聲音，請求消防人員立即采取志愿措施。另外，管理中心還要將宿舍內部電源全部關閉，此時，樓內緊急視頻監控系統也會處于運行狀態，將相關視頻圖像上傳到顯示器上。通過此項操作，能夠幫助學生迅速撤離火災現場，為后續救援工作提供便利條件，降低學校產生的各項損失。通過上述應急響應，由于火情的不同，所采取的急救措施也不同，在降低學生心理恐慌的同時，還能維護學生的生命安全。

3 結束語

綜上所述，從相關統計數據之中可以看出，近年來高校宿舍火災事故發生率明顯提升，為學校和師生帶來了巨大經濟損失。在事故發生過程中，管理人員和學生們都要具備相應的逃生知識，在Zigbee 技術的幫助下，高校宿舍火災預警應急系統將會變得更加完善，宿舍安全性也得到了提升，為學生提供一個安全的居住場所。