無線智能火災自動報警系統設計

丁敏

摘? 要：隨著我國智慧化城市的建設，智能化建筑的建設水平也逐年提高，建筑內部的火災自動報警系統中預警技術和反應時間的要求也在不斷提升。在智能化建筑中火災自動報警系統的設計工作需要報警系統與建筑環境相匹配，通過使用智能化的系統，可以對系統整體結構及軟硬件的設計水平進行優化，提升建筑火災報警能力與防范能力。充分保證人們在火災發生之后及時地疏散，控制火災蔓延，充分保護人們生命與財產的安全。該文通過闡述無線通信基礎zigBee無線通信技術與感知層上多個傳感器相融合，設計出了一套無線智能火災自動報警系統，提高控制區域火災報警能力。

關鍵詞：無線智能;火災自動報警系統;Zigbee

中圖分類號：X924? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

目前為止，除了獨立式感煙或者感溫火災探測器，常用的火災自動報警系統基本上都是需要架設線路才可使用，其沒有很好的靈活度，智能自動報警功能也沒有，而且因其架設線路所以不適用鋪設在范圍較大的地方。因此，設計出具有很強的靈活度，并且在維護工作上更加便捷、低成本的無線智能火災自動報警系統是當前急需要解決的問題。

如今是高新技術發展的時代，無線通信技術已經廣泛被應用，無線傳感器網絡技術也已經應用在各個領域中，這兩項無線技術有效的運用在傳統的火災報警系統中，既能夠把該系統存在的問題有效的解決，還增加了火災報警系統的智能性能及靈活性能，無線智能火災自動報警系統就這樣形成了。這個系統對火災防護區域可以進行大范圍以及各個角度的24小時監控，對火災信息處理采用的是專門分析方法，并且火災只要剛發生就能夠有報警信號發出，此外還能夠對滅火設施進行聯動控制，進行預滅火處理。

1 總體設計方案

（1）居住區、商業圈、森林保護區等是無線智能火災自動報警系統通常用到的區域。通過結點火情信息采集節點間無通信與集中式信息處理，實現對火情的報警功能。結構可以被分為2層，第一層是總結的內部控制網絡，其主要是收集匯總各個節點的火災信息情況。第二層是無線通信控制系統，可以智能分析火情的所有信息，并實現節點間無架設線的無線通信。

（2）無線智能火災報警系統由以下部分組成：終端火災信息采集裝置，主要功能是通過氣體火災探測器或火焰探測器進行感知和收集。分布式無線通信節點的作用，實現了控制節點與處理器之間無線連接。集中式中央火情處理器是對各探測節點的信息采用集中轉換及數據分析處理。聯動控制裝置和PC端可以發出對應的控制信號。

2 分布式無線通信節點設計

2.1 分布式無線通信節點的設計需求

無限智能火災報警系統有著獨特的特點，應根據需求選擇相應的無線通信技術。

（1）設計需求實時性。在對區域進行火情監控時，發現起火點，應將火情信息快速傳達到系統的每個接收點，使整個系統具備高靈敏度。

（2）設計需求數據量很少。因報警系統主要反映的是火情的信號和控制信號，這些信號的，所含的信息量很少，因此，傳輸的信息量也是較少的。

（3）設計需求低能耗。無線通信節點因受監控范圍和條件的限定，所以不能與電源直接相連，可以采用UPS等進行供電，因此，要求在設計中做到系統低耗能，進而延長系統的工作壽命。

針對這些特點，我們應該選用Zigbee的技術作為無線火災自動報警系統的無線通信手段。Zigbee可以實現我在系統的無線通信，系統的空間靈活度增加。

2.2 Zigbee技術

Zigbee無線通信技術是近幾年來研制的新型無線通信技術，其傳輸頻段為全球最廣泛的2.4G赫茲頻段，傳輸速率是250 Kbs。技術在無線通信領域具有低功耗，低成本，反應迅速，安全可靠等特點。尤其是功耗方面，它具有不發數據時進入休眠狀態的特點。發送功率時也只有1 mW。其休眠到激活、傳輸過程都是在毫秒之間完成，因此，對于實時性要求較高的無線控制系統很是適用。

3 節點內部控制網絡設計

利用節點內部控制網絡對火災防護地域進行相應監控，做到實時感知區域情況。當有火災出現時采集終端傳來火警信息傳送到節點內部，在內部把信息整理后傳輸到無線通信節點。

3.1 火災信息采集裝置

火災信息采集裝置主要收集火災發生時的物理特征信號，他可以采集火災發生初期的濃煙、熱量、熱輻射、聲音等。采集器的類型是根據燃燒所發出物質的物理特性進行分類。火災是由于物質著火，使表面物質轉換成可燃的氣體與煙霧顆粒等物質，使用感煙探測器、感溫探測器、氣體探測器等探測器可以探測出這些物質并收集相關信息。通過對這些種類火災探測器的交叉使用，可以更靈敏地感測到火災信號，信號到集中式火災處理器可以智能化地對火情分析及預警，提高了系統的準確性和智能性。

3.2 無線火災預警系統內部通信方式設計

當監測區域有火災發生時，火災探測器采集的火災相關信息傳送到無線通信節點，在節點內被收集整理發送，實現終端采集裝置與無線通信節點的通信。基于每個節點的終端火災信息采集裝置離通信節點的距離不同且較近，通常選用有線的方式進行通信鏈接。

在消防系統中，總線通常用二總線。它是把供電線路與信號線路集合在一起，施工難度及成本有所降低，同時也減少了總線數量與加入了自動同步編碼通信，通信距離變大，象2 km左右的傳輸距離就無需中繼器。因此，通常會選用二總線方式作為內部通信方式。

4 火災信息處理系統算法

火災的時間都是隨時發生的，沒有固定時間，火災發生的原因比較多，而且還有特別多的可燃物，這些都是不能夠確定的因素，所以，利用智能技術對火災信息處理的算法對智能火災自動報警系統非常重要，是整個系統的關鍵點。

現如今，對于火災信息處理更多的是使用閾值比較法來計算，此種計算方法把通過采集裝置所收集到的火災信息，象煙氣、火焰、溫度等相關信息，拿出預先設定好的閾值與火災信號值進行對比，如果所發出的信號值超過預訂的閾值，就可斷定該地方發生了火災。不過這種計算方法沒有智能功能和冗余性，這就會有誤報的情況發生，就不能夠準確的判斷是否真的發生了火災，具有很大的局限性。通過應用人工智能與非線性智能計算方法，把此種計算方法合理地與火災自動報警系統相結合，已是當下必然發展的趨勢。智能算法中的神經網絡算法可對外界的噪聲進行智能性的屏蔽，從而使其免受噪聲的干擾。通過使用人工神經網絡的計算方法，可以把采集到的所有火災信息一起進行處理，而且這種計算方法不僅反應快，還減少了錯誤率，使整個系統具有更高的可靠性。

5 結語

無線智能火災自動報警系統是通過采用Zigbee的無線通信技術和智能網絡技術相組合，實現了對多場所火災實時監控的目的，這個系統具有實時性、可靠性、低功耗性等特點，解決了傳統火災報警系統線路復雜、穩定性差的問題，也擴大了火災報警系統的使用范圍，通過無線智能火災自動報警系統的使用，可以有效地對火災發生區域展開長時間的監控，保證了人們生命財產的安全，因此，我們應大力推廣無限智能火災自動報警系統。

參考文獻

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