无线智能火灾自动报警系统设计

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　　摘  要：随着我国智慧化城市的建设，智能化建筑的建设水平也逐年提高，建筑内部的火灾自动报警系统中预警技术和反应时间的要求也在不断提升。在智能化建筑中火灾自动报警系统的设计工作需要报警系统与建筑环境相匹配，通过使用智能化的系统，可以对系统整体结构及软硬件的设计水平进行优化，提升建筑火灾报警能力与防范能力。充分保证人们在火灾发生之后及时地疏散，控制火灾蔓延，充分保护人们生命与财产的安全。该文通过阐述无线通信基础zigBee无线通信技术与感知层上多个传感器相融合，设计出了一套无线智能火灾自动报警系统，提高控制区域火灾报警能力。
　　关键词：无线智能;火灾自动报警系统;Zigbee
　　中图分类号：X924          文獻标志码：A
　　0 引言
　　目前为止，除了独立式感烟或者感温火灾探测器，常用的火灾自动报警系统基本上都是需要架设线路才可使用，其没有很好的灵活度，智能自动报警功能也没有，而且因其架设线路所以不适用铺设在范围较大的地方。因此，设计出具有很强的灵活度，并且在维护工作上更加便捷、低成本的无线智能火灾自动报警系统是当前急需要解决的问题。
　　如今是高新技术发展的时代，无线通信技术已经广泛被应用，无线传感器网络技术也已经应用在各个领域中，这两项无线技术有效的运用在传统的火灾报警系统中，既能够把该系统存在的问题有效的解决，还增加了火灾报警系统的智能性能及灵活性能，无线智能火灾自动报警系统就这样形成了。这个系统对火灾防护区域可以进行大范围以及各个角度的24小时监控，对火灾信息处理采用的是专门分析方法，并且火灾只要刚发生就能够有报警信号发出，此外还能够对灭火设施进行联动控制，进行预灭火处理。
　　1 总体设计方案
　　（1）居住区、商业圈、森林保护区等是无线智能火灾自动报警系统通常用到的区域。通过结点火情信息采集节点间无通信与集中式信息处理，实现对火情的报警功能。结构可以被分为2层，第一层是总结的内部控制网络，其主要是收集汇总各个节点的火灾信息情况。第二层是无线通信控制系统，可以智能分析火情的所有信息，并实现节点间无架设线的无线通信。
　　（2）无线智能火灾报警系统由以下部分组成：终端火灾信息采集装置，主要功能是通过气体火灾探测器或火焰探测器进行感知和收集。分布式无线通信节点的作用，实现了控制节点与处理器之间无线连接。集中式中央火情处理器是对各探测节点的信息采用集中转换及数据分析处理。联动控制装置和PC端可以发出对应的控制信号。
　　2 分布式无线通信节点设计
　　2.1 分布式无线通信节点的设计需求
　　无限智能火灾报警系统有着独特的特点，应根据需求选择相应的无线通信技术。
　　（1）设计需求实时性。在对区域进行火情监控时，发现起火点，应将火情信息快速传达到系统的每个接收点，使整个系统具备高灵敏度。
　　（2）设计需求数据量很少。因报警系统主要反映的是火情的信号和控制信号，这些信号的，所含的信息量很少，因此，传输的信息量也是较少的。
　　（3）设计需求低能耗。无线通信节点因受监控范围和条件的限定，所以不能与电源直接相连，可以采用UPS等进行供电，因此，要求在设计中做到系统低耗能，进而延长系统的工作寿命。
　　针对这些特点，我们应该选用Zigbee的技术作为无线火灾自动报警系统的无线通信手段。Zigbee可以实现我在系统的无线通信，系统的空间灵活度增加。
　　2.2 Zigbee技术
　　Zigbee无线通信技术是近几年来研制的新型无线通信技术，其传输频段为全球最广泛的2.4G赫兹频段，传输速率是250 Kbs。技术在无线通信领域具有低功耗，低成本，反应迅速，安全可靠等特点。尤其是功耗方面，它具有不发数据时进入休眠状态的特点。发送功率时也只有1 mW。其休眠到激活、传输过程都是在毫秒之间完成，因此，对于实时性要求较高的无线控制系统很是适用。
　　3 节点内部控制网络设计
　　利用节点内部控制网络对火灾防护地域进行相应监控，做到实时感知区域情况。当有火灾出现时采集终端传来火警信息传送到节点内部，在内部把信息整理后传输到无线通信节点。
　　3.1 火灾信息采集装置
　　火灾信息采集装置主要收集火灾发生时的物理特征信号，他可以采集火灾发生初期的浓烟、热量、热辐射、声音等。采集器的类型是根据燃烧所发出物质的物理特性进行分类。火灾是由于物质着火，使表面物质转换成可燃的气体与烟雾颗粒等物质，使用感烟探测器、感温探测器、气体探测器等探测器可以探测出这些物质并收集相关信息。通过对这些种类火灾探测器的交叉使用，可以更灵敏地感测到火灾信号，信号到集中式火灾处理器可以智能化地对火情分析及预警，提高了系统的准确性和智能性。
　　3.2 无线火灾预警系统内部通信方式设计
　　当监测区域有火灾发生时，火灾探测器采集的火灾相关信息传送到无线通信节点，在节点内被收集整理发送，实现终端采集装置与无线通信节点的通信。基于每个节点的终端火灾信息采集装置离通信节点的距离不同且较近，通常选用有线的方式进行通信链接。
　　在消防系统中，总线通常用二总线。它是把供电线路与信号线路集合在一起，施工难度及成本有所降低，同时也减少了总线数量与加入了自动同步编码通信，通信距离变大，象2 km左右的传输距离就无需中继器。因此，通常会选用二总线方式作为内部通信方式。
　　4 火灾信息处理系统算法
　　火灾的时间都是随时发生的，没有固定时间，火灾发生的原因比较多，而且还有特别多的可燃物，这些都是不能够确定的因素，所以，利用智能技术对火灾信息处理的算法对智能火灾自动报警系统非常重要，是整个系统的关键点。
　　现如今，对于火灾信息处理更多的是使用阈值比较法来计算，此种计算方法把通过采集装置所收集到的火灾信息，象烟气、火焰、温度等相关信息，拿出预先设定好的阈值与火灾信号值进行对比，如果所发出的信号值超过预订的阈值，就可断定该地方发生了火灾。不过这种计算方法没有智能功能和冗余性，这就会有误报的情况发生，就不能够准确的判断是否真的发生了火灾，具有很大的局限性。通过应用人工智能与非线性智能计算方法，把此种计算方法合理地与火灾自动报警系统相结合，已是当下必然发展的趋势。智能算法中的神经网络算法可对外界的噪声进行智能性的屏蔽，从而使其免受噪声的干扰。通过使用人工神经网络的计算方法，可以把采集到的所有火灾信息一起进行处理，而且这种计算方法不仅反应快，还减少了错误率，使整个系统具有更高的可靠性。
　　5 结语
　　无线智能火灾自动报警系统是通过采用Zigbee的无线通信技术和智能网络技术相组合，实现了对多场所火灾实时监控的目的，这个系统具有实时性、可靠性、低功耗性等特点，解决了传统火灾报警系统线路复杂、稳定性差的问题，也扩大了火灾报警系统的使用范围，通过无线智能火灾自动报警系统的使用，可以有效地对火灾发生区域展开长时间的监控，保证了人们生命财产的安全，因此，我们应大力推广无限智能火灾自动报警系统。
　　参考文献
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