史紅彥　王舉濤

摘要：隨著通信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也為解決目前火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)存在的問題提出了新的思路?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的結(jié)合，能夠及時(shí)監(jiān)測到火災(zāi)的發(fā)生并同步報(bào)警，改善了消防報(bào)警系統(tǒng)的傳輸方式和監(jiān)控方式，提高火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）10-2340-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市中高層、超高層建筑和大型建筑日益增多。然而，城市建筑在朝著現(xiàn)代化、大型化和多功能化方向發(fā)展的同時(shí)，由于樓層高、功能復(fù)雜、設(shè)備繁多、人員密集，可造成火災(zāi)的隱患也隨之大大增加，所以關(guān)乎到人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全的消防工作也顯得日益重要。

1 概述

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是將分散在城市中各個(gè)建筑內(nèi)部的前端感知設(shè)備控制器通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)等多種連網(wǎng)方式組成網(wǎng)絡(luò)，利用可燃?xì)怏w探測器、感溫探測器、感煙探測器、紫外火焰探測器等聯(lián)網(wǎng)建筑物內(nèi)的前端感知設(shè)備實(shí)時(shí)采集運(yùn)行狀態(tài)信息和報(bào)警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種存在于消防設(shè)施中的故障隱患，聯(lián)網(wǎng)部門及時(shí)處理，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的互動對話功能消防部門還可以第一時(shí)間感知火情并確定起火位置，快速調(diào)集處置力量，避免因人為報(bào)警不及時(shí)而造成的火勢蔓延，為火災(zāi)救援贏得寶貴的時(shí)間。

2 方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)旨在開發(fā)一款主要應(yīng)用在商場、超市、酒店、商鋪等需要進(jìn)行全無線煙霧、溫度監(jiān)測報(bào)警場所的無線智能報(bào)警器。該報(bào)警器能夠通過無線煙霧傳感器、無線溫度傳感器實(shí)現(xiàn)場地的煙霧、溫度自動監(jiān)測，發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，使用無線傳輸技術(shù)發(fā)射具有本煙霧傳感器、溫度傳感器編號的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)火情初期（煙霧或溫度達(dá)到某一設(shè)定值）第一時(shí)間自動感應(yīng)并報(bào)警同時(shí)準(zhǔn)確定位火情位置的功能，大大提高報(bào)警效率，創(chuàng)造巨大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

本設(shè)計(jì)主要的方案框如圖1所示，主要有以下四個(gè)部分的組成：信息采集模塊設(shè)計(jì)、主控模塊、無線傳輸模塊設(shè)計(jì)、聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)。

信息采集模塊：無線煙霧傳感器檢測到光強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的閥值時(shí)，會產(chǎn)生火警信號。無線溫度傳感器在當(dāng)溫度超過設(shè)定的閥值，會產(chǎn)生報(bào)警信號。每個(gè)無線傳感器在安裝后，都會使用學(xué)習(xí)功能，與報(bào)警主機(jī)進(jìn)行對碼連接，形成無線報(bào)警網(wǎng)絡(luò)。

主控模塊：為監(jiān)測點(diǎn)定義報(bào)警條件，在實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中，如發(fā)現(xiàn)達(dá)到報(bào)警條件的數(shù)據(jù)，則自動生成報(bào)警，進(jìn)入報(bào)警流程；當(dāng)該數(shù)據(jù)恢復(fù)正常時(shí)，自動消除報(bào)警信息。

無線傳輸模塊：當(dāng)煙霧、溫度報(bào)警信號產(chǎn)生，將驅(qū)動無線電路工作，使用無線傳輸技術(shù)發(fā)射具有本煙霧傳感器、溫度傳感器編號的數(shù)據(jù)。使監(jiān)控端能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的定位發(fā)生險(xiǎn)情的位置。

聲光報(bào)警模塊：以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測、實(shí)時(shí)報(bào)警判斷為基礎(chǔ)，以聲光提醒為展示形式，及時(shí)、醒目的提醒工作人員處理報(bào)警，排除故障及安全隱患。

3 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的微控制器采用STC89C52單片機(jī)，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 的系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。由于靈活的8位CPU與能夠系統(tǒng)編程的Flash都包含在這個(gè)芯片中， STC89C52為大多數(shù)的嵌入式控制系統(tǒng)提供了十分有效的解決方案。微控制器的主要作用是信息采集模塊通過傳感器采集數(shù)據(jù)，采集的信息傳輸給微處理器，微處理器把接收到的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼無線傳輸出去，傳輸時(shí)實(shí)高效。 主控電路如圖2所示。

本系統(tǒng)的煙霧檢測采用的是煙霧傳感器MQ2。其電路原理為傳感器的輸出信號首先經(jīng)過一個(gè)射極跟隨器輸出，然后在經(jīng)過ADC0832將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后送到單片機(jī)里。

本系統(tǒng)液晶顯示模塊采用液晶1602作為系統(tǒng)顯示界面在系統(tǒng)工作過程中，它主要的功能就是實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)采集到得的值，

為了便于設(shè)置采集數(shù)據(jù)的極限值，本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了按鍵電路。每個(gè)按鍵一端接地，另一端通過一個(gè)上拉電阻接到VCC上。由于系統(tǒng)供電VCC為5V。但按鍵未按下時(shí)，單片機(jī)的輸入端通過上拉電阻接到VCC。又由于單片機(jī)輸入端口的內(nèi)阻極大所以，單片機(jī)輸入信號接近VCC電源電壓。當(dāng)有按鍵按下時(shí)單片機(jī)的輸入端迅速和地短接，輸入電平迅速拉低為低電平。單片機(jī)通過實(shí)時(shí)掃描鍵盤的電平即能判斷出是否有按鍵按下。通過讀出按鍵的電平信號而執(zhí)行相應(yīng)的程序完成人機(jī)交互的目的。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主控程序主要起向?qū)c決策功能，決定整個(gè)程序如何運(yùn)行，LED點(diǎn)陣顯示屏各種顯示狀態(tài)均通過調(diào)用相應(yīng)的子程序完成。

當(dāng)系統(tǒng)上電后，LCD與LED各自顯示開機(jī)界面，于此同時(shí)單片機(jī)開始掃描鍵盤。當(dāng)鍵盤掃描到有鍵按下時(shí)，通過掃描程序判斷輸出相應(yīng)的操作，比如按下一鍵時(shí)，輸出“紅字上移顯示”到液晶顯示屏，同時(shí)LED點(diǎn)陣以紅色上移的方式顯示“LED顯示屏”，帶內(nèi)容顯示完畢后又回到初始界面的狀態(tài)，LED屏暗狀態(tài)，LCD屏顯示菜單。

5 本設(shè)計(jì)特色

1）先進(jìn)性

我國火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十年，大多數(shù)為布線式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，需要大量的地方布線，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢。而且監(jiān)控的延遲也比較大，不能第一時(shí)間傳達(dá)信息。本設(shè)計(jì)采用無線傳輸，解決了布線問題。無線傳輸速率快，準(zhǔn)確，可以很快的把信息傳遞給PC。

2）實(shí)用性

頁）

本物聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)用性很強(qiáng)，它可以作為辦公大樓、生活小區(qū)等各種場所的火災(zāi)險(xiǎn)情的監(jiān)控，準(zhǔn)確性強(qiáng)，反應(yīng)速度靈敏。設(shè)計(jì)簡單，易于操作，上位機(jī)界面簡單清晰，易于查看，可以實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控。本設(shè)計(jì)不受環(huán)境限制，容易布局，解決了布線難題，采用無線傳輸，大大節(jié)約了成本；采集的數(shù)據(jù)通過服務(wù)器上傳到了網(wǎng)上，可以在各地通過電腦監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，非常的方便快捷，即使人不在跟前也能發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情。

3）創(chuàng)新性

火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)是樓宇自動化的重要組成部分?，F(xiàn)有的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)大多是以有線方式連接，這會造成布線繁瑣，系統(tǒng)維護(hù)成本太高等問題。本設(shè)計(jì)將現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)引入消防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的、智能化的、自動化的消防報(bào)警。同時(shí)為把采集的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化，通過自建的服務(wù)器，可以無地域差異的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

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