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基于物联网的高层建筑的火灾预警系统

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：周家乐

[导读] 摘要：火灾对于现代社会而言依旧是一个很严重的问题，无法得到很好地解决方法，现代社会人口的激增，家庭建筑楼层动辄30层以上。

        大连东软信息学院辽宁省大连市 116023
        摘要：火灾对于现代社会而言依旧是一个很严重的问题，无法得到很好地解决方法，现代社会人口的激增，家庭建筑楼层动辄30层以上。因此，在很大程度上实现的摩天大楼的火灾监测和报警的功能。但当火灾发生时，首先被破坏的能源供应和通讯设施，进而使其运转的答复，而设备连接独立的电网，需要使用电缆和通讯设施，这可能导致火灾无法及时准确地检测和火焰迅速蔓延，造成严重的损失。为有效预防火警，确保人身安全，并尽量减少对社区财产的损害。我们想要减少引起火灾的因素，这样当火灾发生时，我们就能及时发现和控制，消除胚胎阶段的火灾。因此，高层建筑火灾预警系统已成为当代社会建筑设计的强制性和必要要求之一，是预防火灾的重要措施。
        关键词：物联网；高层建筑；火灾预警系统
        引言
        近年来，建筑火灾多发，建筑火灾扑灭难、救援难，起火原因多样，社会影响巨大。2016年，全国共发生火灾31.2万起，亡1582人，伤1065人，直接财产损失37.2亿元。从人员伤亡分布看，建筑火灾伤亡人数占火灾总伤亡人数的90.1%;从损失分布看，仅住宅火灾直接财产损失已经达到7.5亿元，占损失总额的20.1%。由此可见，快速精准的火灾预警是预防建筑火灾管控的重点之一。物联网（Internet Of Things，IOT）技术的提出和快速发展为火灾预警技术的发展提供了新的思路和解决方案。当前，火灾预警系统作为智能家居、楼宇自动化的重要组成部分，已经得到广泛应用和普及。但是，系统的实时性和准确性一直有待提高，传统的总线制火灾系统在使用中已经暴露出了很多问题，包括布线的种种弊端以及高虚警率和漏警率等。
        1物联网
        物联网是国家“十二五”计划的重点之一，是使用电子技术使得软件硬件结合达到进一步信息化的思想，是互联网的延伸和发展。物联网在体系结构上主要包括三层:感知层、网络层和应用层。其中感知层主要包括组成无线传感网络的普通传感节点，用于连接无线传感网络、移动通信网络Internet等;网络层主要是网络通信基础设施;应用层主要涉及各种物联网应用。
        2基于物联网的高层建筑火灾预警系统
        2.1系统结构设计
        本文开发一套在火灾现场采用风速和风向传感器、温湿度传感氧气传感器配合使用的方式替代了传统的单一的传感器来检测周围环境信息，很大程度上避免了误报、漏报，实现即时准确预警的目的的防火预警系统。整个火灾预警系统包含了两大子系统，一是远程监控中心系统的无线传感器，二则是用于网络监测子系统，而两个系统之间进行联系的纽带则是数据汇聚点。正如下图所示该高层建筑火灾预警系统中在网络检测区域部署了一定数量的传感器节点，而这些节点通过网络设备会自动采集自身所需的周围环境信息数据，然后上传到数据汇聚点，从而实现对整个被测建筑的监控。除上述用于进行数据采集的传感模块之外，传感器节点上还配备有用于搭建无线网络的通信模块。首先无线传感器将节点所收集到的周围环境数据进行分析处理，接着通过分析建筑内的烟雾浓度、火焰光的强弱以及短时间内温度、湿度的变化等诸多数据，确定发生火灾的等级，并且在需要时，无线传感器可以通过与基站组成的网络传输途径，向远处的监控系统软件终端也就是远程控制中心提交分析数据。
        2.2系统硬件设计
        该系统的节点主要完成两项任务：（1）采集高层建筑火灾风险信息；（2）具有向数据节点传输数据的总体结构，对采集到的信息进行简单处理后，和（3）与选择的路径协议共享信息。这些低速传感器节点在扩展过程中已经固定了由设备提供的座椅位置信息，同时也可以根据火焰的浓度或微弱程度、烟气、温度、湿度等进行监控，环境因素，如特别是将收集到的数据无线传输到重复中心，以确保监测的准确性火灾。其他为此，我们以高速传感器网络为基础，以直接将数据传输到软件终端的实际需要为出发点收集节点后的用户。构成节点的单元可以是：数据传输、数据处理的数据采集和能量管理。

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数据传输单元负责与其他三个节点的通信，同时接收和传输采集的各种数据和交换的信息；数据收集股负责监测不同类型信息的收集和它们所在地区数据的转换，能源管理股负责连接所有可用类型的传感器。
        2.3智能门窗系统
        以8051单片机兼容在CC2530芯片上为控制器，ZigBee无线传输技术来收集和处理温度和湿度控制蒸腾，控制器发送相应的指示的模态传感器和信号的检测，实现开放和关闭的窗户和有一些智能控制功能。
        2.4传感器信息采集模块
        MQ-2烟雾传感器是比较常用的离子型烟雾探测器，它是一种寿命长、成本低对液化气、丙烷、氢气等可燃气体具有良好的灵敏度的气敏传感器。通过气敏传感器监测家居内液化气、烟雾等参数主要目的是：
        （1）进行有毒气体和自动气体警报，以降低有毒气体浓度；
        （2）火灾警报，在判断是否发生火灾需与温度传感器的组合进行判断，即当您在封闭空间内的烟雾浓度和温度高于一定值时，达到火灾警报目的。
        2.5人机交互界面
        本文以某市建筑大学实验楼一楼为例，建立了PC端的人机交互界面，使管理员能第一时间清晰直观得对建筑内火灾发生情况有一个整体性的了解，再通过具体监测数据对火灾情况进一步分析。系统总览图以建筑设计图为基础，集中体现楼梯、卫生间、门窗的位置，节点传输至数据库的信息经过调用函数抓取，在二维或三维图中予以显现，如某节点感知火灾则在总览图中标红并且发出警报。具体感知到的数据信息可由左侧拉取获得。为满足管理者需要回放过去记录的需求，设置了一个可在总览图回放固定时间段系统记录数据的功能板块。模拟真实环境，系统对各区域温度、湿度、烟雾浓度进行实时监测，判断1区参数超出正常值，系统发出警报，并在主界面上显示，预警平面图中1区位置标红，管理员根据火情及火灾发生地点快速实施应急措施。通过以上实测，进一步验证了本文设计的建筑火灾预警系统在火灾没发生或火灾初期具有针对性的预防作用，而且能从源头上控制火灾隐患，为人员疏散、财产抢救和避免重特大火灾事故的发生提供了保障。
        结语
        为了社会的和谐稳定，提高高层建筑对火灾的预防和控制能力，使人们能够在火灾发生时及时发现，及时快速的处理，从而进一步遏制火灾的发生，能够将火灾的预防与发现及时发现、并且能及时疏散人员逃生及火灾的及时扑救，将损失降低到最小化。因此，我们应该在火灾发生之前，对那些可能引起火灾发生的危险因素进行预警并且采取有效的处理，逐步加强对高层建筑物发生火灾的预警。本文在物联网技术基础上研究开发的高层建筑防火预警系统，为日后研究者研究和开发下一代有关高层建筑物的火灾预警和监控系统提供了强有力的技术和理论支持。
        参考文献
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