基于物联网的高层建筑防火预警系统研究

沈瑞

摘要：近年来，高层建筑层出不穷，作为应急领域的高层建筑的防火问题一直是我们研究的重点，而火灾发生后如何能够准确、快速地得到现场信息在技术上是其中的一项难点。研究一种在物联网技术的基础上设计而成的高层建筑防火预警系统，以现实生活中的实际需求为出发点，首先在对该系统的软硬件设计之前，我们先勾画出了本套系统的系统结构图。在火灾现场采用风速和风向传感器相结合、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独立的传感器来检测高层建筑的周围环境信息，显然在很大程度上避免了由单一的独立的传感器所造成的漏报、误报，从而实现即时准确预警的目的，为人员的有效疏散和指挥救援提供科学依据。

关键词：高层建筑；物联网；防火预警

中图分类号：F25文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.22.020

1引言

科学在发展，人类在进步，在改革开放30年间，高层建筑已不知不觉地笼罩在我们身边，与此同时所带来的火灾隐患也逐步加深。我们知道火灾是一种在时间和空间上失去人为控制并造成一定损害的燃烧过程，一旦发生，不仅经济损失严重，还可能造成人员伤亡，后果十分可怕。于是，人们结合已开发的火灾探测器和现在正在研究和开发的各种类型的火灾探测器就高层建筑防火问题给出了多种解决方式，例如我们可以在任何一栋高层建筑中实现了一点看守、全面监测，这样一来在很大程度上实现对高层建筑物发生火灾的监测与预警的功能。但是当火灾发生时，首先受到损害的就是电力供应和通信设施，进而使其无法正常工作，而独立的联动设备又需要使用市电和有线通信设施，因此可能导致火情的无法及时准确发现，火焰快速蔓延，造成严重损失。

为了有效的防止火灾，确保人身安全，尽可能地减少社会财产的损失。我们要在降低引起火灾因素的情况下，实现当发生火灾时，能够及时发现及时控制，将火灾消灭在萌芽阶段。为此，作为一个预防火灾的重要措施，高层建筑火灾预警系统已经成为当代社会建筑设计的强制性和必要性要求之一。

2物联网技术

所谓物联网技术就是基于互联网技术之上研究扩展的一种新型网络技术。其无处不在的末端可以端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，然后通过各种网络进行信息交换和通讯，从而实现对所监管物体的高效、准确、安全的一体化操作。物联网的系统结构如图1 所示。

3防火预警系统设计

3.1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。如图2所示。

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。

3.2系统硬件设计

本系统中的节点需要完成的主要任务是收集高层建筑火险的数据信息，并将收集到的数据信息进行简单的分析处理后，通过选择相应路由协议的方式将收集到的数据发送到数据汇聚点的整体结构。如图3所示。

这些低速传感节点在安排部署的同时就通过设备确定了所在地的位置信息，与此同时还能监测所在位置的温、湿度、火焰光的强弱、烟雾浓度等环境因素，最重要的是，它还能以无线方式将收集到的数据发送到基站中心，保证对火灾监控的及时性。除此之外，我们将中高速传感器网络列入参考范围之内，而且以实际需要为出发点，可以将节点采集到建筑火险信息后，直接把数据发送到用户软件终端。节点的组成单元可分别是：数据传输、数据处理、数据采集和电源管理，其各自分工为：数据传输单元负责与其他三个节点进行通信，同时将接收和发送发采集到的各种数据信息以及交换消息，数据采集单元则是负责监控所在区域内对各类信息采集的情况和数据的转换情况，电源管理单元则是将所有能用到的各种传感器连通。考虑到扩展性以及以后的各种调试，我们做法是：将数据采集单元从整个节点结构中独立出来，做成具有相互套接相互联系功能的可扩展主板。如图4所示。

3.3系统软件设计

该系统平台的软件结构可以分为三个部分：传感器节点、汇聚节点和远程监控平台，这三个模块虽各自独立却相互关联，从而让远端控制中心与无线传感器网络之间能实现各种数据信息的交换。如图5所示。

4结论

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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