智能云火灾预警监控系统的设计与实现

孙钟书 朱杰锋 洪琳子 康理扬

【摘 要】介绍智能云火灾预警监控系统的设计与实现。通过感温、感烟等传感器，实时监测周边环境的温度及空气烟雾浓度的变化，将监测到的物理量传送给服务器，保存到数据库中，并实时的展现在web服务器上。当火灾发生时，火灾报警器会发出声光报警信号，并通过启动相关的联动控制设备，实现自动灭火、火情广播，将火灾信息发送给相关人员、紧急疏散的功能。

【关键词】火灾预警系统；实时监控；声光报警

中图分类号： TU892 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）05-0185-002

随着信息科技高速的发展，人们的居住环境也越来越复杂化，它的消防问题也变得越来越重要，火灾预警监控系统能够在火灾发生之前，将周边环境中的温度、湿度、可燃气体浓度、空气粉尘度等一系列影响火灾因素的物理量通过相应的传感器，经过HTTP网络请求协议，发送到服务器中，引动声光报警装置，并按事先预留的电话号码将火灾信息按事先预留的电话号码自动拨号通知单位有关人员，并迅速上报消防指挥中心。所以说，具备一套安全可靠，反应灵敏的火灾自动监测装置在智能楼宇设计中尤为重要，它能在一定程度上减少甚至杜绝火灾造成的财产损失和人员伤亡。

本系统通过在办公楼宇内安装多种用于检测火灾的传感器和自动报警装置，实现对火灾情况的早期自动预警和火灾发生位置的监测，并通过启动相关的联动控制设备，实现自动灭火、火情广播、紧急疏散的功能。

1 总体方案

智能云火灾预警监测系统由硬件支撑、软件调试两大部分组成，其中硬件研究主要是主控制器、PM2.5检测模块、无线模块、摄像头监控、温湿度传感器、烟雾报警传感器、声光报警等硬件研究路线。主控制器主要是对其他各个模块的控制，采用STM32作为智能云监测系统的核心处理器；无线模块对无线传感网络的信息获取，最终通过主机发送给服务器。最终我们选择了 GSM 通信方式 ，GSM 具有覆盖面积广、模块使用简单、不易受到干扰等特点。本设计采用的是 SIM800A GSM 模块；声光报警电路作为系统综合报警，担任着很重要的一部分功能，我们可以把它与感知层部分所使用的各个传感器模块进行结合，当所采集到的物理值超过我们设定的阈值的上下限时，将会通过声光报警器进行报警，报警的方式是通过指示灯和蜂鸣器进行报警。

软件研究如何将传感器的数据传送到服务器并显示出来，以及采用什么手段使系统达到实时监控的效果。软件设计的模块主要是：获取数据模块，数据展示模块、路线规划、自动报警。在数据获取模块中，采用HTTP网络请求协议，将传感器采集到的数据传送给服务器，保存到数据库中；数据展示模块中，采用ajax技术，实现数据的异步请求，到达实时监控每个区域相关指数的效果；路线规划模块中，利用GPS获取用户当前位置，向用户提供安全可靠的逃生路线；自动报警模块中，利用拨打报警电话及发送短信等方式及时的向用户发送火灾信息，让用户能够快速做出反应。

硬件设计方案确定后，开始进行可行性分析，分析各个模块的功能，进行测试。硬件分析可行后，开始进行软件调试，软件调试主要是为硬件而服务的，通过软件调试，实现整个系统的功能。待硬件和软件程序调试完成后，开始进行联调，实现整个系统的功能。

系统总体框架图如图1所示。

2 硬件设计

智能云火灾预警监控系统是一个集防火系统、预警系统、灭火系统于一体的系统，其中预警系统更是核心部分，这样一来，预警信息的采集显得尤为重要，因为它影响着我们系统的决策与判断。

基于STM32的智能云监测系统有以下几个部分构成：无线传输部分、云端显示部分、温度传感器部分、湿度传感器部分、可燃气体监测部分、空气粉尘浓度监测部分、蓝牙部分、声光报警及电话报警部分、LCD显示部分、摄像头监控部分、GSM/GPRS通信部分、独立供电部分，整体模块框图如图2所示：

采用STM32作为智能云监测系统的核心处理器，STM32是增强型的32位基于ARM核心带有512K字节闪存的微型控制器，最高工作频率为72MHZ，运行速率快，它的定时器资源极其丰富，多达11个，同时具有112个快速双向IO口和16个外部中断，3个12位ADC等，同时STM2具有LCD显示扩展板， 通过这些扩展板，可以让单片机数据化显示监测到的传感数据，且具有图形化界面设计功能，支持触屏及无线通信。

3 软件设计

智能云火灾预警监控系统的软件功能主要是采集传感器监测到的数据，对传感器监测到的数据进行实时的展示，自动报警，规划逃生路线。系统功能图如图3所示：

通过感温、感烟等传感器采集周边环境中影响火灾的相关数据，将采集到的数据通过无线通信GSM/GPRS 模块发送到服务器上，通过JDBC编程，将相关数据保存到MySql数据库中。用户打开手机或电脑，通过访问浏览器的方式，读取数据库中的数据，并展示到界面上。由于数据量比较大，且需要最新的数据信息，所以采用ajax技术，实现异步请求，在系统内部定时刷新，达到实时更新数据的效果，给用户呈现最新的数据信息。当火灾发生时，触动硬件报警装置的同时，能够拨打相关工作人员的电话，提醒相关工作人员及时采取措施。

通过各路口的传感器监测到的数据，将数据汇总后分析，确定出安全的通道，将安全路线发送给被困人员，能够帮助受害者及时逃生，减少伤亡。

4 结论

本文着重介绍了智能云火灾预警监控系统的开发与设计，本系统的亮点主要有：本设计降低了工厂易燃易爆及危险区域人为管理的难度，解决了多地域预警信息监测困难等问题；通过无线传输，将各区域的周边环境信息实时展示，辅助用户进行预警防范。火灾发生时，受害者可以通过web端读取各区域的消防预警信息，迅速确定逃生路线并及时拨打救援电话；采用能抗高温系数较高的电池，在高温环境下依然能够正常工作，保证了供电系统不被干扰；采用一体化封装结构，操作简单，便携易带。

本系统价格低廉，开放性的互动软硬件开发平台，在建筑物中的应用具有很好的应用前景。

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