应对孤岛形势的楼宇智能报警系统研究与设计

符 浩，杨硕林

(1.临沂技师学院，山东 临沂 276000；2.山东农业工程学院 机械电子工程学院，山东 济南 250100)

0 引言

随着电子技术(尤其是计算机技术)和网络通信技术的发展，社会高度信息化，在建筑物内部应用信息技术、古老的建筑技术和现代的高科技相结合，产生了楼宇智能化。楼宇智能化采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务，是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶[1-3]。楼宇智能化问题一直是研究的热点，王占亮[4]对智能楼宇中的火灾自动报警系统分析，以智能楼宇中的火灾自动报警系统为中心点展开讨论，探讨火灾自动报警系统在智能楼宇中的实际应用与具体功能；王敏达[5]设计系统采用火灾探测报警、火灾信息传输和报警消防联动控制等自动化技术，以某高校教学楼为分析对象，采用区域报警系统和集中报警系统，选择相应的火灾探测器和火灾报警控制器等相关部件，详细设计了联动部分的防火卷帘门的电气控制和安装，以达到楼宇消防报警自动化的效果；肖艳[6]提出把消防自动报警系统纳入到现代建筑智能化系统中，提高楼宇自动化水平，迎合当前通过楼宇自控技术实现更多更高的要求的需要，是符合世界发展潮流的，也是当前发展的一个紧迫问题。总体而言，楼宇控制的迅速智能化研究越来越深入。

现如今物联网技术处于较为成熟阶段，在农业、工业上广泛应用，且新一代信息技术带来信息处理效率快速提升，应用在楼宇技术中，特别是在火灾、入室抢劫等无法与外界取得联系的情况中是可行的。然而，现有的楼宇智能化能监测楼宇内照明、烟火报警、消防、门禁等情况，防止意外发生，但当出现火灾时，很多单户或者楼宇的电力系统都被破坏，正常检测系统无法正常运作，楼宇或者住户内人员与外界无法取得联系，特别是火灾情况下，存活者活动范围缩小受限以及可使用与外界联系的功能物体减少，在时间就是生命的理念下，早一点取得与外界联系是非常重要的；另外在单户出现入室抢劫等危险情形下，一些基本的求救联系方式很难得到使用，如何借助家用设备巧妙联系到外界，并传达自己的危险情形，也是当代楼宇智能化需要考虑的问题。

1 设计思路

针对楼宇内出现火灾时，很多单户或者楼宇的电力系统都被破坏，正常检测系统无法正常运作，楼宇或者住户内人员与外界无法取得联系等情况，形成孤岛状态，本着最大限度保障楼宇内户主的生命财产安全的角度，对现有楼宇智能化系统及灾害隐患种类进行梳理分析。

(1)针对楼宇灾害种类，电力系统完整情况下，完整细化楼宇智能化下与外界取得联系的关键手段与方式，分类梳理各种手段与方式的信息链，以及各种形式下危险情况与信息链接点的传递方式，处理好物联网媒介之间的关系。

(2)针对灾害破坏形式，梳理电力系统破坏后信号失联形式，建立起危险情况下信息链接点断开后的可行性重链接的方式，即在断点位置设置二次链接功能或装置，信息传递介入结点预先设置在危险形式破坏以外的结点上，保证求救、救急等输出信号的安全、有效、巧妙的导出。

2 系统构建

楼宇智能系统设计框架结构包括楼宇、单户报警器、总服务器、单户路由器，楼宇中每单元户内均安装有单户报警器，单户报警器可通过户内有线线路与户内直接开关装置连接，物联直接线路的中间媒介为单户路由器，户内设备组主要包括户主手机、电器设备、语音设备等，单户报警器以户行或者户列为单位设置有有线控制或者无线控制的单元开关，单元开关之间并联连接，单元开关通过总分连接与总开关连接，总分连接的形式为有线或者无线形式，总开关设置在总服务器上，总服务器也设置有被总开关控制的总报警器；户内设备组通过单户路由器与单户报警器之间形成物联网，户内设备通过自定义输入进行物联网控制的信息介入，自定义输入形式主要包括：数字密码、动作密码、语音密码，通过物联网中的无线形式的物联直接线路与单户报警器连接，通过物联网中的无线形式的物联间接线路与总分连接无线形式的接点连接；单户路由器内主要设置有信号接收器、信号发射器、存储芯片，存储芯片主要包含主户芯片与联系户芯片，主户芯片内预设存储有自定义输入的基本信息，总服务器内也设置有信号接收器、信号发射器、存储芯片。

3 系统实施

实施案例一，电力系统完整信息传输如图1所示，电力系统完整情况下。

图1 电力系统完整信息传输

步骤一：通过对户主手机、电器设备、语音设备的设置，数字密码(手机设备)、动作密码、语音密码等自定义输入的信息通过单户路由器中信号接收器接收。

步骤二：接收的信息与内存储芯片中主户芯片内预设的自定义输入的信息进行比对，是否一致。

步骤三：如果一致，信号发射器发出信号，通过无线连接形式，找到对应所述户主设备的线路接点，控制对应接点API(N1)的单元报警器报警，并通过总分线路连接到接点API(T1)，控制所述总开关打开，使得总服务器也收到报警提醒；如果不一致，信号发射器发出信号，通过无线连接形式，反馈给所述户主设备进行错误提示。

步骤四：将信号传递信息(时间、位置等)的数据储存在所述内储芯片中，以备检查。

实施案例二，电力系统不完整信息传输如图2所示，电力系统不完整情况下，分为两种形式。

图2 电力系统不完整信息传输

第一种形式—当户电力系统损坏，A户路由器断开连接，A户的户主设备无线连接的物联网系统断开连接。

步骤一：A户路由器断开连接，实时相互连接的B户路由器的信号接收器接收到断开信号,对应A户单元报警器接点API(N1)不能使用。

步骤二：B户路由器的内存芯片接收信号并工作，转移无线连接与A户物联网搭接上，A户物联网自动切换连接到信号比较强的B户路由器API接点(N1)上，形成修复连接。

步骤三：由于B户路由器的内存芯片中包含只读信息的联系户芯片(内含A户预设的自定义输入的信息)，以此实施案例一的操作：电力系统完整情况下的数据传递路线，但最后报警的为B户单元报警器。

第二种形式—楼宇单元内的电力系统损坏，A户、B户路由器均断开连接，A户、B户及相互间的户主设备无线连接的物联网系统断开连接。

步骤一：A户、B户路由器均断开连接，A户、B户及相互间的户主设备无线连接的物联网系统断开连接，总服务器的信号接收器与分支路由器的无线信号连接全断开，对应A户、B户的单元报警器接点API(N1)均不能使用。

步骤二：总服务器的信号接收器接收全断开信息，并传递给总内储芯片。

步骤三：总内储芯片识别全断开信息，通过信号发射器发出信号，接入总分线路接点API(T2)上，控制总开关闭合。

步骤四：总报警器报警提示，并将发生时间等信息存储在总内储芯片中。

4 结语

本研究设计基于智能化楼宇的基本要求：有完整的控制、管理、维护和通信设施，便于进行环境控制、安全管理、监视报警。系统具有信息处理、结点转移功能，而且信息范围不只局限于单元、楼栋、整体建筑物内，应该能在安全与不安全的孤岛单位之间进行。本研究了应对孤岛形式下的楼宇物联网智能报警系统，用户可以通过预先设计的基于家用设备物联网，配合户内路由器形成无法移动等紧急情况下的报警提醒，形成孤岛式断联局面，一方面设置有预转移修复连接接点，与信号较强的别户路由器建立报警控制联系；另一方面，设置全断开式信号检测接点，直接控制总报警器报警。有效完成户内路由器形成无法移动等紧急情况下的报警提醒，在时间上、效率上最大限度地保障楼宇内住户的生命财产安全。