摘 要：介紹一種在嵌入式基礎(chǔ)上結(jié)合ZigBee無線通信技術(shù)的商貿(mào)物流領(lǐng)域倉(cāng)儲(chǔ)空間的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)空間環(huán)境參數(shù)中溫濕度、煙霧濃度、火焰情況、人員情況以及用戶電路中電壓、電流、漏電流等參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和無線集中監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：嵌入式；ZigBee；倉(cāng)儲(chǔ)空間；數(shù)據(jù)采集；集中監(jiān)控

作為經(jīng)濟(jì)繁榮的象征，商貿(mào)物流區(qū)域貨品齊全，選擇豐富，是絕大多數(shù)人進(jìn)行生活消費(fèi)的首選之地。但因其體量大，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電器照明設(shè)備多，可燃物多，人流密集等特點(diǎn)，它也是惡性火災(zāi)事故的突發(fā)地，火災(zāi)一旦發(fā)生，因此而來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失不容小視。近年來，我國(guó)各地的商貿(mào)物流區(qū)域發(fā)生了多起火災(zāi)事故，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了重大損失。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括外圍探測(cè)設(shè)備單元、智能控制器單元、通信單元、監(jiān)控平臺(tái)。

⑴外圍探測(cè)設(shè)備。外圍探測(cè)設(shè)備，主要包括煙霧探測(cè)模塊、火焰探測(cè)模塊、紅外探測(cè)模塊、溫濕度探測(cè)模塊、電流探測(cè)模塊、漏電流探測(cè)模塊。這些模塊與智能控制器通過有線的方式進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種環(huán)境參數(shù)的同時(shí)檢測(cè)，其中電流檢測(cè)模塊和漏電流檢測(cè)模塊主要安裝在用戶的電箱內(nèi)部，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)用戶的耗電情況。

⑵智能控制器。智能控制器，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心。采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析和比較功能，它每隔數(shù)秒向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保證整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)置的閾值時(shí)，將發(fā)出聲光預(yù)警信號(hào)，向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信息和位置信息，同時(shí)，智能控制器預(yù)留了與當(dāng)?shù)叵啦块T聯(lián)系的通信接口，可以與消防部門建立直接聯(lián)系。

⑶通訊單元。通信單元，主要采用ZigBee無線通信技術(shù)方式，具有網(wǎng)絡(luò)容量大、能夠自組網(wǎng)、運(yùn)行在免費(fèi)頻段的特點(diǎn)，以CC2530作為核心通信功能芯片，可以實(shí)現(xiàn)智能控制器的自組網(wǎng)。

在商貿(mào)物流區(qū)，可以每隔一定范圍設(shè)置一個(gè)擔(dān)任協(xié)調(diào)器功能的主通信模塊，如在商場(chǎng)的每一層都設(shè)置一個(gè)主通信模塊，通過有線的方式與監(jiān)控平臺(tái)的PC機(jī)連接，然后所在層的每個(gè)散倉(cāng)區(qū)域都安裝一套連接有節(jié)點(diǎn)通信模塊的智能控制器，從而組成一個(gè)子網(wǎng)。每個(gè)子網(wǎng)中，有且只有一個(gè)主通信模塊，但可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)通信模塊。主通信模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控平臺(tái)和智能控制器之間的信息交互，節(jié)點(diǎn)通信模塊與智能控制器通過串口相連，主要負(fù)責(zé)接收主通信模塊發(fā)來的監(jiān)控指令，并把智能控制器采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給主通信模塊。整個(gè)系統(tǒng)可以包含多個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)容量可以從數(shù)個(gè)達(dá)數(shù)百個(gè)，檢測(cè)范圍比較廣，幾乎能夠遍及商貿(mào)物流監(jiān)控區(qū)域的各個(gè)角落。

⑷監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，在Windows操作系統(tǒng)下，利用高級(jí)編程語(yǔ)言C#，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS地圖以及大數(shù)據(jù)分析和挖掘等軟件技術(shù)，設(shè)計(jì)出多個(gè)功能監(jiān)控界面，通過搭建一站式的可視化安全管理平臺(tái)，為監(jiān)控人員提供便捷管理、資源共享、事故預(yù)防等功能，提高對(duì)火災(zāi)的預(yù)警/報(bào)警水平和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急能力。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

⑴實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)散倉(cāng)消防參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包含煙霧濃度、空氣溫濕度參數(shù)、電流與漏電流值、火焰探測(cè)結(jié)果、視頻監(jiān)控等。管理平臺(tái)通過無線傳輸技術(shù)及時(shí)將以上監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)果傳到監(jiān)控平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一管理、智能分析并實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

⑵GIS地圖可視化效果。系統(tǒng)結(jié)合GIS地圖，將報(bào)警信息以地圖的形式在監(jiān)控平臺(tái)的界面上直接顯示，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可利用的人力物力資源，排除報(bào)警點(diǎn)位的安全隱患。

⑶智能匯報(bào)與聯(lián)動(dòng)指揮功能。建立遠(yuǎn)程匯報(bào)與領(lǐng)導(dǎo)人終端，便于在發(fā)生重大事件時(shí)，能夠直接將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息、視頻圖像信息以及正在采用的應(yīng)急措施等傳輸至領(lǐng)導(dǎo)客戶端，使得領(lǐng)導(dǎo)人能夠第一時(shí)間獲取情況并予以遠(yuǎn)程指揮。

⑷應(yīng)急預(yù)案指導(dǎo)功能。平臺(tái)設(shè)置有應(yīng)急預(yù)案庫(kù)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況，遵循預(yù)案庫(kù)指導(dǎo)，將救援演示等內(nèi)容以動(dòng)畫方式呈現(xiàn)于管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。

⑸跨部門協(xié)作功能。系統(tǒng)所承載的各種信息，如：散倉(cāng)業(yè)主信息，散倉(cāng)位置信息、倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存的貨品信息、樓宇信息，預(yù)案信息等，事先在相關(guān)部門如：119消防中心進(jìn)行備案，建立專用的聯(lián)系通道，方便各救援部門跨部門協(xié)作。

⑹自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能。應(yīng)急處理結(jié)束后，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)此次應(yīng)急處理過程中發(fā)生的所有事件，生成相應(yīng)報(bào)表，自動(dòng)呈報(bào)給相關(guān)部門進(jìn)行備案。

⑺數(shù)據(jù)分析功能。結(jié)合管理平臺(tái)的日常管理與歷史報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)照來自不同傳感器的數(shù)據(jù)，通過火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的交叉對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)原因的綜合分析和火災(zāi)隱患排查。

3 總結(jié)

在商貿(mào)物流散倉(cāng)安裝本火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)散倉(cāng)內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行集中有效監(jiān)控， 提高商貿(mào)物流領(lǐng)域的安全系數(shù)；系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，具有可用性、實(shí)用性和可擴(kuò)展性，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和人們消防安全意識(shí)不斷增強(qiáng)，該系統(tǒng)必將得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳偉男，胡文綱，彭澄廉.城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2005.8（17）：1867-1872.

[2]廉保旺，李勇，張怡，趙乃煌，昝積成.智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999.4（17）：1-7.

[3]關(guān)新，苗紅，張匯川.智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)[J].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，6（27）：312-317.