邵武市公安消防大隊 卓建仙

無線消防系統(tǒng)探究與應用

邵武市公安消防大隊 卓建仙

隨著我國城市的現代化建設越來越快，建筑物的樓層在漸漸加高，建筑密度也越來越大。由于樓層較高，室內的人員往往更加密集，一旦發(fā)生火災，其救援工作通常面臨著很大的困難。許多火災帶來的災難性的損失，不僅僅是因為最初的火因造成的，更是由于在火災發(fā)生的早期，沒有被及時地發(fā)現。由于傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)所存在的弊端，已經不能適應現代消防監(jiān)測的需要，無線消防系統(tǒng)應用而生。在此背景上，本文對無線消防系統(tǒng)進行研究分析，以期加強我國城市建筑的防火監(jiān)督工作的進一步提升。

無線；消防系統(tǒng)；探究；應用

引言

隨著城市的擴張，城市人口密度在不斷加大。在城市不斷演化擴張的過程中，高層建筑逐漸成為了城市發(fā)展演化的主流形式。但是，高層建筑存在火災隱患較多、火勢蔓延較快、人員疏散困難等問題，一旦發(fā)生火災，這就使得救援工作的開展極為困難。因此，現代建筑物對消防系統(tǒng)提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)存在監(jiān)視容量小、響應速度慢、組網接口不靈活等問題，已經逐漸不能適用社會的需求。隨著無線傳感技術的逐漸成熟，無線消防系統(tǒng)與傳統(tǒng)的有線系統(tǒng)相比，具有很大的優(yōu)勢。因此，對無線消防系統(tǒng)進行研究與分析，具有極其重要的應用價值。

1.無線消防系統(tǒng)的概述

我國于20世紀80年代開始實施建筑消防法規(guī)，防火消防設施和滅火設備便開始走入千家萬戶。防火消防設施的原理是在需要進行防火監(jiān)控的房間內安裝煙霧探測器、感溫探測器和火焰感應器等。當所監(jiān)控房間室內的煙霧濃度或者溫度上升達到限定值時，這些設備便會發(fā)出相應的警報信號。

傳統(tǒng)的有線消防系統(tǒng)是指采用光纖、雙絞線、電纜等進行傳輸介質進行數據傳輸，但是有線傳輸所能監(jiān)視的數據容量小、組網接口不夠靈活。并且這些傳輸介質也需要具有阻燃性，才能確保數據能夠安全、有效的傳輸。與傳統(tǒng)的有線消防系統(tǒng)相比，無線消防系統(tǒng)主要就是將最新的ZigBee技術應用到消防監(jiān)測系統(tǒng)中去，即在相關數據的傳輸過程中，采用無線通信技術，將無線傳感器所采集到的相關數據發(fā)送到相應的消防控制系統(tǒng)，無需受到傳輸介質的影響?？刂葡到y(tǒng)中心的計算機對所接收的數據進行處理與分析，然后發(fā)出警報并上傳到消防救援系統(tǒng)中去。由相關的管理人員對數據的分析結果進行判斷，以辨別某一點是否存在發(fā)生火災的可能或者是否有火災發(fā)生進行。并且采取相應的解決措施，以扼制可能發(fā)生的火災或者盡量減小已經發(fā)生火災的所造成的損失。

2.ZigBee無線通信技術的性能分析

ZigBee技術是一種雙向無線通信技術。用戶在其使用、開發(fā)的過程中，可以根據自身的需求設計網絡層和應用層，而不受開發(fā)層的限制。與傳統(tǒng)的有線通信技術相比，ZigBee技術能夠為用戶提供一種更加靈活的組網方式。

ZigBee技術主要有以下四方面的特點：

（1）耗能低：通過ZigBee技術可以通過信號處理的方式對各個傳感器之間的發(fā)射信號進行控制，并且可以控制傳感器的工作時間，在傳感器需要工作的時候“喚醒”傳感器，而在無需傳感器工作的時候，使其處于“休眠”狀態(tài)，以此來延長傳感器的電池使用時間，達到節(jié)省整個系統(tǒng)能耗的目的。

（2）網絡容量大：采用ZigBee技術在一個網絡中，理論上可以最多容納1個主控設備和65535個附屬設備。

（3）可靠性高：ZigBee技術采用了碰撞避免機制，能夠保障數據高效以及高質量地傳輸，避免數據同時上傳時發(fā)送的競爭與沖突。同時，ZigBee技術還包含了數據的確認機制，在接收到上一個數據包的傳輸反饋信息后才后發(fā)送下一個數據包。

（4）安全保密性強：ZigBee技術可以檢測數據的完整性，同時采用AES-128加密算法，以確保數據傳輸過程中的安全性。

一個有效的消防系統(tǒng)，必然由許許多多，甚至上百個數據傳感器節(jié)點構成，以便能夠全面地采集到環(huán)境數據。由于消防系統(tǒng)所包含的傳感器節(jié)點數量過多，電池的更換成本也不容忽視。除此之外，確保所采集的數據能夠安全地上傳也是一個不可忽視的問題。ZigBee技術具有網絡容量大、低耗能、可靠性高、安全保密性強等特點，可以說，ZigBee技術是構建無線消防系統(tǒng)的最掛選擇。

3.無線消防系統(tǒng)的總體設計

一個完整的消防系統(tǒng)主要包括消防監(jiān)測系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)和消防救援系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)之間的數據傳輸，可以采用ZigBee技術相連接。

消防監(jiān)測系統(tǒng)是整個無線消防系統(tǒng)的“眼睛”。消防監(jiān)測系統(tǒng)中主要包含煙霧感應模塊、溫度感應模塊和火焰感應模塊等。這些模塊都通過分布在建筑物中的傳感器進行環(huán)境數據的采集。在無線消防系統(tǒng)中，這些模塊的傳感器之間也可以采用ZigBee技術聯系起來，以實現各種數據信息的無線交互通信。

因此，無線消防系統(tǒng)中的監(jiān)測系統(tǒng)應當具有以下兩點功能：

（1）傳感器的節(jié)點具有采集環(huán)境參數，并且能夠進行數據處理、數據分析和數據傳輸功能；

（2）能夠直接或者間接（通過路由器）將傳感器的節(jié)點所采集到的數據發(fā)送到相應的位置進行匯總。

基于ZigBee技術的消防監(jiān)測系統(tǒng)主要采用分布式的環(huán)境參數監(jiān)測方式。據此，可以將傳感器節(jié)點分為用于采集數據、傳輸數據、匯總數據這三類節(jié)點。用于采集數據的傳感器節(jié)點稱為傳感器終端節(jié)點，應當分布在建筑物內不同環(huán)境參數的試樣采集點處；用于傳輸數據的傳感器稱為路由器節(jié)點，應當在優(yōu)先考慮傳輸距離的條件下合理放置；用于匯總數據的傳感器節(jié)點成為協(xié)調器節(jié)點，應當在靠近無線消防控制系統(tǒng)控制中心所在的計算機附近。

同時，由于消防監(jiān)測系統(tǒng)中所包含的傳感器的數量眾多，為了進一步降低整個系統(tǒng)的能耗，該無線消防系統(tǒng)主要采用“休眠——喚醒”的工作方式。即無線消防監(jiān)測系統(tǒng)中的所有傳感器節(jié)點并不是實時地處于工作狀態(tài)，而是在接收到消防監(jiān)控系統(tǒng)中心所發(fā)送的數據查詢命令時，才會被喚醒并進入工作狀態(tài)，以完成數據地采集、傳輸和匯總等工作；否則，這些節(jié)點會處于休眠狀態(tài)。

消防控制系統(tǒng)是無線消防系統(tǒng)的“大腦”，其主要功能是對消防監(jiān)測系統(tǒng)所采集的所有環(huán)境數據進行科學、有效、迅速地分析、處理和判斷，并將相應的數據結果通過無線技術發(fā)送到消防救援系統(tǒng)，并顯示相應的警報提醒。

消防救援系統(tǒng)的是無線消防系統(tǒng)的“手腳”，當消防救援系統(tǒng)的工作人員接收到消防控制系統(tǒng)的警報提醒時，需要對所接收到的警報進行進一步地分析、判斷，辨別是否有真實的火災發(fā)生。若有火災發(fā)送，應當立即采用相應的措施預案，及時出動消防車及救護車，第一時間趕到火災發(fā)生的現場，早發(fā)現、早救援，盡量將火災所帶來的損失降到最低。

總而言之，無線消防系統(tǒng)是一個反應迅速的，集成了預警、控制、救援于一體的防火系統(tǒng)，對于保護居民的生命以及財產安全有著極為重要的意義。

4.小結

傳統(tǒng)的有線消防系統(tǒng)主要是利用有線信號傳輸的方式來發(fā)出警報信號。這就要求所用的電氣線纜設備具有耐火、阻燃的性質。為了克服傳統(tǒng)有線消防系統(tǒng)所存在的缺點，而在無線物聯網的技術環(huán)境下可以將無線技術與消防系統(tǒng)有效結合起來，即在火災發(fā)生的初期，將消防監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器所收集到的相關環(huán)境數據通過無線技術傳送到消防控制系統(tǒng)的主機，而不需要其他特定的線路設施。本文通過對無線消防系統(tǒng)以及ZigBee技術的簡要介紹，對無線消防系統(tǒng)的總體設計進行了相應的研究分析，從而證明了無線消防系統(tǒng)的應用價值。

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