安徽理工大學電氣與信息工程學院 秦大偉

基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)研究

安徽理工大學電氣與信息工程學院 秦大偉

介紹了一種基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供最優(yōu)的安全逃生路線。整個系統(tǒng)包含：指引牌節(jié)點、樓層路由器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點和主控單片機處理器?？朔F(xiàn)有了安全出口指引面臨著指引逃生路徑單一、不具有實時可靠性等缺點，大幅度提高了火情安全逃生的機率。

zigbee；消防安全；最優(yōu)路線

1 研究背景

建筑物發(fā)生火災時，尤其在大型樓宇中，其結構復雜，樓層通道眾多，為避免室內(nèi)人員因火燒、缺氧窒息、煙霧中毒和房屋倒塌造成傷害，要盡快疏散、轉(zhuǎn)移室內(nèi)的物資和財產(chǎn)，以減少火災造成的損失，就必須借助于建筑物內(nèi)的安全疏散設施來實施。而現(xiàn)有的安全出口指引面臨著指引逃生路徑單一、不具有實時可靠性、沒有備用電源等問題，在國內(nèi)外消防事故中就有因為安全出口指引錯誤和安全出口斷電造成人員傷亡的案例，故設計一種新型消防安全疏散指引系統(tǒng)具有一定意義。

2 疏散指引系統(tǒng)總體方案

2.1 系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)以zigbee模塊為節(jié)點進行組網(wǎng)，通過主控單片機判斷分析數(shù)據(jù)，從而設計最優(yōu)安全逃生路線反饋給節(jié)點進行方向指引。其中利用每個節(jié)點上的溫度和煙霧濃度傳感器對樓宇各個區(qū)域進行火情檢測，通過無線數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞與反饋。

2.2 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)包含指引牌節(jié)點、樓層路由器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點和主控單片機處理器。使用指引牌節(jié)點采集樓層的各區(qū)域的溫度與煙霧濃度，樓層路由器節(jié)點接收各個指引牌節(jié)點采集的信息，經(jīng)過一定的判別處理后，各樓層路由器節(jié)點信息統(tǒng)一發(fā)送給網(wǎng)關節(jié)點，再將信息送給主控單片機作相應處理。若發(fā)生火情時，主控單片機通過判斷各樓層節(jié)點的溫度和煙霧濃度，可以迅速定位火情發(fā)生地點，通過溫度和煙霧濃度比較判斷出著火樓層的最佳逃生路線，并將判斷結果反饋給樓層路由器節(jié)點，樓層路由器節(jié)點再反饋給相應樓層指示牌節(jié)點讓其指示燈做出反應，從而提高火情安全逃生的機率。系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

3 硬件電路

系統(tǒng)由指引牌節(jié)點，樓層路由器節(jié)點，網(wǎng)關節(jié)點和主控單片機單元組成。各節(jié)點主要由zigbee通信模塊、煙霧和溫度傳感器模塊、供電模塊、指示燈模塊以及單片機處理器模塊組成。其中供電模塊，有兩種供電方式，斷電時可以自動切換至備用電源供電。指示燈模塊，有兩個相反方向的指引燈，通過單片機控制哪個方向的指引燈被點亮。節(jié)點硬件框圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 節(jié)點硬件框圖

4 軟件設計

軟件系統(tǒng)設置有兩種工作模式，初始化模式和最優(yōu)路線模式，模式的參考依據(jù)是主控單片機設置檢測溫度和煙霧濃度的上限值，數(shù)據(jù)超過上限值則切換至最優(yōu)路線模式。正常無火情時采用初始化模式，即將離所在指引牌最近出口方向設置為指引方向，方便了樓宇人員的出入，在有火情時切換成最優(yōu)路線模式。

5 總結

本文設計的基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)不僅完成了對樓宇火情的遠距離檢測，又通過算法的最優(yōu)路徑處理，實現(xiàn)火情發(fā)生時通過指引燈讓人員以最佳路線逃生。

[1]徐健,楊姍姍．基于CC2530的Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點設計[J]．物聯(lián)網(wǎng)技術,2012(5):9-12．

[2]冼土明．Zigbee與GPRS融合組網(wǎng)技術的研究與應用[D]．廣東:廣東工業(yè)大學,2011．

[3]閆宏浩,陳天華．水質(zhì)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡的硬件設計[J]．傳感器與微系統(tǒng),2015,34(4):81-84．

秦大偉（1993—），碩士研究生，主要研究方向為智能信息處理。