一種火災監控系統的製作方法
2023-10-08 07:47:54
一種火災監控系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種火災監控系統，包括通過無線Zigbee組網的方式分布在探測區域的多參量複合火災探測探頭，靠近探測區域設置的多個基站系統，通過區域網與所述多個基站系統連接的監控中心，以及通過移動通信網絡連接至所述監控中心的智能客戶端；所述多參量複合火災探測探頭通過相應基站系統與監控中心連接。本發明所述火災監控系統，可以克服現有技術中可靠性低、安全性差和使用不方便等缺陷，以實現可靠性高、安全性好和使用方便的優點。
【專利說明】一種火災監控系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及災情監測【技術領域】，具體地，涉及一種火災監控系統。
【背景技術】
[0002]目前傳統的火災探測系統大多針對室內火災，但是對於高大內部空間建築，特別是野外的油庫、貨倉、碼頭，高價值的園林林木，以及不允許布線、穿管、市電進入的木結構古建築等就無能為力了。由於這些建築結構特殊、防火分區龐大、設施複雜，火災隱患頗多，一旦發生火災而不能及時發現和有效撲救，藉助野外的風勢蔓延速度將非常迅速，不但會給消防救援帶來巨大的困難和壓力，同時可能嚴重的經濟損失和社會影響，甚至還會導致人員傷亡。因此，完善高大內部空間，特殊古建築物的消防設施，研究野外火災自動探測系統是十分必要的。
[0003]在地域大，植被環境類似於原始森林的森林公園，同時存在大量國家重點文物的木結構古建築，人員進出密集的環境中。採用森林火災監測一般採用的地面巡護，瞭望塔監測，航空巡護，衛星遙感和可見光段和紅外光段的成像監測手段都存在火災早期發現的缺點，這些手段能觀察到的火災基本都是已經形成一定規模，從火災的發展階段來說基本已經過了地下火，地表火，發展到了樹冠火的階段。對於這種開放空間，且存在文物保護要求的用戶，一般對火災的容忍度非常低，對於建築內部和樹冠下難於遠距離發現的火焰，用戶都要求及時發現。所以如何解決開放空間或者高大空間，以及特殊的木結構古建築的火災監測就成了需要解決的問題點。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在可靠性低、安全性差和使用不方便等缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種火災監控系統，以實現可靠性高、安全性好和使用方便的優點。
[0006]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:一種火災監控系統，包括通過無線Zigbee組網的方式分布在探測區域的多參量複合火災探測探頭，靠近探測區域設置的多個基站系統，通過區域網與所述多個基站系統連接的監控中心，以及通過移動通信網絡連接至所述監控中心的智能客戶端；所述多參量複合火災探測探頭通過相應基站系統與監控中心連接。
[0007]進一步地，以上所述的火災監控系統，還包括用於為所述多參量複合火災探測探頭供電、且設置在室外的太陽能電池和設置在室內的可充電電池，所述太陽能電池和可充電電池，分別與多參量複合火災探測探頭連接。
[0008]進一步地，所述多參量複合火災探測探頭，包括溫度傳感器、溼度傳感器、光照傳感器、4.4um波長的紅外信號傳感器和紅外光電煙感中的一種或多種。
[0009]進一步地，所述多參量複合火災探測探頭，採用多重星型網絡結構或Mesh形式組成Zigbee網絡結構；所述多參量複合火災探測探頭，包括終端設備節點類型和路由節點類型。
[0010]進一步地，在探測區域中，相鄰多參量複合火災探測探頭的間距，以每10?40m為半徑。
[0011]進一步地，所述智能客戶端，包括智慧型手機。
[0012]進一步地，在每個基站系統中，設置有基站設備；在所述基站設備中，設置有作為該Zigbee網絡的協調器節點、且用於和上級監控中心通信的網關節點的控制器設備。
[0013]進一步地，所述基站設備，主要包括分別與所述控制器設備連接的攝像機、風速風向計、以及2.4G無線通信和風光互補能源供應系統。
[0014]進一步地，所述監控系統採用2.4G無線或光纖通信線路，用於和下級各個基站系統通信。
[0015]進一步地，在所述監控系統中，設置有區域網路；所述區域網路，主要包括伺服器，以及與所述伺服器連接的監控終端電腦。
[0016]在本發明中，傳感器到基站控制器採用無線，基站控制器到監控中心，有線和無線都支持。
[0017]本發明各實施例的火災監控系統，由於包括通過無線Zigbee組網的方式分布在探測區域的多參量複合火災探測探頭，靠近探測區域設置的多個基站系統，通過有/無線區域網與多個基站系統連接的監控中心，以及通過移動通信網絡連接至所述監控中心的智能客戶端；多參量複合火災探測探頭通過相應基站系統與監控中心連接；可以採用移動網際網路技術實現移動終端設備同物聯網節點設備之間的通信聯繫等各種新技術綜合應用，實現分布式智能火災探測，為野外森林火災的探測，以及大空間複雜環境的火災探測提供了全新的解決方案；從而可以克服現有技術中可靠性低、安全性差和使用不方便的缺陷，以實現可靠性高、安全性好和使用方便的優點。
[0018]本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。
[0019]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0021]圖1為本發明火災監控系統中透鏡傳感器的安裝結構示意圖；
[0022]圖2為本發明火災監控系統中模擬電路放大電路的電氣原理示意圖；
[0023]圖3為本發明火災監控系統中遠距離可調整報警等級的原理圖；
[0024]圖4為本發明火災監控系統中傳感器的結構示意圖；
[0025]圖5為本發明火災監控系統的工作原理示意圖。
[0026]結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下:
[0027]1-傳感器。
【具體實施方式】[0028]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0029]針對現有技術存在的問題，根據本發明實施例，如圖1-圖5所示，提供了一種火災監控系統。
[0030]本實施例的火災監測系統，選擇使用紅外技術和視頻圖像探測技術為主，適當組合其它火災參量的監測手段來構建火災探測系統。主要原因是傳統的火災探測技術大多通過監測煙霧、溫度等物理量來識別火災，然而在室外環境下，一方面由於空間的開闊造成火災發生時的煙霧、溫度等參數變化微弱且滯後從而導致其探測效果不理想；另一方面由於室外環境複雜，風向風力強度等不定參數的影響，安裝此類探測器有很大的困難。而使用紅外火焰探測技術和視頻圖象探測技術則具有敏感範圍大、探測距離長、適應能力強、響應速度快等優點，適合構建長距離、大空間的火災探測系統，更加符合野外使用環境。而對於古建築等的室內環境可以在使用傳統的煙霧，溫度參量的基礎上，增加紅外和視頻參量的複合探測手段，做到對火災形成的溫升，煙霧，火焰產生等整個過程的各種特徵指標進行監測，同時還可以通過視頻進行遠距離的人工確認，了解火災現場的實際情況。
[0031]本實施例的火災監測系統，主要由探頭(如傳感器I)、基站和中心系統的三級子系統構成。通過無線Zigbee組網的方式將大量的多參量複合火災探測探頭密布(每10?40m半徑一個)於探測區域。室外系統的每個探頭包含了溫溼度、光照、4.4um波長的紅外信號等參量的監測，採用太陽能電池供電，間斷工作機制，低功耗晶片和電路等技術手段保證了探頭的長期工作。室內系統採用可充電電池供電，包含了溫溼度，光照，4.4um波長的紅外信號，紅外光電煙感等參量，採用的高能量電池可以保證探頭I年以上工作的能源供應。探頭採用多重星型網絡，或者Mesh形式組成Zigbee網絡，探頭有終端設備節點和路由節點的兩種類型。協調器節點作為該Zigbee網絡的網關節點，設置於基站設備中，實現和上級中心系統的通信，基站設備包括攝像機、風速風向計、2.4G無線通信和風光互補能源供應系統等設備。中心系統採用2.4G無線，或者光纖等和下級各個基站通信，中心系統內部設置有區域網路，包含各種伺服器，以及監控終端電腦等設備。
[0032]與現有技術相比，本實施例的火災監測系統，具有以下特點:
[0033](I)採用了多參量組合的傳感器，並且在4.4um紅外探測上為了擴大探測範圍，採用了光學鏡頭實現了水平360度，垂直170度的探測範圍。擴大了 4.4um紅外傳感器的可觀察範圍，並通過透鏡光路的特殊設計實現了相對於無透鏡時光強信號得到了增強，參見圖1 ;
[0034](2)採用專門設計的模擬放大電路，實現了火焰燃燒時候CO2波段的輻射強度的極小信號的提取，為後續的信號識別提供了高信噪比的模擬信號，參見圖2 ；
[0035](3)採用了智能算法對火焰閃爍時產生的輻射信號曲線進行分析，實現了火焰識別；
[0036](4)採用了數據融合手段實現了溫溼度、光照、紅外、煙感、風速風向和視頻圖像解析等的數據融合和模式識別，實現火災判斷；
[0037](5)傳感器的紅外警報等級可以從中心端進行遠程控制，可以實現256等級的調整，參見圖3 ；
[0038](6)煙感的報警等級可以從中心端進行遠程控制，可以實現256等級的調整；[0039](7)傳感器的結構和安裝方式:由於採用了透鏡系統，所以區別於傳統的火焰探測器安裝方式，採用向下安裝實現大範圍的監測。採用了專用的結構進行多參量的監測和太陽能電池供電，參見圖4;
[0040](8)系統結構和工作原理，參見圖5。
[0041]在上述實施例的火災監測系統中，紅外探測的火焰識別原理如下:
[0042]火焰的輻射能量與時間的關係中可以看出，火焰閃爍時的紅外輻射幅值是不同的，典型的閃爍幅值在5%?20%之間。同時火災火焰還具有閃爍的物理特性，木材燃燒表現在輻射強度以I?30Hz的頻率波動，這一特性也是在對火災探測信號進行處理時的理論依據。根據接收到的火焰閃爍的輻射強度變化的頻率信號的曲線波形，利用人工智慧技術從各種噪聲波形中識別出火焰的波形用以判斷是否存在火焰在燃燒。通過如圖5的系統結構將識採集到的紅外信號利用無線通信手段傳送給上級系統進行數據融合，包括單個傳感器的各個監測參量之間的數據融合，以及各個傳感器之間的數據融合，進行火災的判斷。
[0043]綜上所述，本發明上述各實施例的火災監測系統，至少可以達到以下有益效果:
[0044](I)在室內環境中對於打火機火焰的識別距離大於10米，室外環境對於IM左右厚度常綠灌木叢後的小火焰，IOM左右的距離上可以發現。對於8-10M厚度的常綠灌木和小樹林後面的32CMx32CM的國家標準火源的探測距離在實際測試中可以達到15-20M左右。對於攝像機可監測距離上的煙霧識別也達到較高準確率，通過多參數融合後的火災識別準確率可到90%以上。
[0045](2)是一個採用多種監測參量的複合傳感器，太陽能發電提供系統各個節點的能源供應，物聯網技術作為系統傳感層的基礎通信網絡，採用人工智慧技術進行信號處理，多參量的數據融合，以及WEB3D引擎實現3D GIS和虛擬實境的場景展示和人機界面的交互，採用移動網際網路技術實現移動終端設備同物聯網節點設備之間的通信聯繫等各種新技術綜合應用，實現分布式智能火災探測的系統。為野外森林火災的探測，以及大空間複雜環境的火災探測提供了全新的解決方案，開創了新的技術途徑。在今後的消防安全，火災監測方面具有較高的社會和經濟價值。
[0046]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種火災監控系統，其特徵在於，包括通過無線Zigbee組網的方式分布在探測區域的多參量複合火災探測探頭，靠近探測區域設置的多個基站系統，通過區域網與所述多個基站系統連接的監控中心，以及通過移動通信網絡連接至所述監控中心的智能客戶端；所述多參量複合火災探測探頭通過相應基站系統與監控中心連接。
2.根據權利要求1所述的火災監控系統，其特徵在於，還包括用於為所述多參量複合火災探測探頭供電、且設置在室外的太陽能電池和設置在室內的可充電電池，所述太陽能電池和可充電電池，分別與多參量複合火災探測探頭連接。
3.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，所述多參量複合火災探測探頭，包括溫度傳感器、溼度傳感器、光照傳感器、4.4um波長的紅外信號傳感器和紅外光電煙感中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，所述多參量複合火災探測探頭，採用多重星型網絡結構或Mesh形式組成Zigbee網絡結構；所述多參量複合火災探測探頭，包括終端設備節點類型和路由節點類型。
5.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，在探測區域中，相鄰多參量複合火災探測探頭的間距，以每10?40m為半徑。
6.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，所述智能客戶端，包括智慧型手機。
7.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，在每個基站系統中，設置有基站設備；在所述基站設備中，設置有作為該Zigbee網絡的協調器節點、且用於和上級監控中心通信的網關節點的控制器設備。
8.根據權利要求7所述的火災監控系統，其特徵在於，所述基站設備，主要包括分別與所述控制器設備連接的攝像機、風速風向計、以及2.4G無線通信和風光互補能源供應系統。
9.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，所述監控系統採用2.4G無線或光纖通信線路，用於和下級各個基站系統通信。
10.根據權利要求1或2所述的火災監控系統，其特徵在於，在所述監控系統中，設置有區域網路；所述區域網路，主要包括伺服器，以及與所述伺服器連接的監控終端電腦。
【文檔編號】G08B17/00GK103761827SQ201410009434
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】畢康建, 黎小平, 麻健 申請人:畢康建, 黎小平, 麻健