CN203192156U - 一种用于消防安全的火灾预警报警*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于消防安全的火灾预警报警***，包括监测模块、通信模块和综合管理模块，监测模块通过通信模块与综合管理模块相连，监测模块将监测到的信号通过通信模块传输给综合管理模块，同时综合管理模块将控制信号通过通信模块传输给监测模块，监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块。本实用新型火灾预警报警***通过分析火灾发生特点与现有火灾探测技术的缺陷，设定多参数检测和多传感器融合的阈值，不仅能快速准确地判断早期火情，而且能根据火情的分布和扩散提供动态、安全的逃生线路。

Description

一种用于消防安全的火灾预警报警***

技术领域

本实用新型涉及一种报警***，特别是一种用于消防安全的火灾预警报警***。

背景技术

目前市场上所有的和使用的火灾报警***可以分成两类，传统火灾报警***和现代火灾报警***，其中传统火灾报警***仍被广泛使用。

然而，从检测原理分析，传统的火灾报警***一般采用单一的感温或感烟方式。感温探测器测量由于火灾而引起的环境温度的升高量或超过设定的报警阈值来启动报警；感烟传感器以光电感烟探测器和离子感烟探测器居多，火灾发生时会伴有大量的烟雾，当烟雾浓度超过设定的阈值时，则发出报警。

现有的报警***存在一些问题，首先，火灾的发生是一个伴随着大量物理、化学反应的非线性动力学过程，这些单一的传感器仅仅探测火灾的一种特征，并没有考虑环境状况变化的多个因子，因此选择适当的报警阈值是不容易的。当报警阈值设置过低时，则会在香烟、烹饪烟雾、水蒸气等干扰下产生误报警；如果报警阈值设置过高，则会在有真正的火灾危险时不报警。无灾误报和有灾不报的问题屡屡发生。

其次，这种传统的单一的火灾报警***不能联网，不能进行数据统计和实时在线监控，在火灾发生后，不能准确的知道到底是哪个点或者方位出现火灾，不能提供快速有效的处理和主动疏导。

现代火灾报警***的发展趋势是智能化、多参数化和网络化。例如哈尔滨东方自动化设备有限公司DBE6000火灾报警控制***，武汉光明仪表厂JB-TB-GM400型火灾报警***，都是目前市场上最新的火灾报警***。这些现代火灾预警***具有一定的智能化，将温感和烟感相结合，可以进行联网控制，有自动和手动操作功能。当火灾发生后，可以根据***所设定的阈值进行预警。这些火灾***虽然具有一定程度的智能化，但是仍然存在一些缺陷。例如监测参数仍然不足，没有突破现有手段，火灾报警判断缺乏科学性，没有细致分析火灾发生的特性，以及火灾发生后无法提供主动疏导。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种用于消防安全的火灾预警报警***。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种用于消防安全的火灾预警报警***，包括监测模块、通信模块和综合管理模块，所述监测模块通过通信模块和综合管理模块相连，所述监测模块将监测到的信号通过通信模块传输给综合管理模块，同时综合管理模块将控制信号通过通信模块传输给监测模块；

所述监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块，所述CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器均与单片机相连，将监测到的信号传输给单片机，地址模块也与单片机相连，将地址信息传输给单片机。

所述的综合管理模块可以应用于PC机、手机、或PAD等智能终端上。

一种用于消防安全的火灾预警报警***的预警方法，包括以下步骤：

步骤1、***上电，监控模块初始化，确定地址位置信息，判断***是否正常，若正常则执行步骤2，否则重新启动***；

步骤2、设置温度、湿度、CO、CO₂、烟雾的浓度的报警阈值和解除报警阈值；

步骤3、查看CO、CO₂传感器是否有零点漂移，如果有漂移的话进行传感器校准；

步骤4、实时监测空气当中的温度、湿度、CO、CO₂、烟雾浓度；

步骤5、将实时监测的各个浓度与所设的报警阈值比较，如果有一种达到报警阈值，并连续三次达到，则发生预警，同时指出逃生路线，及火灾严重情况标定，之后执行步骤6；否则继续执行步骤4；

步骤6、继续实时监测空气当中的温度、湿度、CO、CO₂、烟雾浓度，若所有的浓度参数都连续三次低于所设置的解除预警阈值，则取消预警，***正常工作并返回步骤4；***停止工作可以导入导出各项数据，以便灾后对情况观察分析。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：1）本实用新型火灾预警报警***是在经过充分研究、分析了火灾的特点与现有火灾探测技术的缺陷基础上，通过科学有效的多参数检测和以实验为依据的多传感器融合的阈值设定，不仅能快速准确的判断早期火情，并且根据火情的分布和扩散提供动态、安全的逃生线路。2）本实用新型火灾预警报警***是一个分布式结构，包括一个综合管理平台和多点监控模块组成的网络化预警和疏导***，其中监控模块是整个火灾预警报警***的基础，该模块的性能决定了整个***的优劣。3）本实用新型火灾预警报警***为保证能准确的、快速的达到火灾预警效果，通过对CO、CO₂、温度、湿度、烟雾浓度参数的分析计算，确定出能在10s内报警且不会产生误判的CO报警和取消预警阈值、CO₂报警和取消预警阈值、烟雾报警和取消预警阈值、温度报警和取消预警的变化阈值、湿度报警和取消预警的变化阈值。4）本实用新型用于消防安全的火灾预警报警***通过综合管理模块，设定各个预警阈值，当所有参数条件中有任意一种达到预警的参数标准，则产生预警，同时指出动态逃生线路和当前火势的情况；当所有监测参数都低于所设定的阈值，则取消预警，***恢复正常。5）通过建立大规模的传感器无线智能物联网，实现监控节点的自组织联网，火灾发生时能够给出具体的失火点区域定位，并上报上级管理部门，可以随时扩充添加新的节点设备，数据实时在线传输；6）能够与现有安防设备通过标准接口对接，提供主动疏导和启动喷淋、通风设备等联动控制，可以将火灾风险和财产损失降低到最低。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型的用于消防安全的火灾预警报警***结构示意图。

图2是本实用新型的用于消防安全的火灾预警报警***综合管理模块示意图。

图3是本实用新型的用于消防安全的火灾预警报警***预警方法流程图。

具体实施方式

结合图1，本实用新型的一种用于消防安全的火灾预警报警***，包括监测模块、通信模块和综合管理模块，所述监测模块通过通信模块和综合管理模块相连，所述监测模块将监测到的信号通过通信模块传输给综合管理模块，同时综合管理模块将控制信号通过通信模块传输给监测模块；

所述监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块，所述CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器均与单片机相连，将监测到的信号传输给单片机，地址模块也与单片机相连，将地址信息传输给单片机。

所述通信模块为无线通信模块，可以优选wifi通信。

所述综合管理模块包括控制器、预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块，所述预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块均与控制器相连，在控制器的控制下工作，所述控制器接收监测模块传输的相关信息并对其处理，控制器与预警模块相连，控制预警模块发出预警信号，校准模块与控制器相连，对控制器接收到的信息进行校准，所述逃生指示模块包括显示器和音箱，火势指示模块用于对火灾的严重情况进行指示，参数设定模块对传感器的参数进行设置。

单片机的型号为STC12C5A60S2。所述的综合管理模块可以应用于PC机、手机、或PAD等智能终端上。

下面对本实用新型的***进行更细化的描述：

在监控模块中，CO浓度监测模块：实时监测空气中CO的浓度，并由监控模块发送给综合管理模块。监控模块比较关键的部分在于室内CO气体浓度的检测。CO传感器是化学传感器，如果空气中有CO，其传感器将会输出微弱的电流。CO监控模块产生一个偏置电压Vbias，加在一级和二级放大器上，以便能更准确的监测CO传感器的信号。放大器U1把CO传感器产生的微弱电流转换为能监测的小电压，放大器U2将转换的电压放大，以便单片机能准确的进行AD转换。通过AD转换的值可以计算得出CO的浓度。监控模块分布放置于天花板上，是采集空气中各个成分浓度的基础。

CO₂浓度监测模块：实时监测空气中的CO₂浓度，并由监控模块发送给综合管理模块。正常情况下，空气中的CO₂含量在350ppm左右。当发生火灾时，空气中的CO₂含量会急剧上升。火灾预警报警***采用集成的CO₂传感器模块，单片机通过查询的方式对CO₂传感器模块进行读取，然后对所得的数据进行解析，从而得出CO₂的浓度值。

烟雾浓度监测模块：实时监测空气中的烟雾浓度，并由监控模块发送给综合管理模块。产生火灾时同时会产生大量烟雾，烟雾传感器就是通过检测烟雾的浓度来实现火灾防范的。烟雾监控模块使用的是离子式烟雾传感器，其输出的是电压值。烟雾传感器内阻很大，所以选用高阻抗放大器U3，输出电压经过放大器后再分压，给单片机进行AD采集，通过计算后可得出烟雾的浓度。

温湿度监测模块：实时监测当前的温度及湿度，并由监控模块发送给综合管理模块。当发生火灾时，环境中的温度会急剧上升，并且湿度会下降。***添加温湿度传感器来检测温度湿度，更有效、准确的判断是否发生火灾。湿度传感器输出的是频率信号，通过单片机测出其输出频率可得出湿度值。温度传感器会根据不同的温度改变电阻值。测出温度传感器的电压值，通过单片机进行AD转换，经过计算后可以得出当时的电阻值，从而得出该电阻值对应的温度值。

地址模块：用于判断当前监控模块的地址，以便火灾发生后得到具体的点或方位。***工作前可以在监控模块上自行设置地址编码，这样在***上电后，监控模块根据地址模块，判断出本机地址后传输给综合管理模块。当火灾发生后可以根据火灾发生的地址编码准确的判断是哪个方位哪个点发生火灾，并避开该点由逃生***提供安全有效的逃生通道。

通信***模块：综合管理模块与各个监测模块之间数据传输的通道，包含监测数据的双向半双工传输，校准信息，监测模块错误等等。通信***为基于RS-485协议的半双工通信。预警模块通过通信***模块，按照特定的数据通信协议给监测模块发送指令信息。监测模块通过通信***模块回复预警模块所传来的指令。

综合管理模块是提供给用户的统一监控管理门户，通过平台可以实时显示监控模块采集的数据并分析；在有火情的情况下给出准确的预警信息。给出相应的逃生路线。达到早期预警并处理的效果。综合管理模块包括如下：

预警模块：接收各个监控***的采集数据，在分析处理后达到预警值时，***会发出预警信息，进行相应的后续处理。当监控模块采集的CO、CO₂、烟雾、温湿度的数据进行分析达到预警值的时候，预警模块就会发出预警信号。该预警模块的核心是各个监控数据的分析、处理、整合。预警模块不仅要判断是否达到报警阈值，还要分析当前环境的其他不确定因素。通过算法实现漂移后的补偿。比如：对CO、CO₂、烟雾的温湿度补偿；对烟雾的零点漂移补偿等等。

逃生指示模块：当有火灾发生预警模块发出预警信息时，***会根据火情的分布，实时给出逃生路线。这在室内布局比较复杂的环境是非常重要的。当火灾发生在室内的时候（如大型商场），人群不清楚正确的逃生路线，而惊慌失措以至于发生其他公共事故，比如***故。该***可以根据火灾发生的状况，位置，严重程度等等因素，结合当地线路，具有显示在设备上提供实时的逃生路线并配以相应的语音提示引导人群正确的逃离到安全区域。该模块在室内环境比较复杂的情况下尤为重要。

校准模块：传感器在运行后会发生零点漂移，此模块用于校准CO和CO₂传感器。传感器在运行后会发生零点漂移，在***启动后，若采集的CO和CO₂与当前环境下的标准浓度有差异，可以对CO传感器和CO₂传感器进行校准。

参数设定模块：在***运行前需进行***参数设定和报警阈值设定。***参数用于设置是否保存采集数据等。报警阈值设定用于设置报警及解除报警的参数。在***运行前可以对是否保存采集数据等进行***设置。报警阈值设定用于设置报警及解除报警的参数。为能发现早期小火，且不能进行误判的条件下，报警阈值的设置很重要；当火灾扑灭后也需要及时解除预警，所以解除预警阈值也要设置得当。

火势指示模块：当火灾发生后，可以指出哪几个点或者方位的灾情最严重，按照火势等级区别显示。当火灾发生后，根据所监测的各采集数据，在预警的同时可以指出哪个点或者方位的灾情最严重及较严重，这样能进行有效的扑灭，及时解决问题。

导入导出功能模块：火灾***停止运行后，可以以excel表格的形式导出***采集的数据进一步的分析，也可以导入过去记录数据进行回放观察。火灾***停止运行后，可以导出***采集的数据，对火灾发生的时间，原因等等做出具体的分析。同时也可以导入过去监控数据进行播放观察，判断当时环境情况，了解当时火灾趋势。

一种用于消防安全的火灾预警报警***的预警方法，包括以下步骤：

步骤1、***上电，监控模块初始化，确定地址位置信息，判断***是否正常，若正常则执行步骤2，否则重新启动***；

步骤2、设置温度、湿度、CO、CO₂、烟雾的浓度的报警阈值和解除报警阈值；

步骤3、查看CO、CO₂传感器是否有零点漂移，如果有漂移的话进行传感器校准；

步骤4、实时监测空气当中的温度、湿度、CO、CO₂、烟雾浓度；

步骤5、将实时监测的各个浓度与所设的报警阈值比较，如果有一种达到报警阈值，并连续三次达到，则发生预警，同时指出逃生路线，及火灾严重情况标定，之后执行步骤6；否则继续执行步骤4；

步骤6、继续实时监测空气当中的温度、湿度、CO、CO₂、烟雾浓度，若所有的浓度参数都连续三次低于所设置的解除预警阈值，则取消预警，***正常工作并返回步骤4；***停止工作可以导入导出各项数据，以便灾后对情况观察分析。

报警阈值的确定方法，包括：

首先通过各种实验，如燃烧纸片、布料、木材等等，记录距离火源不同距离的各个时间段内的CO、CO₂、烟雾、温度、湿度的值。

判断实时采集的浓度与所设定的报警阈值的大小。其中：

温度的变化比较缓慢，预警方法为：假设当前测试点是第N个测试点，此时的温度值为T1，第1个点的值为T0，T1-T0所得的差值与设定的阈值进行比较，如果大于阈值三次则报警。如果是负数，且绝对值大于阈值三次则取消报警。

湿度的变化也比较缓慢，预警方法为：假设当前测试点是第N个测试点，此时湿度的值为H1，第1个点的值为H0，H0-H1所得的差值与设定的阈值进行比较，如果大于阈值三次则报警。如果是负数，且绝对值大于阈值三次则取消报警。

CO的变化比较灵敏，预警方法为：设定CO的阈值上限P1和阈值下限P0，当前测试点值为COValue，如果COValue大于P1三次则预警，如果小于P0三次则取消预警。

CO₂预警方法为：设定CO₂的阈值上限Q1和阈值下限Q0，当前测试点值为CO₂Value，如果CO₂Value大于Q1三次则预警，如果小于Q0三次则取消预警。

烟雾预警方法为：设定烟雾的阈值上限G1和阈值下限G0，当前测试点值为PValue，如果PValue大于G1三次则预警，如果小于G0三次则取消预警。 

Claims (4)

1.一种用于消防安全的火灾预警报警***，其特征在于，包括监测模块、通信模块和综合管理模块，所述监测模块通过通信模块和综合管理模块相连，所述监测模块将监测到的信号通过通信模块传输给综合管理模块，同时综合管理模块将控制信号通过通信模块传输给监测模块；

所述监测模块包括单片机、CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器和地址模块，所述CO传感器、CO₂传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器均与单片机相连，将监测到的信号传输给单片机，地址模块也与单片机相连，将地址信息传输给单片机。

2.根据权利要求1所述的用于消防安全的火灾预警报警***，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块。

3.根据权利要求1所述的用于消防安全的火灾预警报警***，其特征在于，所述综合管理模块包括控制器、预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块，所述预警模块、逃生指示模块、校准模块、参数设定模块和火势指示模块均与控制器相连，在控制器的控制下工作，所述控制器接收监测模块传输的相关信息并对其处理，控制器与预警模块相连，控制预警模块发出预警信号，校准模块与控制器相连，对控制器接收到的信息进行校准，所述逃生指示模块包括显示器和音箱，火势指示模块用于对火灾的严重情况进行指示，参数设定模块用于对传感器的参数进行设置。

4.根据权利要求1所述的用于消防安全的火灾预警报警***，其特征在于，所述单片机的型号为STC12C5A60S2。

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