基于普通学生宿舍的智能火灾逃生预警系统设计

杨维娜,廖春明

(文山学院计科系,云南文山663000)

基于普通学生宿舍的智能火灾逃生预警系统设计

杨维娜,廖春明

(文山学院计科系,云南文山663000)

文章设计了一个以普通学生宿舍为参考模型的智能火灾逃生指挥系统的预警系统,针对学生宿舍这一特殊的群居环境,提出一种有效的火灾预警模式,在学生宿舍发生火灾的时候能够有效地进行阶段性预警,减少损失,避免因预警范围过大产生的恐惧心理造成的意外事故.

火灾;学生宿舍;预警系统;

1 研究背景

预防火灾的发生从古至今都是社会安全强调的重点,但是在人们生存避险逃生意识越来越强、防火灭火设备越来越完备的今天,火灾还是频频发生[1],而且造成的社会危害和经济损失也越来越大,这为学校的学生宿舍管理敲响了警钟.

作为高校重要组成部分的学生宿舍,预防火灾的发生一直都是管理的重点,为了更好地保证学生的生命财产安全,杜绝宿舍火灾的发生,学校在火灾预防上做了很大的努力,在学生刚进入学校的时候就对他们进行了系统的安全意识培训,通过一系列的学习和培训强化学生的灭火能力和火场逃生能力,定期组织学生参加消防技能比赛,限制学生使用容易引起火灾的物品和违禁电器,禁止使用明火等措施来预防火灾的发生.虽然学校在火灾预防方面已经做出了很大的努力,但是火灾的发生还是不可避免,老化的供电线路、一些不遵守学校规定的学生,为宿舍火灾发生埋下了隐患.

学生由于缺少安全意识,欠缺生活经验,往往不会特别注意到周围的异常情况,一些由于意外事件或者人为疏忽引发的火灾会被他们忽视,从而导致自身的生命财产受到威胁,宿舍管理人员也不可能随时查房,及时发现火情;如果直接安装警报器来大范围报警,由于学生自身的恐惧心理,往往不能及时地根据所学知识快速、准确地发现并判断火情,慌乱逃离火场时难免出现一些跳楼、踩踏等意外,造成不必要的伤亡.基于此,我们设计了一个火灾智能逃生指挥系统,在灾情发生的时候快速检测到火灾的发生,通过单片机控制系统,及时、准确地分析传感去信息,判断火情,给出火场信息,及时分等级向相应区域预警,尽量减少火灾发生时造成的附加事故,通过对信息的整理、分析,指挥火场人员进行疏散.

由于火灾发生时火情一般由小到大,由可控到不可控,所以对于火灾的处理必须做到及时发现、及时扑灭,当火情已经发展到不能人为控制的时候就必须马上撤离,所以,设计的智能火灾逃生指挥系统包含了两个主要的子系统,即火灾预警系统和逃生指挥系统.文章主要对预警系统进行设计,为完成智能火灾逃生指挥系统的整体设计进行分步设计,设计的具体流程如图1所示:

图1 火灾预警系统流程图

2 火灾预警系统的设计

火灾预警系统是智能火灾逃生指挥系统的重要组成部分,大多数火灾之所于造成重大的损失,是因为在火灾发生的时候没能及时发现火情并且没有合适的应对措施.为了更好地解决以上问题,预警系统设计了三个模块,用来对火情进行监控,及时作出判断.

2.1 检测报警系统

火灾检测系统是火灾预警中的重要组成部分,很多火灾的蔓延都是因为在刚刚起火时火灾检测系统没能快速、准确地检测到,不能正确判断起火位置,所以选择可靠的检测系统在设计中就显得尤为重要.现有的火灾检测器件能对火灾参数(如烟、温、光、热辐射、气体浓度等)进行响应并自动产生火灾报警信号.按照响应火灾参数的不同,火灾探测器可分为感温火灾探测器、感烟火灾探测器、感光火灾探测器、气体火灾探测器和复合火灾探测器等五种基本类型.[2]考虑到学生宿舍一般放置的是燃烧后比较容易产生烟雾的物品,设计监测系统时选择价格低廉且灵敏度较高的感烟火灾探测器.每个宿舍顶部都安装一个感烟火灾探测器,每层楼的走道顶部安装2个探测器,每个探测器周围安放一个报警装置,所有探测器的都通过单片机连接到宿舍管理值班室,当检测系统发现火灾发生时,就可以在相应的区域报警,同时在值班室报警,并显示发生火灾的宿舍号.

单片机在信号处理上编程简单,价格低廉,可以对接收到的信号进行分析处理[3],所以系统选用单片机作为信号处理的主要部件.由于单片机端口数的限制,并且在逃生指挥系统中要求单片机有较快的信息处理速度,所以我们在每个楼梯口安放一个单片机,连接附近宿舍中的火灾探测器以及走道上的探测器,如图2所示,并且与周围的单片机进行互联.每个探测器通过单片机编码后连接到宿舍管理值班室,在值班室中可以在显示板上直接看到发生异常的宿舍号.每个单片机都及时采集附近相连的几个单片机的状态,供逃生指挥系统进行逃生线路分析及指示.

图2 每层楼的设备安放示意图

报警装置采用人声报警,火灾发生时,宿舍及走道的报警装置通过单片机编码解码后的信息反馈,直接调用预先存储的声音文件播放“XXX宿舍发生异常”或者“XXX楼道发生异常”,可以很明白地指出发生异常的宿舍或者楼道,既可以告诉附近的学生火灾信息,又为逃生指挥系统的声音指挥提供必要的硬件保证.

在火灾发生时由于宿舍的物品燃烧后会产生烟雾,烟雾触动探测器,宿舍的报警装置就会发出报警音,提醒宿舍人员检查宿舍的异常状况,如有火情,及时扑灭,避免火灾蔓延,同时值班室的控制系统连接的报警装置也会发出警报,并显示出发生异常的宿舍号,宿管值班人员及时到相应的宿舍检查情况,如异常已排除,宿舍管理人员可以在值班室将系统恢复,重新进入火灾检测状态.

2.2 灾情级别判断

火灾发生时,一般火灾报警系统就会启动警报系统,进行火灾报警,但是这种情况会引起火场人员的恐慌,造成混乱,所以在设计预警系统时加入了灾情级别的判断模式,对火情级别进行判断,系统和火场人员就可以通过火情等级对接下来的行动作出合理的判断.火灾发生初期,火势的范围不是很大,一般只会有一个起火点,也就是说只有一个宿舍的火灾探测器发出警报,这时火情级别设置为1级,报警装置只在发生异常的宿舍或者楼层以及值班室进行报警,只需要宿舍人员在值班人员指挥下自行扑灭就可以了;如果在一定时间内没有人发现火情,这里设定为10分钟,而且起火点还是只有一个,说明宿舍、值班室中没人,或者是处于熟睡状态,这时火情级别变为2级,扩大报警范围,在起火点周围的几间宿舍进行报警,提醒周围宿舍的人提醒起火宿舍的学生进行检查,并及时向宿舍管理值班室报告,如果起火宿舍的学生没有回应则强行打开起火宿舍进行检查,对现场进行处理;当火势触发多个火灾探测器同时发出信号,通过对信号量进行统计,到达一个预先设定的值的时候,级别将提升到3级,认为火势无法控制,这时候已经不需值班人员前往起火点查看,报警系统将在整个监控的区域内报警,开启所有逃生通道,同时启动智能逃生指挥系统,指挥火场人员迅速离开现场,最大限度地保证人身安全.

根据不同的火情等级进行报警不仅可以缓解学生身在火场的恐慌情绪,还可以在火灾发生时根据火势大小和现场情况及时向相关人员发出火情预警,使火场人员及时做出反应,在火情可控的时候及时组织扑灭,减小财产损失和人员伤亡,对于人员相对密集的学生宿舍有较大的优势.

2.3 人员响应装置

人员响应装置主要是为了能够使人介入火灾的预警中,提高火灾发生时火场人员的应对能力,减少直接财产损失,降低不必要的心理恐慌而设计的.人员响应装置就是判断起火宿舍的学生以及值班人员是否发现火情而设置的一个专用按钮,安装在报警装置附件.通过这个按钮可以人为关闭报警装置,在每个宿舍的固定位置都安装一个响应装置,走道报警装置不需要安装响应装置,可以直接在值班室关闭系统.火场人员在发现火情的第一时间关闭报警装置,说明火情已经被发现,如果长时间没有关闭报警系统则说明没有人发现火情,及时提升火险等级.这种设计既不会造成学生的恐慌,而且起火点周围的人员又可以自行应对事件,判断火情,提高火场人员的现场应对能力.

学生宿舍是一个比较特殊的群居环境,居住人群都是学生,缺少自我保护的能力,需要管理人员的统一管理,所以每栋学生宿舍楼都设有一个值班室,无论什么时候都有一个宿舍管理人员在值班室,而且宿舍管理人员也肩负着保证学生生命财产安全的责任,所以在值班室设置一个人员响应装置是必要的,既能保证在火灾发生时候,值班人员能够最快发现火情,前往现场进行查看,又能给学生较强的心理安慰,让他们知道在发生火灾的时候,宿管老师能在最短的时间内来帮助他们.宿舍管理人员生活经验较为丰富,遇到突发事件时的应对能力也相对来说更强,所以在宿舍管理人员的指挥下进行火势控制,能更好地处理突发状况.

在值班室安装人员响应装置的另一个原因在于宿舍管理人员在听到报警以后去现场查看报警原因,如果是线路等问题引起的自然火灾,可以马上通知维修部门进行维修,避免其他意外灾害的发生;如果是由于宿舍成员违反宿舍管理条例,如在宿舍内使用明火或者违禁电器,则提醒宿舍成员注意防火安全,禁止使用危害宿舍安全的物品,对故意违反宿舍管理条例的学生进行教育及相应的处罚,这样也有利于宿舍的安全监控,充分发挥宿舍管理人员的监督管理作用,减少甚至杜绝学生宿舍违禁行为的发生,在火灾发生的时候尽可能地降低学生的恐慌心理,最大程度地保证学生的生命财产安全.

结束语

近年来我国火灾频繁发生,造成了很大的人员伤亡和财产损失,这些事故的发生给学生宿舍的管理敲响了警钟.水火无情,当灾难发生时,只有具有完备的逃生知识和应急设备才能在无情的火灾中幸存下来.智能火灾逃生指挥系统根据学生宿舍的特殊性来进行设计,充分发挥了宿舍管理人员的监督管理作用,通过人员响应的方式和分级自动报警的模式对火灾进行预警,为今后逃生指挥系统的设计做好准备.逃生指挥系统将以颜色、方向和语音对逃生路线进行指示,考虑通道安全和人流量的问题,分析多方面的参数和信息,为火场逃生提供参考数据,也为将来多元化火场逃生系统的硬件实现提供参考.

[1]李学美,任伯帜,刘新华.城市高层建筑火灾消防及安全逃生策略研究[J].中国安全科学学报,2009,(8):61-66.

[2]蒙平.各类火灾探测器原理分析及应用探讨[J].企业科技与发展,2009,(18):86-87.

[3]姜久超.单片机在火灾自动报警控制器中的应用[J].河北工程技术高等专科学校学报,1995,(Z2):48-49.

Intelligence Fire Escape EarlyWarn ing System Based on Students Dormitory

YANG Wei-na,LIAO Chun-ming

(Department of Computer Science,Wenshan University,Wenshan 663000,China)

This paper is designed as a common reference model dormitory fire escape command system of intelligent early warning system for the student hostels of the special social environment,an effective fire warning mode,in the dormitory when the fire can effective early warning,to minimize damage and avoid the warning range is too large due to fear generated by an accident.

fire;student hostel;early warning system

TP79

A

1008-9128(2011)02-0034-03

2011-03-15

文山学院科研基金项目(09wsy14)

杨维娜(1983-),女(壮族),云南个旧人,硕士。研究方向:计算机应用.

[责任编辑 张灿邦]