无线消防系统探究与应用

邵武市公安消防大队 卓建仙

无线消防系统探究与应用

邵武市公安消防大队 卓建仙

随着我国城市的现代化建设越来越快，建筑物的楼层在渐渐加高，建筑密度也越来越大。由于楼层较高，室内的人员往往更加密集，一旦发生火灾，其救援工作通常面临着很大的困难。许多火灾带来的灾难性的损失，不仅仅是因为最初的火因造成的，更是由于在火灾发生的早期，没有被及时地发现。由于传统的消防系统所存在的弊端，已经不能适应现代消防监测的需要，无线消防系统应用而生。在此背景上，本文对无线消防系统进行研究分析，以期加强我国城市建筑的防火监督工作的进一步提升。

无线；消防系统；探究；应用

引言

随着城市的扩张，城市人口密度在不断加大。在城市不断演化扩张的过程中，高层建筑逐渐成为了城市发展演化的主流形式。但是，高层建筑存在火灾隐患较多、火势蔓延较快、人员疏散困难等问题，一旦发生火灾，这就使得救援工作的开展极为困难。因此，现代建筑物对消防系统提出了越来越高的要求。传统的消防系统存在监视容量小、响应速度慢、组网接口不灵活等问题，已经逐渐不能适用社会的需求。随着无线传感技术的逐渐成熟，无线消防系统与传统的有线系统相比，具有很大的优势。因此，对无线消防系统进行研究与分析，具有极其重要的应用价值。

1.无线消防系统的概述

我国于20世纪80年代开始实施建筑消防法规，防火消防设施和灭火设备便开始走入千家万户。防火消防设施的原理是在需要进行防火监控的房间内安装烟雾探测器、感温探测器和火焰感应器等。当所监控房间室内的烟雾浓度或者温度上升达到限定值时，这些设备便会发出相应的警报信号。

传统的有线消防系统是指采用光纤、双绞线、电缆等进行传输介质进行数据传输，但是有线传输所能监视的数据容量小、组网接口不够灵活。并且这些传输介质也需要具有阻燃性，才能确保数据能够安全、有效的传输。与传统的有线消防系统相比，无线消防系统主要就是将最新的ZigBee技术应用到消防监测系统中去，即在相关数据的传输过程中，采用无线通信技术，将无线传感器所采集到的相关数据发送到相应的消防控制系统，无需受到传输介质的影响。控制系统中心的计算机对所接收的数据进行处理与分析，然后发出警报并上传到消防救援系统中去。由相关的管理人员对数据的分析结果进行判断，以辨别某一点是否存在发生火灾的可能或者是否有火灾发生进行。并且采取相应的解决措施，以扼制可能发生的火灾或者尽量减小已经发生火灾的所造成的损失。

2.ZigBee无线通信技术的性能分析

ZigBee技术是一种双向无线通信技术。用户在其使用、开发的过程中，可以根据自身的需求设计网络层和应用层，而不受开发层的限制。与传统的有线通信技术相比，ZigBee技术能够为用户提供一种更加灵活的组网方式。

ZigBee技术主要有以下四方面的特点：

（1）耗能低：通过ZigBee技术可以通过信号处理的方式对各个传感器之间的发射信号进行控制，并且可以控制传感器的工作时间，在传感器需要工作的时候“唤醒”传感器，而在无需传感器工作的时候，使其处于“休眠”状态，以此来延长传感器的电池使用时间，达到节省整个系统能耗的目的。

（2）网络容量大：采用ZigBee技术在一个网络中，理论上可以最多容纳1个主控设备和65535个附属设备。

（3）可靠性高：ZigBee技术采用了碰撞避免机制，能够保障数据高效以及高质量地传输，避免数据同时上传时发送的竞争与冲突。同时，ZigBee技术还包含了数据的确认机制，在接收到上一个数据包的传输反馈信息后才后发送下一个数据包。

（4）安全保密性强：ZigBee技术可以检测数据的完整性，同时采用AES-128加密算法，以确保数据传输过程中的安全性。

一个有效的消防系统，必然由许许多多，甚至上百个数据传感器节点构成，以便能够全面地采集到环境数据。由于消防系统所包含的传感器节点数量过多，电池的更换成本也不容忽视。除此之外，确保所采集的数据能够安全地上传也是一个不可忽视的问题。ZigBee技术具有网络容量大、低耗能、可靠性高、安全保密性强等特点，可以说，ZigBee技术是构建无线消防系统的最挂选择。

3.无线消防系统的总体设计

一个完整的消防系统主要包括消防监测系统、消防控制系统和消防救援系统。这三个系统之间的数据传输，可以采用ZigBee技术相连接。

消防监测系统是整个无线消防系统的“眼睛”。消防监测系统中主要包含烟雾感应模块、温度感应模块和火焰感应模块等。这些模块都通过分布在建筑物中的传感器进行环境数据的采集。在无线消防系统中，这些模块的传感器之间也可以采用ZigBee技术联系起来，以实现各种数据信息的无线交互通信。

因此，无线消防系统中的监测系统应当具有以下两点功能：

（1）传感器的节点具有采集环境参数，并且能够进行数据处理、数据分析和数据传输功能；

（2）能够直接或者间接（通过路由器）将传感器的节点所采集到的数据发送到相应的位置进行汇总。

基于ZigBee技术的消防监测系统主要采用分布式的环境参数监测方式。据此，可以将传感器节点分为用于采集数据、传输数据、汇总数据这三类节点。用于采集数据的传感器节点称为传感器终端节点，应当分布在建筑物内不同环境参数的试样采集点处；用于传输数据的传感器称为路由器节点，应当在优先考虑传输距离的条件下合理放置；用于汇总数据的传感器节点成为协调器节点，应当在靠近无线消防控制系统控制中心所在的计算机附近。

同时，由于消防监测系统中所包含的传感器的数量众多，为了进一步降低整个系统的能耗，该无线消防系统主要采用“休眠——唤醒”的工作方式。即无线消防监测系统中的所有传感器节点并不是实时地处于工作状态，而是在接收到消防监控系统中心所发送的数据查询命令时，才会被唤醒并进入工作状态，以完成数据地采集、传输和汇总等工作；否则，这些节点会处于休眠状态。

消防控制系统是无线消防系统的“大脑”，其主要功能是对消防监测系统所采集的所有环境数据进行科学、有效、迅速地分析、处理和判断，并将相应的数据结果通过无线技术发送到消防救援系统，并显示相应的警报提醒。

消防救援系统的是无线消防系统的“手脚”，当消防救援系统的工作人员接收到消防控制系统的警报提醒时，需要对所接收到的警报进行进一步地分析、判断，辨别是否有真实的火灾发生。若有火灾发送，应当立即采用相应的措施预案，及时出动消防车及救护车，第一时间赶到火灾发生的现场，早发现、早救援，尽量将火灾所带来的损失降到最低。

总而言之，无线消防系统是一个反应迅速的，集成了预警、控制、救援于一体的防火系统，对于保护居民的生命以及财产安全有着极为重要的意义。

4.小结

传统的有线消防系统主要是利用有线信号传输的方式来发出警报信号。这就要求所用的电气线缆设备具有耐火、阻燃的性质。为了克服传统有线消防系统所存在的缺点，而在无线物联网的技术环境下可以将无线技术与消防系统有效结合起来，即在火灾发生的初期，将消防监测系统中传感器所收集到的相关环境数据通过无线技术传送到消防控制系统的主机，而不需要其他特定的线路设施。本文通过对无线消防系统以及ZigBee技术的简要介绍，对无线消防系统的总体设计进行了相应的研究分析，从而证明了无线消防系统的应用价值。

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