基于zigbee的楼宇消防安全疏散指引系统研究

安徽理工大学电气与信息工程学院 秦大伟

基于zigbee的楼宇消防安全疏散指引系统研究

安徽理工大学电气与信息工程学院 秦大伟

介绍了一种基于zigbee的楼宇消防安全疏散指引系统，该系统可以提供最优的安全逃生路线。整个系统包含：指引牌节点、楼层路由器节点、网关节点和主控单片机处理器。克服现有了安全出口指引面临着指引逃生路径单一、不具有实时可靠性等缺点，大幅度提高了火情安全逃生的机率。

zigbee；消防安全；最优路线

1 研究背景

建筑物发生火灾时，尤其在大型楼宇中，其结构复杂，楼层通道众多，为避免室内人员因火烧、缺氧窒息、烟雾中毒和房屋倒塌造成伤害，要尽快疏散、转移室内的物资和财产，以减少火灾造成的损失，就必须借助于建筑物内的安全疏散设施来实施。而现有的安全出口指引面临着指引逃生路径单一、不具有实时可靠性、没有备用电源等问题，在国内外消防事故中就有因为安全出口指引错误和安全出口断电造成人员伤亡的案例，故设计一种新型消防安全疏散指引系统具有一定意义。

2 疏散指引系统总体方案

2.1 系统原理

该系统以zigbee模块为节点进行组网，通过主控单片机判断分析数据，从而设计最优安全逃生路线反馈给节点进行方向指引。其中利用每个节点上的温度和烟雾浓度传感器对楼宇各个区域进行火情检测，通过无线数据传输实现数据的传递与反馈。

2.2 系统框图

系统包含指引牌节点、楼层路由器节点、网关节点和主控单片机处理器。使用指引牌节点采集楼层的各区域的温度与烟雾浓度，楼层路由器节点接收各个指引牌节点采集的信息，经过一定的判别处理后，各楼层路由器节点信息统一发送给网关节点，再将信息送给主控单片机作相应处理。若发生火情时，主控单片机通过判断各楼层节点的温度和烟雾浓度，可以迅速定位火情发生地点，通过温度和烟雾浓度比较判断出着火楼层的最佳逃生路线，并将判断结果反馈给楼层路由器节点，楼层路由器节点再反馈给相应楼层指示牌节点让其指示灯做出反应，从而提高火情安全逃生的机率。系统框图如下图1所示。

3 硬件电路

系统由指引牌节点，楼层路由器节点，网关节点和主控单片机单元组成。各节点主要由zigbee通信模块、烟雾和温度传感器模块、供电模块、指示灯模块以及单片机处理器模块组成。其中供电模块，有两种供电方式，断电时可以自动切换至备用电源供电。指示灯模块，有两个相反方向的指引灯，通过单片机控制哪个方向的指引灯被点亮。节点硬件框图如图2所示。

图1 系统框图

图2 节点硬件框图

4 软件设计

软件系统设置有两种工作模式，初始化模式和最优路线模式，模式的参考依据是主控单片机设置检测温度和烟雾浓度的上限值，数据超过上限值则切换至最优路线模式。正常无火情时采用初始化模式，即将离所在指引牌最近出口方向设置为指引方向，方便了楼宇人员的出入，在有火情时切换成最优路线模式。

5 总结

本文设计的基于zigbee的楼宇消防安全疏散指引系统不仅完成了对楼宇火情的远距离检测，又通过算法的最优路径处理，实现火情发生时通过指引灯让人员以最佳路线逃生。

[1]徐健,杨姗姗．基于CC2530的Zigbee协调器节点设计[J]．物联网技术,2012(5):9-12．

[2]冼土明．Zigbee与GPRS融合组网技术的研究与应用[D]．广东:广东工业大学,2011．

[3]闫宏浩,陈天华．水质监测无线传感器网络的硬件设计[J]．传感器与微系统,2015,34(4):81-84．

秦大伟（1993—），硕士研究生，主要研究方向为智能信息处理。