一种交互式无线火灾报警系统.pdf

本发明涉及一种交互式无线火灾报警系统，属于无线监控领域，该系统包括n个无线探头、1个无线视频节点及用户手机；其中，无线探头通过短距离无线通讯协议组网，并与无线视频节点建立连接，无线视频节点通过公共远距离通讯网络与用户手机建立连接；所述无线探头用于实现对火警的初步识别；所述无线视频节点用于将接收到的无线探头信息发送给用户，并且在无线探头报警时拍摄照片发到用户的手机上，或根据用户的指令拍摄照片发到用户的手机上。本发明通过短距离与长距离无线通讯技术的结合实现系统安装的方便性；使用无线探头与无线视频节

1、  一种交互式无线火灾报警系统，其特征在于，该系统包括n个无线探头、1个无线视频节点及用户手机，n为正整数；其中，无线探头通过短距离无线通讯协议组网，并与无线视频节点建立连接，无线视频节点通过公共远距离通讯网络与用户手机建立连接；所述无线探头用于实现对火警的初步识别；所述无线视频节点用于将接收到的无线探头信息发送给用户，并且在无线探头报警时拍摄照片发到用户的手机上，或根据用户的指令拍摄照片发到用户的手机上。

2、  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述该无线探头包括传感器、控制器、短距离无线通讯模块、电池、外接电源及电源管理模块；其中，控制器分别与传感器、短距离无线通讯模块双向连接，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与传感器、控制器、短距离无线通讯模块相连。

3、  如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器采烟感传感器、CO传感器、温感传感器中的一种或多种。

4、  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线视频节点包括1个摄像头、1个安装摄像头的电动云台、信号处理器、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块、电池、外接电源及电源管理模块；其中，信号处理器分别与摄像头、电动云台、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块双向相连，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与摄像头、电动云台、信号处理器、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块相连。

一种交互式无线火灾报警系统
技术领域
本发明属于无线监控领域，特别涉及无线通讯技术及火灾监测技术。
背景技术
现有的火灾报警系统(FAS，Fire Alarm System)主要采用烟感、温感、视频、图像及CO浓度等传感器或组合使用此类传感器进行火灾判别，但误报、漏报依然是火灾报警系统应用中的一个重要问题，误报会造成不必要的损失，因而当前楼宇所用的火灾报警系统一般都与楼宇管理系统分离，并且在火灾监测探头报警后，管理人员需要到现场确认，该处理流程加大了成本，并且影响了事故的处理速度，虽然现有安防系统中大量采用摄像头，但摄像头并未实现对火灾监测区域的充分覆盖，而且安防用摄像头并不专门为火警设计，需要配备专门人员值守，在火灾监控中不能充分发挥作用。
随着人们安全意识和安全要求的提高，火灾探测探头的使用范围将不限于传统建筑，临时布置的场馆、安防系统需要升级的已有建筑、移动设备等都有火灾监测要求。现有的火灾监测探头一般采用总线组网，由控制器轮询各火灾监测探头状态，网络相对比较脆弱，在灾害发生后，网络受损将会造成火灾监测探头失去连接，管理人员将无法获知火场情况，对于临时布置或移动的监测空间，因为布线的原因，现有的组网方式也难以应用。随着无线通讯技术的迅速发展，无线火灾自动探测设备正逐步走向实用化，系统的安装灵活性及生存能力都得到了提高。但目前已有的无线火灾监测探头(以下简称无线探头)只是通过无线技术将报警信号发送到专用管理设备，并不接入已有的总线网络或与管理人员和用户远程互动。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提升火灾监测系统安装的方便性和可用性，提出了一种交互式无线火灾报警系统，通过短距离与长距离无线通讯技术的结合实现系统安装的方便性；使用无线探头与无线视频节点联动的方式提升系统的易用性；使用自动探测加远距离人工确认的方式缩短事故响应时间。
本发明提出的一种交互式无线火灾报警系统，其特征在于，该系统包括n个无线探头、1个无线视频节点及用户手机，n为正整数；其中，无线探头通过短距离无线通讯协议组网，并与无线视频节点建立连接，无线视频节点通过公共远距离通讯网络与用户手机建立连接；所述无线探头用于实现对火警的初步识别；所述无线视频节点用于将接收到的无线探头信息发送给用户，并且在无线探头报警时拍摄照片发到用户的手机上，或根据用户的指令拍摄照片发到用户的手机上。
本发明的工作过程为：在无线探头探测到火灾信息后，无线探头通过短距离无线通讯方式将报警数据发送给无线视频节点，无线视频节点使用带电动云台的摄像头对环境拍照，处理后发送给管理人员和用户，管理人员通过图像判断或到现场判断后，确认报警信息。
本发明的特点及效果
第一、通过短距离与长距离无线通讯技术的结合实现系统安装的方便性；
本发明中无线探头使用Zigbee短距离无线通讯协议组网，并与无线视频节点建立连接，无线视频节点使用公共远距离通讯技术将信息发送给用户。无线技术的使用可以省去布线的限制，使得安装过程更为方便。
第二、使用无线探头与无线视频节点联动的方式提升系统的易用性；
本发明使用火灾监测探头触发无线视频节点拍照，也可以由用户发起拍照动作，降低了系统的使用成本，提升了探测的准确性和灵活性。
第三、使用自动探测加远距离人工确认的方式缩短事故响应时间；
本发明中，无线视频节点实现了对无线探头监测区域的全覆盖，管理人员或用户在获知报警信号后，会收到图像信息进行人工确认，提高了事故的处理速度。
附图说明
图1为本发明的交互式无线火灾报警系统组成结构示意图；
图2为本发明的无线探头及无线视频节点的布置实施例示意图；
图3为本发明的无线探头的结构示意图；
图4为本发明的无线探头控制器工作流程图；
图5为本发明的无线视频节点的组成示意图；
图6为本发明的无线视频节点处理器工作流程图。
具体实施方式
本发明提出一种交互式无线火灾报警系统，结合附图及实施例详细说明如下：
本发明提出一种交互式无线火灾报警系统结构组成如图1所示。本系统包括n个无线探头、1个无线视频节点及用户手机，n为正整数；其中，无线探头通过短距离无线通讯协议(如Zigbee协议)组网，并与无线视频节点建立连接，无线视频节点通过公共远距离通讯网络(如WCDMA网络)与用户手机建立连接；无线探头用于实现对火警的初步识别；无线视频节点用于将接收到的无线探头信息发送给用户，并且在无线探头报警时拍摄照片发到用户的手机上，或根据用户的指令拍摄照片发到用户的手机上。(用户的手机要处于WCDMA网络覆盖范围内)。
本实施例采用5个无线探头，均匀布置在房间天花板四周及中心区域；无线视频节点布置于房间天花板的中心位置，以确保拍照时能覆盖整个房间区域，如图2所示。
本发明中每个无线探头组成实施例如图3所示。该无线探头包括传感器、控制器、短距离无线通讯模块、电池、外接电源及电源管理模块；其中，控制器分别与传感器、短距离无线通讯模块双向连接，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与传感器、控制器、短距离无线通讯模块相连。
上述无线探头实施例的传感器使用红外散射式烟感传感器，还可使用但不限于烟感、CO、温感等传感器中的一种或多种，用于采集烟气、CO、温度等信息；
上述无线探头实施例中短距离无线通讯模块和控制器采用支持Zigbee协议的集成芯片CC2430；控制器用于对传感信息进行采样，设定阈值判断是否告警；无线通讯模块用于将报警信息发送给无线视频节点；
本实施例的电源管理模块采用芯片CN3051，负责管理电池和外接电源；
上述无线探头实施例中采用可充电锂电池作为供电电源，外接电源启用时探头优先选用外接电源。
上述无线探头实施例的每个无线探头工作流程如图4所示，包括以下步骤：
1)无线探头上电后自检；
2)自检通过后，无线探头加入Zigbee网络；
3)无线探头的控制器按照预设的采样频率对传感器进行连续采样并平均，本实施例中每隔5s中进行一次采样，每次采样32个数据进行平均；
4)当超出阈值(阈值根据国家标准烟火试验标定)时，无线探头控制器发送报警数据包到无线视频节点，否则转步骤3)；
5)无线探头每隔15s发送状态数据包到无线视频节点，用于报告无线探头的电压等信息，电压值通过无线探头控制器的AD转换器直接对电池电压采样获得。
本发明所述无线视频节点实施例组成如图5所示。该节点包括1个摄像头、1个电动云台(摄像头安装在电动云台之上)、信号处理器、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块、电池、外接电源及电源管理模块；其中，信号处理器分别与摄像头、电动云台、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块双向相连，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与摄像头、电动云台、信号处理器、短距离无线通讯模块、长距离无线通讯模块相连。
上述无线视频节点的电动云台可左右旋转至少180度，以覆盖周边环境，本实施例所采用的电动云台可左右旋转320度，上下可旋转60度；本实施例中摄像头采用130万像素的CCD摄像头，摄像头拍照数目为360/摄像头视角；摄像头视角为120度，拍照时电动云台先旋转到0度位置拍照，然后左右旋转120度拍照，完成后将3张照片及各照片的角度信息发回给用户。
上述无线视频节点的信号处理器负责对图像信号的处理，并做初步火情判断，内置的判断算法采用专利“利用彩色影像三基色差分进行火灾探测与定位的方法”(专利号：95100519.7，专利权人：中国科学技术大学；发明人：袁宏永范维澄等)，本实施使用i.MX27嵌入式控制器芯片作为信号处理器，可以实现对图像的压缩和处理，并具有丰富的接口供接入摄像头和无线通信模块；
上述无线视频节点的短距离无线通信模块与无线探头的一样，本实施例选用CC2430芯片；长距离通讯模块目的是实现图像的远距离传输，本实施例选用华为的3G模块EM660；
上述无线视频节点的电源管理模块与无线探头的相同，管理电池和外接电源；本实施例采用可充电锂电池作为供电电源，外接电源启用时无线视频节点优先选用外接电源。
本实施例的无线视频节点工作流程如图6所示，包括以下步骤：
1)节点上电后自检；
2)建立Zigbee网络，接收无线探头数据；
3)根据无线探头信息，判断无线探头是否报警，若是，转步骤6)，否则，转步骤2)；
4)连接到公用网络，以接收用户指令和发送照片；
5)根据接收到的用户信息，判断是否有拍照指令，若是，转步骤6)，否则，转步骤5)；
6)节点的摄像头拍照并发送给用户。