無線復(fù)合技術(shù)在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著自動檢測技術(shù)的不斷完善，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，與傳統(tǒng)報警系統(tǒng)設(shè)計模式不同，無線復(fù)合技術(shù)由于其信號穩(wěn)定、不受場地、訊號限制、安裝簡便等特征而受到廣泛的關(guān)注，尤其是在舊有建筑防火系統(tǒng)改造中發(fā)揮了不可忽視的作用。本文針對上述背景，以射頻識別為基本技術(shù)手段對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的無線復(fù)合技術(shù)進行開發(fā)與應(yīng)用，旨在能夠為后續(xù)的相關(guān)研究與技術(shù)落地提供必要基礎(chǔ)與指導(dǎo)性意見。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；自動報警系統(tǒng)；無線符合技術(shù)；應(yīng)用研究

隨著現(xiàn)代城市化的不斷發(fā)展，建筑密度及建筑內(nèi)部空間人均分布逐年提升，這對于建筑自身的火災(zāi)防范提出了更高要求。就火災(zāi)安全防范及其規(guī)避的基本原則而言“早發(fā)現(xiàn)，早處置”是客觀降低人民生命與財產(chǎn)損失的唯一途徑。基于上述背景與要求，自動或者報警系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。從設(shè)計與施工實踐的角度來看，自動報警系統(tǒng)需要形成較高的敏感度與準確度，在火災(zāi)的早期預(yù)警、噴淋系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)布線麻煩、點位設(shè)計復(fù)雜、中心處理器相應(yīng)不佳等現(xiàn)象時有發(fā)生，且在火災(zāi)發(fā)生的過程中有可能由于線路的損傷而使其失去應(yīng)用的功能及作用。

針對這一背景與現(xiàn)狀，大量的專家學(xué)者認為通過無線傳輸方式形成新的火災(zāi)自動報警體系是一種有效的解決途徑。其不僅能夠形成更為靈活的點位布置，且能夠在布線、成本、可靠性等方面存在一定的優(yōu)勢。近年來，針對無線方式的系統(tǒng)連接模式設(shè)計與應(yīng)用也常有報道。從實踐的角度來看，此種模式取得了一定的成績，基本連接方式與應(yīng)用范疇也形成了一定的結(jié)論。下一步，采用何種設(shè)計方式能夠進一步保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性成為了研究的重點。

一、無線復(fù)合技術(shù)原理及其設(shè)計

從上述的研究背景中我們不難發(fā)現(xiàn)，針對無線復(fù)合技術(shù)構(gòu)建的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸安全與穩(wěn)定性是其構(gòu)建與實際應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文認為通過射頻識別的方式能夠?qū)Σ煌O(shè)備終端形成有效區(qū)分，故而提供更為可靠的無線傳輸模式。

此方法采用低功耗、小型化的CC1110芯片設(shè)計開發(fā)，技術(shù)上采用先進的RFID技術(shù)組建高層民用建筑火災(zāi)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)在采集終端利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和射頻識別技術(shù)對環(huán)境信息進行采集和識別，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給分站接入節(jié)點，分站接入節(jié)點通過串口或無線傳輸將數(shù)據(jù)送入上位機，上位機軟件采用C/S架構(gòu)相結(jié)合的技術(shù)允許任何一臺連接入網(wǎng)的客戶端通過賬號查看所測點環(huán)境的實時信息。同時，上位機軟件對環(huán)境的實時信息進行識別、判斷和報警。在實際的設(shè)計過程中分為三個部分，即終端部分、傳輸部分以及中心部分。

終端部分：主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊所構(gòu)成。其中采集模塊按照消防及火災(zāi)防范的基本方法與要求分為濕度傳感器、煙霧傳感器等。同時預(yù)留2個傳感器結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的技術(shù)升級及要求提升過程中予以應(yīng)用。輸出傳輸模塊則主要以射頻芯片為構(gòu)建核心，配合包括電源、晶振模塊、天線等附屬設(shè)施形成有效的無線數(shù)據(jù)發(fā)送模式。

傳輸部分：此部分設(shè)計是本文研究的重點。在實際的構(gòu)建過程中，為了進一步提升無線復(fù)合數(shù)據(jù)傳輸效率，采用分站接入點的方式來加以構(gòu)建。分站接入節(jié)點由RS232串口模塊、無線通信模塊及其他外圍電路、電源模塊組成。分站節(jié)點利用RFID識別將無線接收到的各個傳感器終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，通過rs232串口發(fā)送到軟件服務(wù)器進行處理。本系統(tǒng)軟件設(shè)計在開發(fā)環(huán)境VS2012下完成，其主要任務(wù)是能夠?qū)崿F(xiàn)識別高層建筑火情的可編程控制，對高層建筑的火警進行實時監(jiān)控和報警，設(shè)計采用模塊化編程，通信協(xié)議為自定義。軟件設(shè)計包括初始化模塊、傳感器模塊、無線通信模塊三部分。

中心部分：中心部分主要是對不同終端所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行匯聚，并采用C/S構(gòu)建形成有效的可視化與可查詢模式，通過此種模式夠的構(gòu)建一方面能夠形成火災(zāi)事故與具體點位的自動報警，通過系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)的參數(shù)闕值與檢測上傳數(shù)值進行比對，提出報警層級。與此同時，在層級建設(shè)方面利用射頻模式對點位進行區(qū)別。當報警等級不高時可以配合視頻監(jiān)控檢驗與人工檢驗的方式來進行校正。

二、無線復(fù)合技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用效果分析

在自動火災(zāi)報警系統(tǒng)的建設(shè)過程中，其數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及實時性是形成系統(tǒng)有效性的關(guān)鍵因素。尤其是在無限復(fù)合技術(shù)應(yīng)用的過程中，其無線信號強弱與可達性成為了關(guān)鍵。針對上述問題，本文在實際搭建系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上對相關(guān)應(yīng)用參數(shù)進行試驗論證與分析，并旨在對其應(yīng)用效果進行評價與分析，具體內(nèi)容如下：

第一，針對數(shù)據(jù)傳輸有效性的效果分析。所謂的傳輸有效性是指在數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)全面性，包括不同監(jiān)控建個的數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及單數(shù)據(jù)包內(nèi)的數(shù)據(jù)完整性等兩個方面。為了切實模擬實際工況情況，本文在實驗的過程中分別設(shè)定了50、100、200三個煙霧體積分數(shù)水平以及20、30、40、50℃等四個溫度水平。在不同水平的測試下其數(shù)據(jù)有效性與傳統(tǒng)有線連接方式相比均無顯著差異，并均在99%以上。說明其數(shù)據(jù)傳輸有效性效果良好。

第二，針對數(shù)據(jù)傳輸實時性的效果分析。所謂的時效性主要是指數(shù)據(jù)獲取建個以及實際上傳所需要的時間差別。在實際的測試過程中設(shè)定間隔周期為10s，在經(jīng)過1h（360組）試運行后，其數(shù)據(jù)差異化絕對值加權(quán)為97s，平均時效性差異為0.27s，符合時效性的相關(guān)規(guī)范。

第三，針對數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的效果分析。所謂的穩(wěn)定性主要是指墻體、距離等參數(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸效果的影響。以上文確定的標準時效性闕值為參考，其無線傳輸?shù)淖钸h距離為323m（無遮擋），最大穿墻距離（無縫隙）12.9m，實際工況下（建筑內(nèi)部），最大傳輸距離為119m，上述參數(shù)均反映該系統(tǒng)能夠滿足建筑內(nèi)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸要求。

第四，針對數(shù)據(jù)傳輸安全性的效果分析。當漸發(fā)型火災(zāi)發(fā)生時，無論是何種連接方式的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，其有效率均超過95%，二者并不存在顯著的安全性差異。因此，所謂的安全性差異主要表現(xiàn)為爆發(fā)性火災(zāi)方面，由于其瞬發(fā)性會對線路行程破壞，故而影響數(shù)據(jù)的正常傳輸。在此種模式下，無線復(fù)合技術(shù)表現(xiàn)出其應(yīng)用的優(yōu)勢。在仿真測試中我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)有線傳輸在此種模式下的有效率僅為72%左右，而無線復(fù)合技術(shù)應(yīng)用下的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)則依舊可以保持在90%以上。故而，在安全性效果層面無線復(fù)合技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。

本文從技術(shù)需求、無線復(fù)合自動火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計及其使用效果等三個方面展開研究，旨在為后續(xù)的實際建設(shè)提供必要助力。

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作者簡介：馬海兵（1989），男，漢族，河北保定望都縣人，本科，設(shè)計員，助理工程師，主要研究方向：電氣工程技術(shù)。