基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)研究

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 秦大偉

基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)研究

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 秦大偉

介紹了一種基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供最優(yōu)的安全逃生路線。整個(gè)系統(tǒng)包含：指引牌節(jié)點(diǎn)、樓層路由器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和主控單片機(jī)處理器?？朔F(xiàn)有了安全出口指引面臨著指引逃生路徑單一、不具有實(shí)時(shí)可靠性等缺點(diǎn)，大幅度提高了火情安全逃生的機(jī)率。

zigbee；消防安全；最優(yōu)路線

1 研究背景

建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，尤其在大型樓宇中，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樓層通道眾多，為避免室內(nèi)人員因火燒、缺氧窒息、煙霧中毒和房屋倒塌造成傷害，要盡快疏散、轉(zhuǎn)移室內(nèi)的物資和財(cái)產(chǎn)，以減少火災(zāi)造成的損失，就必須借助于建筑物內(nèi)的安全疏散設(shè)施來實(shí)施。而現(xiàn)有的安全出口指引面臨著指引逃生路徑單一、不具有實(shí)時(shí)可靠性、沒有備用電源等問題，在國(guó)內(nèi)外消防事故中就有因?yàn)榘踩隹谥敢e(cuò)誤和安全出口斷電造成人員傷亡的案例，故設(shè)計(jì)一種新型消防安全疏散指引系統(tǒng)具有一定意義。

2 疏散指引系統(tǒng)總體方案

2.1 系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)以zigbee模塊為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，通過主控單片機(jī)判斷分析數(shù)據(jù)，從而設(shè)計(jì)最優(yōu)安全逃生路線反饋給節(jié)點(diǎn)進(jìn)行方向指引。其中利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的溫度和煙霧濃度傳感器對(duì)樓宇各個(gè)區(qū)域進(jìn)行火情檢測(cè)，通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞與反饋。

2.2 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)包含指引牌節(jié)點(diǎn)、樓層路由器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和主控單片機(jī)處理器。使用指引牌節(jié)點(diǎn)采集樓層的各區(qū)域的溫度與煙霧濃度，樓層路由器節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)指引牌節(jié)點(diǎn)采集的信息，經(jīng)過一定的判別處理后，各樓層路由器節(jié)點(diǎn)信息統(tǒng)一發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再將信息送給主控單片機(jī)作相應(yīng)處理。若發(fā)生火情時(shí)，主控單片機(jī)通過判斷各樓層節(jié)點(diǎn)的溫度和煙霧濃度，可以迅速定位火情發(fā)生地點(diǎn)，通過溫度和煙霧濃度比較判斷出著火樓層的最佳逃生路線，并將判斷結(jié)果反饋給樓層路由器節(jié)點(diǎn)，樓層路由器節(jié)點(diǎn)再反饋給相應(yīng)樓層指示牌節(jié)點(diǎn)讓其指示燈做出反應(yīng)，從而提高火情安全逃生的機(jī)率。系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

3 硬件電路

系統(tǒng)由指引牌節(jié)點(diǎn)，樓層路由器節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和主控單片機(jī)單元組成。各節(jié)點(diǎn)主要由zigbee通信模塊、煙霧和溫度傳感器模塊、供電模塊、指示燈模塊以及單片機(jī)處理器模塊組成。其中供電模塊，有兩種供電方式，斷電時(shí)可以自動(dòng)切換至備用電源供電。指示燈模塊，有兩個(gè)相反方向的指引燈，通過單片機(jī)控制哪個(gè)方向的指引燈被點(diǎn)亮。節(jié)點(diǎn)硬件框圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 節(jié)點(diǎn)硬件框圖

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)設(shè)置有兩種工作模式，初始化模式和最優(yōu)路線模式，模式的參考依據(jù)是主控單片機(jī)設(shè)置檢測(cè)溫度和煙霧濃度的上限值，數(shù)據(jù)超過上限值則切換至最優(yōu)路線模式。正常無火情時(shí)采用初始化模式，即將離所在指引牌最近出口方向設(shè)置為指引方向，方便了樓宇人員的出入，在有火情時(shí)切換成最優(yōu)路線模式。

5 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的基于zigbee的樓宇消防安全疏散指引系統(tǒng)不僅完成了對(duì)樓宇火情的遠(yuǎn)距離檢測(cè)，又通過算法的最優(yōu)路徑處理，實(shí)現(xiàn)火情發(fā)生時(shí)通過指引燈讓人員以最佳路線逃生。

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秦大偉（1993—），碩士研究生，主要研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚怼?/p>