摘要：現(xiàn)行的消防系統(tǒng)由探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警裝置和報(bào)警控制器組成。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)能第一時(shí)間通過探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生的位置，并通過聯(lián)動(dòng)控制立即采取一系列營救措施。但是，現(xiàn)行的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)不具備對(duì)被困人員的定位和跟蹤功能，高層建筑又具有人員相對(duì)集中、占地面積少等特點(diǎn)，因此發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火勢(shì)蔓延非?？欤瑫?huì)造成樓內(nèi)人員疏散和搜救困難等一系列問題，給國家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)問題?；诖?，本文將主要對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中定位功能進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：定位功能;消防報(bào)警;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、各類定位技術(shù)應(yīng)用分析

現(xiàn)在常用的室內(nèi)定位技術(shù)主要有超聲波定位技術(shù)、紅外線定位技術(shù)、Zigbee（短距離無線通信）定位技術(shù)、藍(lán)牙定位技術(shù)等。紅外定位技術(shù)是利用各種移動(dòng)設(shè)備發(fā)生調(diào)制的紅外射線進(jìn)行定位，具有相對(duì)較高的定位精度，但由于光線無法穿越障礙物，因此紅外定位只能夠視距傳輸，當(dāng)發(fā)射設(shè)備放在口袋或被墻壁遮擋時(shí)就不能正常工作。超聲波定位技術(shù)相較于紅外定位技術(shù)精度高，系統(tǒng)簡單，主要采用反射式測(cè)距，所以很容易受到多徑效應(yīng)的影響。而Zigbee定位技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)因定位精度高，且功耗小，將成為本文主要的研究對(duì)象。

二、基于ZigBee的無線智能消防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主要由監(jiān)控中心和傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：監(jiān)控中心由PC機(jī)、GPRS模塊、聲光報(bào)警器及無線消防報(bào)警信息管理系統(tǒng)組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器探測(cè)信息的顯示、存儲(chǔ)、分析、處理與響應(yīng)等功能。利用無線消防報(bào)警系統(tǒng)管理軟件，監(jiān)控人員可以通過界面直觀、清晰地看到火災(zāi)位置與現(xiàn)場溫度、煙霧信息。

系統(tǒng)工作時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)定時(shí)檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域的煙霧和溫度，將數(shù)據(jù)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心PC機(jī)，系統(tǒng)管理軟件將檢測(cè)數(shù)據(jù)在界面相應(yīng)位置顯示出來，并進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，若檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后超過報(bào)警閥值，則驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警，提醒監(jiān)控工作人員進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)撤離路徑進(jìn)行計(jì)算，向指示節(jié)點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)撤離路徑方向調(diào)整命令，引導(dǎo)火災(zāi)現(xiàn)場人員進(jìn)行疏散與撤離。若監(jiān)控中心工作人員超過規(guī)定時(shí)間未對(duì)系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行響應(yīng)，系統(tǒng)軟件將通過GPRS終端根據(jù)優(yōu)先次序向指定人員或119重復(fù)發(fā)出報(bào)警信息，直到接受到響應(yīng)處理。

（一）硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中硬件部分由探測(cè)節(jié)點(diǎn)、指示節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器三種ZigBee設(shè)備組成，由于三種設(shè)備的硬件構(gòu)成相似，所以采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包含電源模塊、無線通信模塊、聲光報(bào)警模塊和主控制器模塊，探測(cè)節(jié)點(diǎn)還包含傳感器模塊，指示節(jié)點(diǎn)還包含LED點(diǎn)陣顯示模塊。

（二）軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心PC機(jī)上工作的系統(tǒng)管理軟件在VB6.0環(huán)境下開發(fā)，利用Access2003數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)溫度和煙霧信息，并對(duì)其分析、統(tǒng)計(jì)和管理。實(shí)現(xiàn)了通信參數(shù)設(shè)置、報(bào)警參數(shù)設(shè)置、指示信息發(fā)送、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢和聲光報(bào)警控制等功能。通信參數(shù)設(shè)置功能包含PC機(jī)與ZigBee協(xié)調(diào)器、GPRS終端之間的串行通信模式設(shè)定。報(bào)警參數(shù)設(shè)置功能用于設(shè)置趨勢(shì)判斷、撤離路徑選擇計(jì)算的參數(shù)值。監(jiān)控人員可通過指示信息發(fā)送功能調(diào)整指示節(jié)點(diǎn)的箭頭指向或向受困人員發(fā)送救助的文本信息，通過采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢可更好地掌握各個(gè)監(jiān)控區(qū)域的溫度、煙霧特點(diǎn)，對(duì)報(bào)警參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高報(bào)警準(zhǔn)確率。

三、基于藍(lán)牙定位的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Zigbee定位技術(shù)要求被困人員隨身攜帶Zigbee發(fā)射設(shè)備，在火災(zāi)的緊急情況是較難實(shí)現(xiàn)的?？紤]到現(xiàn)在的智能手機(jī)都具備藍(lán)牙功能，使用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行定位成為一種可能。藍(lán)牙定位技術(shù)的精度約為1至3米，功耗較低，在應(yīng)用于較小范圍時(shí)性能較好。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，被困人員打開手機(jī)藍(lán)牙可以迅速定位，因此易于普及和實(shí)用。

（一）系統(tǒng)硬件

就藍(lán)牙模塊而言，其控制方式包括主機(jī)控制模式和主機(jī)藍(lán)牙模塊。所謂主機(jī)控制模式，即藍(lán)牙模塊利用嵌入式系統(tǒng)等方式，將主機(jī)接口當(dāng)作協(xié)議，由此實(shí)現(xiàn)主機(jī)管控功能。其優(yōu)越性在于增強(qiáng)了藍(lán)牙模塊的相關(guān)性能，但由于較為復(fù)雜，導(dǎo)致成本過高，且功耗增多。而后一種則是利用固件，對(duì)美國CSR公司的BC4芯片節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編輯。藍(lán)牙末端能控制程序主機(jī)，并按照藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行操作，而此節(jié)點(diǎn)便以錨點(diǎn)的方式，存在于建筑物中。該控制方式不但減少了節(jié)點(diǎn)費(fèi)用，而且使設(shè)備尺寸得以縮小，一定程度上降低了功率消耗。

（二）網(wǎng)絡(luò)連接

此連接可通過2種方式實(shí)現(xiàn)，一是以消防弱電系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行，二是構(gòu)建單獨(dú)的局域網(wǎng)絡(luò)，即以服務(wù)器主機(jī)為主，在此基礎(chǔ)上建立與之對(duì)應(yīng)的回路板，并對(duì)每個(gè)回路進(jìn)行標(biāo)注，總線與所有端子箱相連，而端子箱則以回路的方式，與所有末端形成關(guān)聯(lián)，每個(gè)探測(cè)器都有與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備主機(jī)，其地址數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)關(guān)系存在。就藍(lán)牙控制平臺(tái)而言，可允許多種形式的存在方式，一種是并入地址數(shù)據(jù)，另一種是以電流載波為依托，構(gòu)建識(shí)別碼，之后進(jìn)行編輯，最終發(fā)布?；诖?，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)連接的工作流程圖與轉(zhuǎn)換圖（圖2）。

當(dāng)終端裝置與藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)對(duì)接，那么終端裝置將通過下述流程完成相關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)性能的發(fā)揮：①與錨點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息傳送;②開啟傳輸?shù)刂沸畔?③允許藍(lán)牙錨點(diǎn)接入，形成對(duì)接;④傳送地址碼的編碼數(shù)據(jù);⑤與地理GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較;⑥反饋信號(hào);⑦交互圖形數(shù)據(jù)與其他信息。路由節(jié)點(diǎn)在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，不但能發(fā)布激活指令，還能傳送核心數(shù)據(jù)。此外，還能對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格化管控。在未發(fā)生緊急事件的情況下，當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)接收到激活互聯(lián)網(wǎng)的指令時(shí)，便隨即開始搜索操作，以輻射范圍內(nèi)的定位錨節(jié)點(diǎn)為對(duì)象展開搜尋。此設(shè)計(jì)方式使節(jié)點(diǎn)可以隨意增加，將繁瑣的布線簡單化，即任意兩個(gè)點(diǎn)相連，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)下一節(jié)點(diǎn)的延伸。此外，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性也大大加強(qiáng)，即便某一位置的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)連接問題，信號(hào)也可通過多個(gè)鏈路實(shí)現(xiàn)正常傳輸，而使延展性得到顯著提高。但不足是，因編程步驟過多，內(nèi)容復(fù)雜，使不確定因素增多，而影響信號(hào)的傳輸速度。就信號(hào)而言，響應(yīng)速度及強(qiáng)度等，會(huì)受多方面因素影響，如系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、尋路機(jī)制等。

結(jié)語：

消防的及時(shí)安全已經(jīng)成為現(xiàn)代消防的主要研究課題?，F(xiàn)有的消防設(shè)備能夠?qū)ζ鸹鹞恢眠M(jìn)行定位，如何獲得被困人員的位置成為了亟待解決的問題。本文分析了兩種定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別采用的Zigbee定位技術(shù)和藍(lán)牙定位技術(shù)，各有優(yōu)勢(shì)和缺陷，希望能夠進(jìn)一步完善消防報(bào)警系統(tǒng)，有效控制災(zāi)情。

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作者簡介：

何昕，蚌埠依愛消防電子有限責(zé)任公司。