本發(fā)明屬于消防安全領(lǐng)域，尤其涉及一種火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)及預(yù)警、疏導(dǎo)方法。

背景技術(shù)：

目前市場上所有的和使用的火災(zāi)報警系統(tǒng)可以分成兩類，傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)和現(xiàn)代火災(zāi)報警系統(tǒng)，其中傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)仍被廣泛使用。

從檢測原理分析，傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)一般采用單一的感溫或感煙方式。感溫探測器測量由于火災(zāi)而引起的環(huán)境溫度的升高量或超過設(shè)定的報警閾值來啟動報警；感煙傳感器以光電感煙探測器和離子感煙探測器居多，火災(zāi)發(fā)生時會伴有大量的煙霧，當(dāng)煙霧濃度超過設(shè)定的閾值時，則發(fā)出報警。

現(xiàn)有的報警系統(tǒng)存在一些問題，首先，火災(zāi)的發(fā)生是一個伴隨著大量物理、化學(xué)反應(yīng)的非線性動力學(xué)過程，這些單一的傳感器僅僅探測火災(zāi)的一種特征，并沒有考慮環(huán)境狀況變化的多個因子，因此選擇適當(dāng)?shù)膱缶撝凳遣蝗菀椎?。?dāng)報警閾值設(shè)置過低時，則會在香煙、烹飪煙霧、水蒸氣等干擾下產(chǎn)生誤報警；如果報警閾值設(shè)置過高，則會在有真正的火災(zāi)危險時不報警。無災(zāi)誤報和有災(zāi)不報的問題屢屢發(fā)生。

其次，這種傳統(tǒng)的單一的火災(zāi)報警系統(tǒng)不能聯(lián)網(wǎng)，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和實時在線監(jiān)控，在火災(zāi)發(fā)生后，不能準(zhǔn)確的知道到底是哪個點或者方位出現(xiàn)火災(zāi)，不能提供快速有效的處理和主動疏導(dǎo)。

現(xiàn)代火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是智能化、多參數(shù)化和網(wǎng)絡(luò)化。例如哈爾濱東方自動化設(shè)備有限公司DBE6000火災(zāi)報警控制系統(tǒng)，武漢光明儀表廠JB-TB-GM400型火災(zāi)報警系統(tǒng)，都是目前市場上最新的火災(zāi)報警系統(tǒng)。這些現(xiàn)代火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)具有一定的智能化，將溫感和煙感相結(jié)合，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，有自動和手動操作功能。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，可以根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的閾值進(jìn)行預(yù)警。這些火災(zāi)系統(tǒng)雖然具有一定程度的智能化，但是仍然存在一些缺陷。例如監(jiān)測參數(shù)仍然不足，沒有突破現(xiàn)有手段，火災(zāi)報警判斷缺乏科學(xué)性，沒有細(xì)致分析火災(zāi)發(fā)生的特性，以及火災(zāi)發(fā)生后無法提供主動疏導(dǎo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)及預(yù)警、疏導(dǎo)方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)，包括監(jiān)測模塊、通信模塊、綜合管理模塊、室內(nèi)定位模塊和智能終端；

所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)測相應(yīng)位置的參數(shù)信息；

所述通信模塊用于將監(jiān)測模塊的參數(shù)信息發(fā)送給綜合管理模塊；

所述綜合管理模塊用于接收監(jiān)測模塊傳輸?shù)膮?shù)信息并對其處理，判斷是否向智能終端發(fā)送疏散信號；

所述室內(nèi)定位模塊用于實時定位智能終端所在室內(nèi)位置；

所述智能終端設(shè)置有疏散指引模塊，用于室內(nèi)導(dǎo)航、室內(nèi)地圖顯示和疏散指引。

一種基于火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)預(yù)警及疏導(dǎo)方法，包括以下步驟：

步驟1、監(jiān)測模塊初始化，確定地址位置信息，判斷系統(tǒng)是否正常，若正常則執(zhí)行步驟2，否則重新啟動系統(tǒng)；

步驟2、設(shè)置溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度、煙霧濃度的報警閾值；

步驟3、查看CO傳感器、CO₂傳感器是否有零點漂移，如果有漂移則進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)；

步驟4、實時監(jiān)測空氣當(dāng)中的溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度和煙霧濃度；

步驟5、滿足下述兩個條件中任一個則進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警：

(1)濕度和溫度的變化差值連續(xù)20次大于設(shè)定閾值；

(2)CO、CO₂和煙霧濃度中任一濃度值連續(xù)10次大于設(shè)定閾值；

步驟6、智能終端接收到預(yù)警信息，根據(jù)室內(nèi)位置以及火災(zāi)發(fā)生位置，規(guī)劃逃生路線；

步驟7、繼續(xù)實時監(jiān)測空氣當(dāng)中的溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度、煙霧濃度，若不滿足預(yù)警條件則取消預(yù)警，并返回步驟4。

優(yōu)選的，規(guī)劃逃生路線的具體方法為：

第一步、根據(jù)現(xiàn)場實際地圖建立現(xiàn)場環(huán)境模型圖，并存儲至智能終端，已知各個安全通道口和監(jiān)測點的位置及檢測的實時信息；

第二步、在系統(tǒng)報警狀態(tài)下，計算定位人員與各個監(jiān)測點的距離，確定距離最近的監(jiān)測點為A點；

第三步、判斷位置A點是否為報警狀態(tài)，若A點為報警狀態(tài)則標(biāo)記該點位置，不計入路徑規(guī)劃，返回執(zhí)行第二步，否則執(zhí)行第四步；

第四步、每一個監(jiān)測點都作為逃生路徑的一個節(jié)點，通過Dijkstra算法，計算出A點到其余各個節(jié)點的最短距離，最終得出A點到各個安全通道口最短的路徑；

第五步、判斷各個最短路徑中是否存在報警狀態(tài)的節(jié)點，若存在報警狀態(tài)的節(jié)點則忽略該條路徑，返回執(zhí)行第四步，否則執(zhí)行第六步；

第六步、計算各個路徑中的安全通道口的安全系數(shù)，每個安全通道口的安全系數(shù)＝路徑距離/(人流量×CO濃度)；

第七步、得出安全系數(shù)最高的逃生路徑，輸出結(jié)果。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：

(1)本發(fā)明利用手機(jī)等智能終端上APP功能，對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警和提供逃生路線，相比傳統(tǒng)的火災(zāi)提醒裝置，使用更加方便，更利于安全有效的疏導(dǎo)；(2)本發(fā)明火災(zāi)預(yù)警報警系統(tǒng)是在經(jīng)過充分研究、分析了火災(zāi)的特點與現(xiàn)有火災(zāi)探測技術(shù)的缺陷基礎(chǔ)上，通過科學(xué)有效的多參數(shù)檢測和以實驗為依據(jù)的多傳感器融合的閾值設(shè)定，不僅能快速準(zhǔn)確的判斷早期火情，并且根據(jù)火情的分布和擴(kuò)散提供動態(tài)、安全的逃生線路；(3)本發(fā)明通過建立大規(guī)模的傳感器無線智能物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)監(jiān)控節(jié)點的自組織聯(lián)網(wǎng)，火災(zāi)發(fā)生時能夠給出具體的失火點區(qū)域定位，并上報上級管理部門，可以隨時擴(kuò)充添加新的節(jié)點設(shè)備，數(shù)據(jù)實時在線傳輸；(4)本發(fā)明能夠與現(xiàn)有安防設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)接口對接，提供主動疏導(dǎo)和啟動噴淋、通風(fēng)設(shè)備等聯(lián)動控制，可以將火災(zāi)風(fēng)險和財產(chǎn)損失降低到最低。

具體實施方式

火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過程是一類復(fù)雜的非平穩(wěn)熱力學(xué)過程?；馂?zāi)過程一般經(jīng)歷吸熱、熱解、發(fā)煙、火焰擴(kuò)散、全燃以及衰減六個階段，各階段燃燒產(chǎn)物的成分及其量值有明顯的差異。

吸熱階段材料從外界吸取熱量，當(dāng)溫度緩慢上升到熱解溫度時便進(jìn)入熱解階段。此后材料表面處于不完全燃燒狀態(tài)，釋放大量的CO；不完全燃燒過程的持續(xù)使材料熱量進(jìn)一步聚集，導(dǎo)致材料局部發(fā)生完全燃燒，CO2開始產(chǎn)生，并伴隨大量的煙霧，火災(zāi)進(jìn)入發(fā)煙階段，CO和CO2繼續(xù)增加；擴(kuò)散與全燃階段既有越來越劇烈的完全燃燒又有不完全燃燒，因此產(chǎn)生大量的濃煙、火焰、熱量，CO和CO2濃度繼續(xù)增加；可燃物燃燒殆盡后，火災(zāi)進(jìn)入衰減階段，直至火災(zāi)過程結(jié)束。

本發(fā)明的一種火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)，包括監(jiān)測模塊、通信模塊、綜合管理模塊、室內(nèi)定位模塊和智能終端；

所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)測相應(yīng)位置的參數(shù)信息；

所述通信模塊用于將監(jiān)測模塊的參數(shù)信息發(fā)送給綜合管理模塊；

所述綜合管理模塊用于接收監(jiān)測模塊傳輸?shù)膮?shù)信息并對其處理，判斷是否向智能終端發(fā)送疏散信號；

所述室內(nèi)定位模塊用于實時定位智能終端所在室內(nèi)位置；

所述智能終端設(shè)置有疏散指引模塊，用于室內(nèi)導(dǎo)航、室內(nèi)地圖顯示和疏散指引。

進(jìn)一步的，所述參數(shù)信息包括溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度、煙霧濃度和位置信息。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)測模塊包括單片機(jī)、CO傳感器、CO₂傳感器、溫濕度傳感器、煙霧濃度傳感器和地址模塊，所述CO傳感器、CO₂傳感器、溫濕度傳感器、煙霧濃度傳感器均與單片機(jī)相連，將監(jiān)測到的信號傳輸給單片機(jī)，地址模塊與單片機(jī)相連，將該監(jiān)測模塊所在位置信息傳輸給單片機(jī)。

進(jìn)一步的，所述通信模塊為無線通信模塊。

進(jìn)一步的，所述綜合管理模塊包括控制器、預(yù)警模塊、校準(zhǔn)模塊、參數(shù)設(shè)定模塊和火勢指示模塊，所述預(yù)警模塊、逃生指示模塊、校準(zhǔn)模塊、參數(shù)設(shè)定模塊和火勢指示模塊均與控制器相連，在控制器的控制下工作，所述控制器接收監(jiān)測模塊傳輸?shù)膮?shù)信息并進(jìn)行處理，控制器與預(yù)警模塊相連，控制預(yù)警模塊發(fā)出預(yù)警信號，校準(zhǔn)模塊與控制器相連，對控制器接收到的信息進(jìn)行校準(zhǔn)，火勢指示模塊用于對火災(zāi)的嚴(yán)重情況進(jìn)行指示，參數(shù)設(shè)定模塊用于對傳感器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述綜合管理模塊還包括逃生指示模塊和繼電器模塊，逃生指示模塊包括顯示器和音箱，用于發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號，繼電器模塊用于啟動噴淋和通風(fēng)設(shè)備。

進(jìn)一步的，所述室內(nèi)定位模塊包括定位器、WI-FI終端、定位服務(wù)器和內(nèi)容服務(wù)器；

所述WI-FI終端用于周期性地發(fā)射WI-FI信號；

所述定位器用于收集WI-FI信號，將信息發(fā)送到定位服務(wù)器；

所述定位服務(wù)器用于根據(jù)WI-FI信號的ID和信號強(qiáng)度，計算位置信息；

所述內(nèi)容服務(wù)器用于將位置信息發(fā)送給智能終端。

進(jìn)一步的，所述疏導(dǎo)指引模塊還用于離線地圖下載。

本發(fā)明還提供一種基于火災(zāi)預(yù)警與主動疏導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)預(yù)警及疏導(dǎo)方法，包括以下步驟：

步驟1、監(jiān)測模塊初始化，確定地址位置信息，判斷系統(tǒng)是否正常，若正常則執(zhí)行步驟2，否則重新啟動系統(tǒng)；

步驟2、設(shè)置溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度、煙霧濃度的報警閾值；

步驟3、查看CO傳感器、CO₂傳感器是否有零點漂移，如果有漂移則進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)；

步驟4、實時監(jiān)測空氣當(dāng)中的溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度和煙霧濃度；

步驟5、滿足下述兩個條件中任一個則進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警：

(1)濕度和溫度的變化差值連續(xù)20次大于設(shè)定閾值；

(2)CO、CO₂和煙霧濃度中任一濃度值連續(xù)10次大于設(shè)定閾值；

步驟6、智能終端接收到預(yù)警信息，根據(jù)室內(nèi)位置以及火災(zāi)發(fā)生位置，規(guī)劃逃生路線；

步驟7、繼續(xù)實時監(jiān)測空氣當(dāng)中的溫度、濕度、CO濃度、CO₂濃度、煙霧濃度，若不滿足預(yù)警條件則取消預(yù)警，并返回步驟4。

進(jìn)一步的，規(guī)劃逃生路線的具體方法為：

第一步、根據(jù)現(xiàn)場實際地圖建立現(xiàn)場環(huán)境模型圖，并存儲至智能終端，已知各個安全通道口和監(jiān)測點的位置及檢測的實時信息；

第二步、在系統(tǒng)報警狀態(tài)下，計算定位人員與各個監(jiān)測點的距離，確定距離最近的監(jiān)測點為A點；

第三步、判斷位置A點是否為報警狀態(tài)，若A點為報警狀態(tài)則標(biāo)記該點位置，不計入路徑規(guī)劃，返回執(zhí)行第二步，否則執(zhí)行第四步；

第四步、每一個監(jiān)測點都作為逃生路徑的一個節(jié)點，通過Dijkstra算法，計算出A點到其余各個節(jié)點的最短距離，最終得出A點到各個安全通道口最短的路徑；

第五步、判斷各個最短路徑中是否存在報警狀態(tài)的節(jié)點，若存在報警狀態(tài)的節(jié)點則忽略該條路徑，返回執(zhí)行第四步，否則執(zhí)行第六步；

第六步、計算各個路徑中的安全通道口的安全系數(shù)，每個安全通道口的安全系數(shù)＝路徑距離/(人流量×CO濃度)；

第七步、得出安全系數(shù)最高的逃生路徑，輸出結(jié)果。

本發(fā)明利用手機(jī)等智能終端上APP功能，對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警和提供逃生路線，相比傳統(tǒng)的火災(zāi)提醒裝置，使用更加方便，更利于安全有效的疏導(dǎo)；通過建立大規(guī)模的傳感器無線智能物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)監(jiān)控節(jié)點的自組織聯(lián)網(wǎng)，火災(zāi)發(fā)生時能夠給出具體的失火點區(qū)域定位，并上報上級管理部門，可以隨時擴(kuò)充添加新的節(jié)點設(shè)備，數(shù)據(jù)實時在線傳輸；能夠與現(xiàn)有安防設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)接口對接，提供主動疏導(dǎo)和啟動噴淋、通風(fēng)設(shè)備等聯(lián)動控制，可以將火災(zāi)風(fēng)險和財產(chǎn)損失降低到最低。