基于物联网的智慧消防无线监测系统设计
发布时间：2021-02-27 06:20
针对传统消防系统采用布线方式,巡检信息交互滞后、信息收集管理落后等问题,设计一套基于物联网的智慧消防无线监测系统。该系统基于同步信道的LoRa自组网无线通信专有协议,融合LoRa与NB-IoT无线消防终端、中继器、无线火灾报警控制器（网关）、云平台和智慧消防集中监控平台组成。同时开发Android和IOS客户端的监控平台,实现消防监控与管理的智能化,实时获取防区设备动态,提升火情响应的效率,降低运行成本。
【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
系统架构
智慧消防无线监测系统中，通讯层是终端采集信息与云端服务器对接的枢纽，无线火灾报警控制器（网关）作为通讯实现的硬件基础，其设计显得极为重要。无线火灾报警控制器（网关）由以下几个模块组成：主控MCU、主备电切换、显示、存储、语音、输入输出I/O。其中，采用ST公司STM32芯片作为无线火灾报警控制器（网关）主控模块的主控芯片；控制器的输入模块即数据采集模块，主要由LORA模组来获取数据（RS485预留接口），RS232主要作为打印机接口将告警信息打印出来呈现；输出模块通过以太网和云服务器进行数据传输，同时输出模块还可以使用2G/3G/4G、Wi-Fi、蓝牙模块进行数据传输以适应不同需要的使用环境。多种传输模块可以保障数据传输的实时性、可靠性。控制器的显示模块采用一块LCD显示屏同时支持触控操作，由主控MCU驱动。STM32主控芯片的Flash和外接SDRAM与NAND Flash组成了控制器的存储模块。语音模块主要是当监控到告警信号时，能够播放疏散警示音，引导疏散。无线火灾报警控制器（网关）和Web集中监控系统的基本功能一致，能够对其下所有终端包括中继器进行监测、采集，同时带有本地管理功能的控制器具有历史数据的存储与查询功能。该控制器的原理框图如图2所示。3.3 感知层设备硬件设计
感知层设备也就是终端（感烟、感温报警器、可燃气体检测报警器、可燃粉尘报警器、NB-IoT感烟、温报警器）的硬件可以划分为4个功能模块，如图3所示，包括传感器、控制、传输、电源模块。环境中烟雾、可燃气体、粉尘浓度、温度变化等数据均可以被传感器模块采集，这些数据通过接口传输给控制模块。控制模块根据LoRa私有协议对数据进行封装，封装后的数据包通过传输模块发送给传输层的无线火灾报警控制器（网关），电源模块为终端设备提供长时间的能源支持。感知层终端设备的创新之处在于，只采用电池供电产品使用自主研发的低功耗技术，其电池使用寿命可以达到3～5年。这里的低功耗技术主要通过无线火灾报警控制器（网关）设定的心跳时间实现，心跳间隔可在5～360min根据实际需求选择，设备自动跟随网关配置时间执行心跳通信。也就是说在一次心跳循环开始时设备“醒”来并上报自身状态信息，其余时间处于休眠（出现火情自动唤醒上报警情）。根据实际测试其平均电流≤60μA@20min心跳间隔。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网的智慧消防系统设计与应用[J]. 左超,袁琳. 消防界(电子版). 2018(21)
[2]基于物联网与云计算技术的综合智慧消防系统[J]. 张吉跃,王鹏飞. 智能建筑. 2018(05)
[3]建筑智能化技术在物联网时代的应用及发展[J]. 王纯正. 物联网技术. 2018(02)
[4]一种智慧消防云共性基础平台的建设[J]. 辛本顺. 消防技术与产品信息. 2017(12)
[5]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[6]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[7]基于BIM的可视化消防管理平台研究[J]. 林天扬,王佳,周小平. 建筑科学. 2015(06)
[8]物联网参考模型的分析[J]. 沈苏彬. 电信网技术. 2012(01)
硕士论文
[1]基于ZigBee的无线消防报警系统设计[D]. 白云龙.辽宁工业大学 2016
本文编号：3053819
【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
系统架构
智慧消防无线监测系统中，通讯层是终端采集信息与云端服务器对接的枢纽，无线火灾报警控制器（网关）作为通讯实现的硬件基础，其设计显得极为重要。无线火灾报警控制器（网关）由以下几个模块组成：主控MCU、主备电切换、显示、存储、语音、输入输出I/O。其中，采用ST公司STM32芯片作为无线火灾报警控制器（网关）主控模块的主控芯片；控制器的输入模块即数据采集模块，主要由LORA模组来获取数据（RS485预留接口），RS232主要作为打印机接口将告警信息打印出来呈现；输出模块通过以太网和云服务器进行数据传输，同时输出模块还可以使用2G/3G/4G、Wi-Fi、蓝牙模块进行数据传输以适应不同需要的使用环境。多种传输模块可以保障数据传输的实时性、可靠性。控制器的显示模块采用一块LCD显示屏同时支持触控操作，由主控MCU驱动。STM32主控芯片的Flash和外接SDRAM与NAND Flash组成了控制器的存储模块。语音模块主要是当监控到告警信号时，能够播放疏散警示音，引导疏散。无线火灾报警控制器（网关）和Web集中监控系统的基本功能一致，能够对其下所有终端包括中继器进行监测、采集，同时带有本地管理功能的控制器具有历史数据的存储与查询功能。该控制器的原理框图如图2所示。3.3 感知层设备硬件设计
感知层设备也就是终端（感烟、感温报警器、可燃气体检测报警器、可燃粉尘报警器、NB-IoT感烟、温报警器）的硬件可以划分为4个功能模块，如图3所示，包括传感器、控制、传输、电源模块。环境中烟雾、可燃气体、粉尘浓度、温度变化等数据均可以被传感器模块采集，这些数据通过接口传输给控制模块。控制模块根据LoRa私有协议对数据进行封装，封装后的数据包通过传输模块发送给传输层的无线火灾报警控制器（网关），电源模块为终端设备提供长时间的能源支持。感知层终端设备的创新之处在于，只采用电池供电产品使用自主研发的低功耗技术，其电池使用寿命可以达到3～5年。这里的低功耗技术主要通过无线火灾报警控制器（网关）设定的心跳时间实现，心跳间隔可在5～360min根据实际需求选择，设备自动跟随网关配置时间执行心跳通信。也就是说在一次心跳循环开始时设备“醒”来并上报自身状态信息，其余时间处于休眠（出现火情自动唤醒上报警情）。根据实际测试其平均电流≤60μA@20min心跳间隔。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网的智慧消防系统设计与应用[J]. 左超,袁琳. 消防界(电子版). 2018(21)
[2]基于物联网与云计算技术的综合智慧消防系统[J]. 张吉跃,王鹏飞. 智能建筑. 2018(05)
[3]建筑智能化技术在物联网时代的应用及发展[J]. 王纯正. 物联网技术. 2018(02)
[4]一种智慧消防云共性基础平台的建设[J]. 辛本顺. 消防技术与产品信息. 2017(12)
[5]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[6]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[7]基于BIM的可视化消防管理平台研究[J]. 林天扬,王佳,周小平. 建筑科学. 2015(06)
[8]物联网参考模型的分析[J]. 沈苏彬. 电信网技术. 2012(01)
硕士论文
[1]基于ZigBee的无线消防报警系统设计[D]. 白云龙.辽宁工业大学 2016
本文编号：3053819
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3053819.html
