小区智能消防预警集成系统的设计

小区智能消防预警集成系统的设计

刘立忠杨国建

江山市海维输变电设备研究所浙江江山324100;浙江宇安消防装备有限公司浙江江山324100

本设计拟研发的小区智能消防预警集成系统具有逃生器材存放报警箱和小区智能消防预警集成为一体，为逃生、监控、报警装置，是通过现代通讯网络将各建筑物内独立的火灾自动报警系统联网，并综合运用数字监控等信息技术，在监控中心内对所有联网建筑物的火灾报警情况进行实时监测、对消防设施进行集中管理的消防信息化应用系统。本文重点介绍了通过小区智能消防预警集成系统技术研究，论述完成小区智能消防预警集成系统设计、系统配置和逃生器材设计做法。

关键词：消防报警集成系统逃生器材

1、前言

本项目拟研发设计小区智能消防预警集成系统，为应急逃生器材存放箱嵌入小区智能消防预警集成技术，具有逃生、监控、报警于一体，结合了设备数据无线采集控制器与便携式逃生器材存放箱集成技术、信号处理和信息融合技术、智能控制技术和网络通信技术，使用中能把发生火灾前的预警信息状态通过手机、电话物联网络进行信息链连接，燃气泄漏、火灾烟雾发生时通过预警系统就能感知火灾发生信息，从而杜绝或预防火灾的进一步发生，极大的满足了每个家庭防火需求。本研发设计的产品联网的烟雾报警器、燃气报警器、燃气泄漏控制器、遥控器CPU均采用无线抗干扰加密技术设计。由于该产品采用无线设计，在不破坏原有装修结构的同时可安装于居民家中室内的任意位置。产品采用现代物联网技术，能将火灾监控信号进行超远距离传输，并能实现与消防队、社区保安、业主手机选择信号接收方。除火灾情况之外，如遇家中突发情况需要救援时，可以采用手动按钮或遥控器发出待援报警信号。通过现代通讯网络将小区居民独立的火灾自动报警系统联网，在监控中心内对所有联网建筑物的火灾报警情况进行实时监控和报警检。

2、小区智能消防预警集成系统技术的必要性和意义

城市是人群集中的地区，城市火灾往往会造成巨大的人员伤亡和财产损失。近年来各种新型企业、第三产业越来越多，规模越来越大，同时各类火灾的数量、损失也在不断增加。从目前我国火灾造成的损失看，自90年代开始，城市重、特大火灾在全部重、特大火灾数量中占的比例越来越大，特别是公共聚集场所恶性火灾事故不断增多。据《中国火灾统计年鉴》统计数据表明，1997~2000年全国发生特大火灾约300起，其中城市特大火灾约占80％。在这些重特大火灾中，有相当一部分是因为火灾报警不及时或是因为单位没落实值班制度而使火势得不到及时有效控制，致使小火酿成大灾。因此，现实的状况要求现代化的城市消防必须形成一个有效的消防远程监控防范网，时刻监视着城市消防安全重点单位的情况。为此，要及时了解监控目标的消防安全现状，当有重大异常情况发生时，立即向监控者报警，及早确定火情，将火灾控制、消灭在萌芽阶段，以减少城市火灾带来的巨大灾难。

随着人们生活水平的提高及对安全的要求也越来越高且家庭火灾正以每年40%的速度在递增，在家庭及公共场所配置一些应急逃生器材是必然的要求选择。由于逃生产品的功能用途各异，一般配置逃生自救器材都是以好几种组合的形式配置，如灭火器、救生绳、哨子、手套等，进行集中存放在一个逃生器材存放箱内供应急逃生时使用。目前的应急逃生器材功能单一，只能满足消防遇险时逃生用的消防用品，不能把第一险情向报警中心发出信号，存在一定的局限性。

随着计算机网络技术尤其是互联网、物联网技术的飞速发展，各种传感器技术及现代通讯技术的发展，使得远距离地进行消防监控成为可能，从而使我们有可能在现代技术的基础上，建立起城市消防远程监控自动报警系统。随着我国信息高速公路的建设，通过IP宽带城域网使用MPLSVPN等技术可以很方便地实现消防网络。小区、楼宇自动化程度的提高以及烟感传感器、光声传感器、温度传感器及无线火灾报警系统的发展都为城市消防监控系统的自动报警、远程监控提供了现实社会的技术基础。

目前，在家庭居室、办公室和娱乐场所等地方，很多都是设有多个烟雾报警器，每个烟雾报警器都需要一根连接线接到中央控制室，这种方式增加了很多接线，且在中央控制室中接口很多，在消防工程中，需要预埋敷设连接线，工程量大，成本高，当在对原来没有该系统的大楼等场合需要改造时，还需要破坏原有的装修结构来实现；而在烟雾报警器上设置无线的信号发射装置，由于其信号小，很难实现远程信号发射。同时，在原来没有烟雾报警器系统的大楼等场合需要改造时，需要破坏原有的装修结构来实现，施工不方便，成本高。这些缺陷，不仅局限了消防报警远程监控系统的应用范围，影响了消防系统工程施工的灵活性，也局限了系统的应用规模。

3、小区智能消防预警集成系统研究内容

本项目拟研发设计的小区智能消防预警集成系统具有便携式逃生器材存放箱和小区智能消防预警集成为一体，为逃生、监控、报警装置，是通过现代通讯网络将各建筑物内独立的火灾自动报警系统联网，并综合运用数字监控等信息技术，在监控中心内对所有联网建筑物的火灾报警情况进行实时监测、对消防设施进行集中管理的消防信息化应用系统。

3.1小区智能消防预警集成系统技术的研究与开发

小区智能消防预警集成系统一般由火灾报警监控终端（亦称为火警传输设备，简称监控终端）、报警监控通信网、报警监控中心三部分组成。对于小区智能消防预警集成系统技术，主要从设备数据采集、网络传输方式、系统中心管理等方面进行研究与开发。

3.1.1设备数据无线采集技术的研究

项目组将研发设备数据无线采集控制器嵌入系统中，同时结合无线传送技术，实现对烟雾、燃气等信息的采集和报警。设备数据无线采集控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制多路的烟雾报警器、燃气报警器、燃气泄漏控制器等消防装置，以实现多路的报警器和计算机之间的数据交换。它是CPU与多路的报警器之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去监控多路的报警器工作。设备数据无线采集控制器含有多个设备地址，并使每一个设备地址对应一个设备。

3.1.2消防预警监控数据网络传输技术的研究

本系统承当采集数据的发送，设备数据无线采集控制器同时在链路层实现中继，通过和网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理，可提高网络的性能、可靠性和安全性。由于各网段相对独立，一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。网络采用以太网、无线GPRS或无线GPRS通信介质。通信介质即可以是以太网，也可以是无线GPRS，无线GPRS等，通信方式的引入将使网桥设置的灵活性大大增加。具体实施时，中央控制中心和设备数据无线采集控制器之间通过主网连接，主网通信采用TCP/IP通信协议和分布式拓扑结构，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性。

3.2设备数据无线采集控制器与便携式逃生器材存放箱集成技术研究

便携式逃生器材存放箱的箱体集成设备数据无线采集控制器，其具有可移动、无线接收和网络发送等功能，箱体还必须配备控制开关、变压器和蓄电池，保证在断电下的正常运行。系统软件采用模块化设计，包括系统管理软件、用户信息管理软件、报警信息处理软件、系统巡检维护软件、数据收发控制软件等。采用现代物联网技术，能将火灾监控信号进行超远距离传输，并能实现与消防队、社区保安、业主手机选择信号接收方。除火灾情况之外，如遇家中突发情况需要救援时，可以采用手动按钮或遥控器发出待援报警信号。

3.3消防过滤式自救呼吸器安全技术的研究

系统箱体内通常存放具有存放消防过滤式自救呼吸器、手电筒、防火毯条、救生绳、防滑手套、哨子等逃生自救器材。消防过滤式自救呼吸器是消防逃生的主要器材。项目将进行其防烫隔热以及新材料的应用研究，替代溴化锂干燥剂产生的安全隐患，增强滤毒效果和安全性能。

4、小区智能消防预警集成系统整体设计

4.1小区智能消防预警系统

系统集成了设备数据无线采集技术和消防预警监控数据网络传输技术，具有火灾烟雾报警、燃气泄漏报警、应急照明功能等功能，当装置接收到单元发出警报信号时，主机将立即启动，把接到的无线报警信号快速的传递给安全监控室及手机用户，达到及时发现掌握灾害的发生并使相关人员能在第一时间采取相应的措施，防止灾害进一步升级。打破了现有其它产品的单一烟雾报警功能，在实现燃气泄漏报警时燃气泄漏控制器将自动切断燃气源，防止燃气泄漏爆炸危险发生。一旦发生火灾情况时用户可以取用存储箱内的火灾逃生自救器材可以有效地进行处置火灾等突发情况。

便携式逃生器材存放箱和小区智能消防预警集成系统整体示意图如图4-1所示：

图4-1小区智能消防预警集成系统整体示意图

中央控制中心、联网工作站、校时装置、智能网桥之间通过主网连接，主网通信采用TCP/IP通信协议和分布式拓扑结构，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性。通信介质即可以是以太网双绞线也可以是无线GPRS，无线GPRS通信方式的引入将使网桥设置的灵活性大大增加。采用无线GPRS通信方式的便携工作站也将使得大型小区智能消防预警集成系统工程的设计和维护更加方便，系统应用设计人员可以通过便携工作站在消防工程现场设计、修改和预览消防预警效果，大大提升系统设计的便利性和有效性。另外，在出现消防异常或系统发生故障时，中央控制中心还可以通过它所连接的GPRS短信模块向值班人员的手机发出告警短信，使用中能把发生火灾前的预警信息状态通过手机、电话物联网络进行信息链连接，燃气泄漏、火灾烟雾发生时通过预警系统就能感知火灾发生信息，从而杜绝或预防火灾的进一步发生，极大的满足了每个家庭防火需求，实现大型小区智能消防预警集成系统的无人值守监控。主网示意图如图4-2所示。

图4-3小区智能消防预警集成系统的子网示意图

子网中的设备控制器是一类因被控消防设备而异的装置。不同的消防应用场合需要采用不同类型的终端传感器设备，不同类型的传感器设备需要采用不同的设备控制器。为尽可能提高该系统的适应性和应用范围，系统将对设备控制器的家居宝定义统一的设备接口协议，只要符合协议的设备都可以连接到系统中来。通过对合作者开放协议，可以聚合产业链中各种消防设备供应商的力量，使得该智能消防系统在功能覆盖性、应用灵活性、施工难易性和产业规模效应上将竞争对手所能提供的产品和服务远远的甩在后面。

5、小区智能消防预警系统特点

特点一；所有报警单元均采用独立无线加密设计，安装时，不破坏原有装修机构，降低使用成本。

特点二；火灾烟雾预报警功能，产品配置的烟雾报警器可在接收到有烟雾时第一时间发出报警信号，并对烟雾、燃气、遥控器发出的报警信号进行识别并发至用户手机端提醒用户注意正在发生的危险。

特点三；燃气泄漏报警及带切断泄漏源（电磁阀）功能，燃气泄漏是非常危险的一个问题，目前市面上很多产品只有具备单一的报警功能，而无设计有燃气泄漏源切断功能，更无设计有无线联动报警功能。

特点四；语音对话功能，在非火警时，家中有遇突发情况时也可以使用该装置进行遥控或者手动按钮报警，可实现双方语音对话功能。

特点五；应急照明功能，在夜间遇突发情况停电时应急灯会自动打开，将会消除人的恐惧感，在夜间发生火灾灾害时，用户可借助应急光源进行有效处置突发情况。

特点六；报警信号远程传输功能，当装置接收到单元发出警报信号时，主机将立即启动，把接收到的无线报警信号快速的传递给安全监控室及手机用户，达到及时发现掌握灾害的发生并使相关人员能在第一时间采取相应的措施，防止灾害进一步升级。

特点七：辅助自救产品配置功能，本产品配置有辅助自救装备，当发生紧急情况时，用户可以根据实际情况，使用预先配置的自救装备产品进行有效自救，防止人身伤亡等意外发生。

6、小区智能消防预警集成系统应急箱设计

6.1小区智能消防预警集成系统应急箱概况

小区智能消防预警集成系统应急箱上设有控制开关、变压器和蓄电池，箱体上设有信号接收装置、信号输出接口和控制模块，与信号接收装置对应的设有带信号发射的烟雾报警器，信号输出接口，信号输出接口与中央控制中心间通讯连接。信号输出接口为发射装置，发射装置设在箱体上，发射装置与中央控制中心无线连接。通信介质即可以是以太网，也可以是无线GPRS，无线GPRS等，通信方式的引入将使网桥设置的灵活性大大增加。所有报警单元均采用独立无线加密设计，安装时，不破坏原有装修机构，降低使用成本。

箱体还设有遥控器，其信号与信号接收装置对应。通过实时烟雾报警的等方式可以实现与中央控制中心联网报警，同时具有小区居民遥控的方式，实现向中央控制中心联网报警，马上向中央控制中心发出信号，中央控制中心就可以及时地了解火警情况，马上获知那个居室或场地出现问题，采取必要的措施，尤其适用于行动迟缓的老年人、孕妇以及生病在床的病人、瘫痪的病人等居民的使用。

6.2本设计便携式逃生器材存放报警箱介绍

报警箱分存放型和嵌入式两种,具体图片分别如图6-1和图6-2所示：

图6-2报警箱嵌入式结构图

6.3便携式逃生器材存放报警箱自救产品配置

a)自救呼吸器3具；

b)灭火毯1条1x1m；

c)救生绳1条/20M；

d)防滑手套3双；

e)哨子2个；

f)多功能消防应急手电筒2个；

z)消防荧光棒1根；

7、系统设计配置和主要应用场合

7.1系统配置

本设计的小区智能消防预警集成系统的配置为：

a）烟雾报警器；

b）燃气报警器；

c）遥控报警器；

d）燃气泄漏自动控制器；

e）中央接警处理软件；

f）中央警报器各一套/个；

g)主控制储存箱一个；

h)双方语音通话装置。

7.2系统主要应用场合

a）无人值班机房；

b）小型公共场所；

c）居民住宅；

d）企业、市场、宾馆；

e）养老院、幼儿园、学校等场所。

8、主板功能和技术指标

8.1主板功能

本系统集自救器材、应急照明、烟感、煤气、天然气泄漏感应及人工报警多功能于一体。可实现客户设定的单独电话报警和有中央控制室的中控报警，当系统检测到有过量的烟雾煤气、天然气、浓度超标时，会触发报警功能，此时报警声响，照明灯亮，并向预存的电话号码拔号报警。本系统还带有不间断电源供电系统，当市电断电时，自备电源还能提供长达12小时的供电，系统采用人工智能化管理,能多角度提供保护。手机接收火灾信号时，无需终端电脑信号支持。双方均是火灾信号接收单元，不存在相互信号传递，电脑关机与否不影响手机及其它信号接收单元正常接收信号。

8.2主板功能技术指标

·主板电压：5V允许偏差5%；

·内存电量：3.7V3000mAh；

·应急灯亮度：12000mcd；

·信号接收距离：半径10米；

·报警器声级：5英尺85分贝；

·设计使用年限：12年；

·使用温度：-5°～+50°。

9、产业化前景和社会效益

9.1产业化前景

智能消防报警远程监控家居这一现代技术手段，是深入贯彻科技强警战略，推进消防监督执法警务改革，加强防控火灾基础工作的具体举措，有助于改进消防监督执法基础工作，进一步提高消防监督执法质量、效率和消防工作社会化水平，缓解警力不足，促进消防工作“三提升”、“三降低”目标的实现。城市火灾自动报警远程监控建设是提高消防部队快速反应能力和扑灭初起火灾成功率的重要手段。缩短火灾发生到接警的时间是扑灭初起火灾和防止小火酿成大灾的关键。智能消防报警远程监控家居的消防安全远程监控系统通过现代网络、监控技术可以快速、准确地将火灾自动报警系统的火警信号在最快时间内传送至消防部门的指挥中心，缩短火灾发生后报警的时间，达到早期发现火警、及时报警、快速扑灭火灾的目的，显著提高消防部队快速反应能力，提高扑灭初起火灾的成功率。项目产品可以快速准确拿到逃生设备缩短脱离危险现场时间，从而有力保障了生命安全和财产损失。根据全国大中小城市建筑的密集度，家庭﹑学校﹑工矿以及各企事业单位普及使用预警逃生家居宝，可以说这个市场是十分庞大的，前景十分可观。

9.2社会效益

火灾已成为现代城市的主要灾害之一，越来越受到人们的关注。而建设城市消防远程监控自动报警系统，对于最大程度地减少城市火灾危害，提高城市消防安全水平有着重要的现实和经济意义。消防远程监控及火灾报警的自动化程度，也是衡量一个城市消防工作信息化管理的重要标志。信息网络化技术是一项重要的共性科学技术，也是当前科技发展的特征之一。对消防产业而言，如何把计算机数据通讯技术及时地应用到火灾探测报警系统，充分享用社会信息资源，及时交换系统内部和外部之间的数据信息，从而构成一个动态的城市化、社区化的具有多层次的火灾探测报警救援、管理、服务网络信息系统成为新的课题，小区智能消防预警集成系统的火灾自动报警监控联网技术也必将得到进一步推广应用。

小区智能消防预警集成系统形成一个有效的消防远程监控防范网，时刻监视着城市小区消防的情况，及时了解监控目标的消防安全现状，当有重大异常情况发生时，立即向监控者报警，及早确定火情，将火灾控制、消灭在萌芽阶段，以减少城市火灾带来的巨大灾难。项目实现火灾发生实时联动报警、火灾现场远程可视化及定位监控、同步指挥调度等，从而让城市安防变“事后控制”为“事前预防”，提升城市的安全程度和人民生活的舒适程度。

结论

本文研究设计了小区智能消防预警集成系统，系统集成了设备数据无线采集技术和消防预警监控数据网络传输技术，具有火灾烟雾报警、燃气泄漏报警等功能，当装置接收到单元发出警报信号时，主机将立即启动，把接到的无线报警信号快速的传递给安全监控室及手机用户，达到及时发现掌握灾害的发生并使相关人员能在第一时间采取相应的措施，防止灾害进一步升级。打破了现有其它产品的单一烟雾报警功能，在实现燃气泄漏报警时燃气泄漏控制器将自动切断燃气源，防止燃气泄漏爆炸危险发生。一旦发生火灾情况时用户可以取用存储箱内的火灾逃生自救器材可以有效地进行处置火灾等突发情况。

本文还研究设计了逃生器材存放箱结合小区智能消防预警集成系统，箱体内还设置有应急指示及报警装置。箱体内通常存放具有存放消防过滤式自救呼吸器、手电筒、防火毯条、救生绳、防滑手套、哨子等逃生自救器材。消防过滤式自救呼吸器是消防逃生的主要器材。消防过滤式自救呼吸器进行了其防烫隔热以及新材料的应用研究，替代溴化锂干燥剂产生的安全隐患，增强滤毒效果和安全性能。

火灾已成为现代城市的主要灾害之一，越来越受到人们的关注。而建设城市消防远程监控自动报警系统，对于最大程度地减少城市火灾危害，提高城市消防安全水平有着重要的现实和经济意义。消防远程监控及火灾报警的自动化程度，也是衡量一个城市消防工作信息化管理的重要标志。

火灾自动报警监控联网技术应用技术复杂，技术含量大，具有很大的研发空间，下一步将进行深入开展研发工作，能有更多更好的成果予以推广应用。比如系统的远程接入功能设计研发，向专业维修厂和专业技术人员提供远程诊断窗口，使消防报警设备的正常运行获得额外的保障。

作者简介：刘立忠，男，浙江省江山市，单位：江山市海维输变电设备研究所，

研究方向：输配电领域

杨国建，男，浙江省江山市，单位：浙江宇安消防装备有限公司

研究方向：输配电领域