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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無線傳感網(wǎng)(WSN)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品采用ZigBee無線傳感網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。解決了傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)布線難、誤報(bào)率高、一些特殊場合不適用等問題。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配套相應(yīng)上位機(jī)軟件，用于操作人員進(jìn)行全網(wǎng)監(jiān)控。 系統(tǒng)完成對(duì)環(huán)境溫度、煙霧及有毒氣體檢測，某項(xiàng)值超標(biāo)即出發(fā)報(bào)警。上位機(jī)接收?qǐng)?bào)警信息后顯示報(bào)警地點(diǎn)，實(shí)時(shí)記錄報(bào)警信息。其上設(shè)緊急疏散按鈕，可向全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，亦可拓展控制其它聯(lián)動(dòng)裝置，最大程度降低火災(zāi)造成的損失。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)的無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)一改傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的CAN總線結(jié)構(gòu)，采用ZigBee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。解決了傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)布線難、后期維護(hù)復(fù)雜、誤報(bào)率高、一些特殊場合不適用等一系列問題。同時(shí)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配套編有相應(yīng)上位機(jī)軟件，其人性化設(shè)計(jì)便于操作人員對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控。 系統(tǒng)完成的最主要的任務(wù)是對(duì)環(huán)境中溫度、煙霧及有毒氣體濃度的測量。只要系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域中節(jié)點(diǎn)測量到某一項(xiàng)指標(biāo)的值超出上位機(jī)設(shè)定的門限值后即觸發(fā)報(bào)警。上位機(jī)接收并處理相應(yīng)數(shù)據(jù)，提示操作人員是哪個(gè)位置的節(jié)點(diǎn)、哪一項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)異常。同時(shí)上位機(jī)將所有報(bào)警節(jié)點(diǎn)的位置信息、觸發(fā)報(bào)警原因連同上測量值和當(dāng)前時(shí)間一并被寫入數(shù)據(jù)庫的報(bào)警記錄表中，便于后期查看。 此外，網(wǎng)絡(luò)各終端均設(shè)有獨(dú)立報(bào)警按鈕，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓內(nèi)人員可以通過按下報(bào)警按鈕向監(jiān)控室報(bào)警，上位機(jī)接收到報(bào)警信息后發(fā)出警報(bào)并顯示報(bào)警地點(diǎn)，提示操作人員。 若出現(xiàn)緊急情況，可以通過上位機(jī)設(shè)置的緊急疏散按鈕向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令。當(dāng)終端接收到緊急疏散指令后觸發(fā)聲光報(bào)警，提示建筑物內(nèi)的人員緊急撤離。同時(shí)也可以通過該緊急按鈕拓展控制其它聯(lián)動(dòng)裝置，比如開啟灑水系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)用于輔助控制，最大程度降低火災(zāi)造成的人民的生命財(cái)產(chǎn)損失。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 火災(zāi)是一種受國內(nèi)外普遍關(guān)注且發(fā)生頻率較高的災(zāi)害，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地的火災(zāi)隱患越來越多。幾乎每次火災(zāi)都帶來嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。現(xiàn)今雖大多數(shù)場所均裝有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但從火災(zāi)發(fā)生前后，我們并沒有看到這些系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)該發(fā)揮的作用。 我們希望設(shè)計(jì)一個(gè)新型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)來改善這種現(xiàn)狀。經(jīng)調(diào)查表明，傳統(tǒng)系統(tǒng)主要的不足之處在于整個(gè)系統(tǒng)采用的是總線型結(jié)構(gòu)，通過線纜將火災(zāi)探測節(jié)點(diǎn)串接起來的。這就導(dǎo)致線路成為整個(gè)系統(tǒng)的命脈，而現(xiàn)實(shí)是線路成為了傳統(tǒng)系統(tǒng)最易受到損壞的環(huán)節(jié)。小動(dòng)物啃食，環(huán)境腐蝕，尤其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，線路極易遭到破壞，使系統(tǒng)癱瘓。 經(jīng)過思考，我們創(chuàng)新性地用無線傳感網(wǎng)取代線纜運(yùn)用于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，并采用ZigBee無線傳輸規(guī)范，運(yùn)用ZigBee無線自組網(wǎng)功能及其網(wǎng)絡(luò)自愈能力來保證數(shù)據(jù)的有效傳輸。這樣一來，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)主要缺陷，而且額外的增加了許多優(yōu)勢(shì)。比如省去了傳統(tǒng)系統(tǒng)繁瑣的布線工序，簡化系統(tǒng)復(fù)雜的維護(hù)過程，降低系統(tǒng)誤報(bào)漏報(bào)率。 系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于ZigBee的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。我們選擇了ZigBee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)作為報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)狀網(wǎng)最多能夠容納65000個(gè)節(jié)點(diǎn)，完全能夠滿足系統(tǒng)需求。我們?cè)O(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)除協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)均有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均能作為其它節(jié)點(diǎn)的父親節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)為其子節(jié)點(diǎn)的信息傳輸提供接力，如此便可建立多條通至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的鏈路，從而保證數(shù)據(jù)可靠地傳輸至上位機(jī)進(jìn)行處理。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為大型建筑突發(fā)災(zāi)難救援系統(tǒng)的研究提供了全新的思路和突破點(diǎn)。WSN利用大規(guī)模分布節(jié)點(diǎn)協(xié)同作業(yè)，具有動(dòng)態(tài)自組織、高可靠性和以數(shù)據(jù)為中心等特點(diǎn)，被公認(rèn)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興技術(shù)。對(duì)于大型建筑突發(fā)災(zāi)難救援，WSN的突出優(yōu)勢(shì)在于:不依賴基礎(chǔ)設(shè)施，能多徑路由、自修復(fù)和自維護(hù)；擁有大量分布節(jié)點(diǎn)和信息融合機(jī)制，能有效降低系統(tǒng)的誤報(bào)警概率等，這些特性都是傳統(tǒng)系統(tǒng)所無法比擬的。 我們的系統(tǒng)中就采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)ZigBee無線傳輸技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)出具有強(qiáng)大競爭力的新型無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。其先進(jìn)性不僅體現(xiàn)于采用新的技術(shù)，相比之下，系統(tǒng)靈活性、可靠性、拓展性均有提高。比如它不僅布設(shè)簡單，維護(hù)方便，而且線路腐蝕和鼠啃的問題亦不復(fù)存在。 系統(tǒng)運(yùn)用ZigBee技術(shù)，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，可以一改傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)因設(shè)備串聯(lián)方式而導(dǎo)致極易失效的弊端，網(wǎng)絡(luò)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以選擇多條路徑將數(shù)據(jù)傳遞到目的端。這樣一來漏報(bào)誤報(bào)的概率能夠大大的降低，系統(tǒng)功能即能得到完全的發(fā)揮。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年10月 申請(qǐng)為校創(chuàng)新基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目 2011年04月 獲校“東軟杯”科技發(fā)明制作A類一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物，現(xiàn)場演示 ，圖片 ，錄像 。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)目前由一個(gè)協(xié)調(diào)器及兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)組成。網(wǎng)絡(luò)受上位機(jī)監(jiān)控。終端監(jiān)測溫度、煙霧及有毒氣體，超過閥值即報(bào)警。上位機(jī)監(jiān)控全網(wǎng)工作狀態(tài)，可對(duì)全網(wǎng)發(fā)出指令。其上設(shè)有按鈕，可觸發(fā)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)報(bào)警，亦可啟動(dòng)相關(guān)聯(lián)動(dòng)裝置。同時(shí)上位機(jī)可自動(dòng)存儲(chǔ)報(bào)警記錄。每個(gè)終端設(shè)有手動(dòng)報(bào)警按鈕。 本系統(tǒng)是無線傳感網(wǎng)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的運(yùn)用，用無線數(shù)據(jù)傳輸方式替代線纜傳輸。該網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee技術(shù)，網(wǎng)路自組織，從而極大的提高了系統(tǒng)信息傳輸可靠性，節(jié)約材料的同時(shí)，簡化系統(tǒng)施工流程并縮短施工周期。 系統(tǒng)繼承傳統(tǒng)系統(tǒng)功能，并在此基礎(chǔ)上加以完善，克服其不足。創(chuàng)新性地引入無線傳感網(wǎng)通信，使系統(tǒng)的運(yùn)用前景更加廣泛，能在一些傳統(tǒng)系統(tǒng)無法適用的場合發(fā)揮功能。如嚴(yán)禁穿墻布線的文化遺址，臨時(shí)搭建場所等。 基于以上敘述，本系統(tǒng)有著廣闊的運(yùn)用前景及強(qiáng)大的競爭力。采用新興的無線傳輸技術(shù)，系統(tǒng)先進(jìn)性得到保證。其無需布線、縮短工期、維護(hù)簡單等優(yōu)勢(shì)能夠大大降低系統(tǒng)安裝及維護(hù)成本，可預(yù)計(jì)本系統(tǒng)能夠帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是近幾年來在國外發(fā)展起來的新型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相比有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)并孕育著巨大的市場潛力。 國內(nèi)外關(guān)于無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究方興未艾，由于其與有線系統(tǒng)在工程安裝上無可比擬的優(yōu)越性，正越來越被人們看好。無線報(bào)警系統(tǒng)最早是在1985年由英國推出，并逐漸走向了實(shí)用化。到1995年，英國己安裝1000多個(gè)無線報(bào)警系統(tǒng)，并向許多歐洲國家出口。日本報(bào)知機(jī)公司推出的無線報(bào)警系統(tǒng)，信號(hào)傳輸距離50米，發(fā)射機(jī)頻率400MHz，輸出功率lMW，接收機(jī)靈敏度在0.5UV以下。目前，無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主要生產(chǎn)廠家有美國的ITI公司、英國的科藝安全公司、EMS消防系統(tǒng)公司和日本的報(bào)知機(jī)公司、松下電工公司等。 美國松柏公司(ITI 公司)成立于1981年,是目前美國最大的生產(chǎn)無線報(bào)警系統(tǒng)的廠家,其生產(chǎn)的產(chǎn)品占全北美洲無線報(bào)警市場的90%, 年銷售額目前已接近一億美元。該公司生產(chǎn)的無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)也已通過我國“國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心”的檢測。該系統(tǒng)既可做為火災(zāi)報(bào)警, 又可做為保安系統(tǒng), 兩者兼用, 是一種高科技的無線保安系統(tǒng)。 ITI 創(chuàng)辦人除發(fā)明第一代全監(jiān)控?zé)o線警報(bào)系統(tǒng)外, 還同時(shí)發(fā)明了自動(dòng)數(shù)碼撥號(hào)器, 并擁有數(shù)十個(gè)發(fā)明及設(shè)計(jì)專利。1983年推出第一代可靠性可與有線系統(tǒng)媲美的無線報(bào)警系統(tǒng)。1983年前, 美國的無線系統(tǒng)一般并不可靠, ITI公司采用了多種軍用技術(shù)使無線報(bào)警方法有所突破, 采用數(shù)碼傳送及鑒別技術(shù), 大大提高可靠性及排除干擾。 ITI公司過去十多年來在行業(yè)內(nèi)一直處于領(lǐng)先地位, 主要是不斷改良及開發(fā)新技術(shù), 目前的第三代技術(shù)屬于世界上最先進(jìn)的無線報(bào)警技術(shù), 而第四代的產(chǎn)品亦將于短期內(nèi)陸續(xù)推出。 國內(nèi)大多采用有線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，有線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)趨于成熟，相關(guān)火災(zāi)報(bào)警器領(lǐng)軍生產(chǎn)商海灣集團(tuán)擁有該領(lǐng)域領(lǐng)先技術(shù)，但仍未涉及無線火災(zāi)報(bào)警領(lǐng)域。國內(nèi)尚未出現(xiàn)無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品，而目前國外的類似產(chǎn)品，主要是作為樓宇自控系統(tǒng)的附屬子系統(tǒng)，不符合我國有關(guān)火災(zāi)報(bào)警必須自成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，因此國外目前的無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在我國消防消防領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。
