无线复合技术在火灾自动报警系统中的应用研究

摘要：随着自动检测技术的不断完善，火灾自动报警系统得到了广泛的应用。然而，与传统报警系统设计模式不同，无线复合技术由于其信号稳定、不受场地、讯号限制、安装简便等特征而受到广泛的关注，尤其是在旧有建筑防火系统改造中发挥了不可忽视的作用。本文针对上述背景，以射频识别为基本技术手段对火灾自动报警系统中的无线复合技术进行开发与应用，旨在能够为后续的相关研究与技术落地提供必要基础与指导性意见。

关键词：火灾；自动报警系统；无线符合技术；应用研究

随着现代城市化的不斷发展，建筑密度及建筑内部空间人均分布逐年提升，这对于建筑自身的火灾防范提出了更高要求。就火灾安全防范及其规避的基本原则而言“早发现，早处置”是客观降低人民生命与财产损失的唯一途径。基于上述背景与要求，自动或者报警系统得到了广泛的关注与应用。从设计与施工实践的角度来看，自动报警系统需要形成较高的敏感度与准确度，在火灾的早期预警、喷淋系统联合应用等方面发挥着不可替代的作用。然而，传统的火灾自动报警系统布线麻烦、点位设计复杂、中心处理器相应不佳等现象时有发生，且在火灾发生的过程中有可能由于线路的损伤而使其失去应用的功能及作用。

针对这一背景与现状，大量的专家学者认为通过无线传输方式形成新的火灾自动报警体系是一种有效的解决途径。其不仅能够形成更为灵活的点位布置，且能够在布线、成本、可靠性等方面存在一定的优势。近年来，针对无线方式的系统连接模式设计与应用也常有报道。从实践的角度来看，此种模式取得了一定的成绩，基本连接方式与应用范畴也形成了一定的结论。下一步，采用何种设计方式能够进一步保障数据传输的准确性成为了研究的重点。

一、无线复合技术原理及其设计

从上述的研究背景中我们不难发现，针对无线复合技术构建的火灾自动报警系统的数据传输安全与稳定性是其构建与实际应用的基础。本文认为通过射频识别的方式能够对不同设备终端形成有效区分，故而提供更为可靠的无线传输模式。

此方法采用低功耗、小型化的CC1110芯片设计开发，技术上采用先进的RFID技术组建高层民用建筑火灾环境监测监控系统。系统在采集终端利用无线传感器网络和射频识别技术对环境信息进行采集和识别，并将数据发送给分站接入节点，分站接入节点通过串口或无线传输将数据送入上位机，上位机软件采用C/S架构相结合的技术允许任何一台连接入网的客户端通过账号查看所测点环境的实时信息。同时，上位机软件对环境的实时信息进行识别、判断和报警。在实际的设计过程中分为三个部分，即终端部分、传输部分以及中心部分。

终端部分：主要由数据采集模块、数据传输模块所构成。其中采集模块按照消防及火灾防范的基本方法与要求分为湿度传感器、烟雾传感器等。同时预留2个传感器结构，在后续的技术升级及要求提升过程中予以应用。输出传输模块则主要以射频芯片为构建核心，配合包括电源、晶振模块、天线等附属设施形成有效的无线数据发送模式。

传输部分：此部分设计是本文研究的重点。在实际的构建过程中，为了进一步提升无线复合数据传输效率，采用分站接入点的方式来加以构建。分站接入节点由RS232串口模块、无线通信模块及其他外围电路、电源模块组成。分站节点利用RFID识别将无线接收到的各个传感器终端发来的数据，通过rs232串口发送到软件服务器进行处理。本系统软件设计在开发环境VS2012下完成，其主要任务是能够实现识别高层建筑火情的可编程控制，对高层建筑的火警进行实时监控和报警，设计采用模块化编程，通信协议为自定义。软件设计包括初始化模块、传感器模块、无线通信模块三部分。

中心部分：中心部分主要是对不同终端所传输的数据进行汇聚，并采用C/S构建形成有效的可视化与可查询模式，通过此种模式够的构建一方面能够形成火灾事故与具体点位的自动报警，通过系统内部预设的参数阙值与检测上传数值进行比对，提出报警层级。与此同时，在层级建设方面利用射频模式对点位进行区别。当报警等级不高时可以配合视频监控检验与人工检验的方式来进行校正。

二、無线复合技术在系统中的应用效果分析

在自动火灾报警系统的建设过程中，其数据的稳定性及实时性是形成系统有效性的关键因素。尤其是在无限复合技术应用的过程中，其无线信号强弱与可达性成为了关键。针对上述问题，本文在实际搭建系统设备的基础上对相关应用参数进行试验论证与分析，并旨在对其应用效果进行评价与分析，具体内容如下：

第一，针对数据传输有效性的效果分析。所谓的传输有效性是指在数据传输过程中的数据全面性，包括不同监控建个的数据系统以及单数据包内的数据完整性等两个方面。为了切实模拟实际工况情况，本文在实验的过程中分别设定了50、100、200三个烟雾体积分数水平以及20、30、40、50℃等四个温度水平。在不同水平的测试下其数据有效性与传统有线连接方式相比均无显著差异，并均在99%以上。说明其数据传输有效性效果良好。

第二，针对数据传输实时性的效果分析。所谓的时效性主要是指数据获取建个以及实际上传所需要的时间差别。在实际的测试过程中设定间隔周期为10s，在经过1h（360组）试运行后，其数据差异化绝对值加权为97s，平均时效性差异为0.27s，符合时效性的相关规范。

第三，针对数据传输稳定性的效果分析。所谓的稳定性主要是指墙体、距离等参数对相关数据的传输效果的影响。以上文确定的标准时效性阙值为参考，其无线传输的最远距离为323m（无遮挡），最大穿墙距离（无缝隙）12.9m，实际工况下（建筑内部），最大传输距离为119m，上述参数均反映该系统能够满足建筑内火灾自动报警系统的数据传输要求。

第四，针对数据传输安全性的效果分析。当渐发型火灾发生时，无论是何种连接方式的火灾自动报警系统，其有效率均超过95%，二者并不存在显著的安全性差异。因此，所谓的安全性差异主要表现为爆发性火灾方面，由于其瞬发性会对线路行程破坏，故而影响数据的正常传输。在此种模式下，无线复合技术表现出其应用的优势。在仿真测试中我们发现，传统有线传输在此种模式下的有效率仅为72%左右，而无线复合技术应用下的火灾自动报警系统则依旧可以保持在90%以上。故而，在安全性效果层面无线复合技术具有显著的优势。

本文从技术需求、无线复合自动火灾报警系统设计及其使用效果等三个方面展开研究，旨在为后续的实际建设提供必要助力。

参考文献：

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[2]刘伟鹏.无线火灾自动报警系统的设计与应用研讨[J].山西建筑，2010，04：197199.

[3]艾红斌.语音自动报警技术在火灾报警系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2013，06：6870.

作者简介：马海兵（1989），男，汉族，河北保定望都县人，本科，设计员，助理工程师，主要研究方向：电气工程技术。