導(dǎo)語：無線通信技術(shù)火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)思索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

從發(fā)展過程來看，消防報警系統(tǒng)大體可分為多線型自動報警系統(tǒng)、總線型自動報警系統(tǒng)和智能型自動報警系統(tǒng)三個階段_。其技術(shù)發(fā)展的趨勢是實現(xiàn)火災(zāi)檢測智能化，信號傳輸網(wǎng)絡(luò)化，報警控制自動化，技術(shù)規(guī)范標準化。目前，國內(nèi)外有許多類型的智能化自動報警系統(tǒng)，其中大部分因造價高或安裝調(diào)試等因素限制只應(yīng)用到部分重點場所和建筑物。而無線報警系統(tǒng)具有隱蔽性好，安裝方便等優(yōu)點而備受青睞。以此，開發(fā)智能化無線火災(zāi)實時報警系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和實用價值。火災(zāi)的實時自動檢測是實現(xiàn)智能化自動報警系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要將解決三個方面的問題：一是通過對環(huán)境的實時監(jiān)測判斷是否有火災(zāi)發(fā)生；二是檢測到的信號如何保證實時準確的進行無線傳輸；三是采集到的各監(jiān)測點的信息進行分析處理實施準確報警和起火點定位。

1火災(zāi)的實時監(jiān)測與傳感技術(shù)研究

針對火災(zāi)的實時自動檢測技術(shù)所要解決的三個問題，首要問題是如何通過對環(huán)境的實時監(jiān)測準確地判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。實質(zhì)是通過哪種傳感器采集什么物理量來反映火情?研究資料表明盡管火災(zāi)有多種多樣，但幾乎所有的火災(zāi)都會伴有大量的煙霧和溫度的升高。所以通常選擇煙霧和溫度作為被檢測參量實現(xiàn)火災(zāi)報警。煙霧傳感器種類繁多，從檢測原理上可分為三大類：

1)利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸燃燒煙霧傳感器等。

2)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉?zhèn)鞲衅?、紅外傳感器等。

3)利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、電勢型氣體傳感器等。

通過對半導(dǎo)體、固體電解質(zhì)等6種煙霧傳感器進行性價比分析的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)采用的是紅外光電煙霧傳感器。紅外傳感器通常用兩束紅外光進行煙霧測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標煙霧，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考煙霧。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇的吸收了。未吸收的紅外光由光電探測器測量，產(chǎn)生一個正比于目標煙霧濃度的差分信號。非擴散式紅外探測器NDIR(Non．disper—siveIR)是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。不同的煙霧吸收不同波長的IR，所以傳感器根據(jù)目標煙霧而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測量CO和CO、冷凍劑煙霧和一些易燃氣。由于非碳氫化合物易燃煙霧(如氫)不吸收電磁譜中IR部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳氫化合物，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其他煙霧的腐蝕以及高濃度目標煙霧的影響。本系統(tǒng)具體選用的是符合GB50116—98標準探測器保護面積為60rrf的光電煙霧探測器模塊。而溫度傳感器選用測溫范圍一55℃～+125℃，測溫分辨率0．5℃的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。通過兩類傳感器，實時監(jiān)測目標環(huán)境的煙霧濃度和溫度。檢測到的煙霧濃度和溫度兩個技術(shù)參數(shù)后，對于是否有火災(zāi)發(fā)生，采用單片機為最小系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和處理。煙霧信號采集電路將煙霧濃度信號轉(zhuǎn)化為模擬的電信號。單片機內(nèi)部白帶的AD將從煙霧傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并對此處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定是否大于或等于某個預(yù)設(shè)值(即報警限)，若大于則單片機控制射頻模塊向主機發(fā)送報警信號，反之則為正常狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)對主控單片機要求，綜合考慮選擇STC12C5A16S2單片機。煙霧濃度測定時數(shù)據(jù)的準確性問題是難題之一。由于終端供電電源抖動和外界干擾對采樣系統(tǒng)造成影響。針對測定煙霧濃度時數(shù)據(jù)產(chǎn)生的抖動、尖峰等問題，硬件設(shè)計時采用了防電磁干擾技術(shù)，軟件采用了中值濾波方法減小對測定值的影響。

2火災(zāi)實時監(jiān)測信號的無線傳輸與通信技術(shù)研究

本系統(tǒng)基于無線通信技術(shù)并融合傳感器技術(shù)和智能控制技術(shù)，總體設(shè)計采用分布式控制的思想，將硬件系統(tǒng)規(guī)劃為多路檢測終端和集中控制主機兩大部分。硬件系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。硬件系統(tǒng)設(shè)定單主機對應(yīng)多路檢測終端的一對多無線通信系統(tǒng)。這樣既可以節(jié)省硬件資源又可以實現(xiàn)檢測終端數(shù)量按用戶需求而隨意增減。單路檢測終端具有環(huán)境狀態(tài)檢測、數(shù)據(jù)處理和無線收發(fā)三大功能。集中控制主機以中控單元為核心具有儀器操控、無線收發(fā)、報警指示、遠程控制及工作狀態(tài)指示等功能。無線通信模塊采用工作于2．4GHz～2．5GHzISM頻段并融合了增強型ShockBurst技術(shù)的nRF24L01單片射頻收發(fā)器件，其內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊。nRF24LO1在一對多的工作模式下，如何實現(xiàn)有序通信是系統(tǒng)設(shè)計面l臨的一大技術(shù)難題。因為多路終端無線發(fā)射為同一個頻率，若同時發(fā)射自然會引起主機接收時信道堵塞。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)采用群發(fā)單收的方法可以避免這個問題，核心是通過軟件通信協(xié)議的設(shè)定確保通信暢通。傳輸數(shù)據(jù)時主機是一對多廣播式，終端向主機發(fā)送數(shù)據(jù)時則為一對一，這樣不會發(fā)生信道的堵塞現(xiàn)象。雖然不能完成嚴格的同時收發(fā)數(shù)據(jù)，但是采用這種方法后，接受兩個數(shù)據(jù)的時間間隔可以控制在毫秒量級上，等同于一對多的同時接受，完全可以滿足系統(tǒng)的設(shè)計需要。

3信息處理技術(shù)研究

在圖1系統(tǒng)所規(guī)劃的集中控制主機硬件組成中，其內(nèi)核是中控單元。一方面它要控制無線收發(fā)模塊以群發(fā)單收的方式實現(xiàn)對多路檢測終端狀態(tài)的巡檢；另一方面要對巡檢信號處理的同時負責人機交互和遠程控制。這就需要單片機有較快的運算速度。本系統(tǒng)選用STM32F103V8處理器，其內(nèi)部采用ARMCortex-M3，32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲器，豐富的增強I／O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。狀態(tài)顯示采用人機交換模組，通過串口連接一個240320分辨率彩色液晶屏，實現(xiàn)人機交互彩色界面顯示如圖2所示。報警指示采用災(zāi)情報警模塊，選用專用閃光報警燈和警笛，當煙霧濃度超過報警或人為按下報警按鈕時，聲光報警觸發(fā)使得紅色報警燈閃爍并伴有警笛鳴響，需要人工解除聲光報警。

4結(jié)論

本智能無線火災(zāi)報警系統(tǒng)總體設(shè)計采用分布式控制的思想，系統(tǒng)基于無線通信技術(shù)并融合傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了集中控制主機與多路監(jiān)控終端之間串行半雙工無線群發(fā)單收的通信模式。通過技術(shù)創(chuàng)新解決了煙霧與溫度傳感、信息的無線傳輸與通信、信息處理等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)硬件與軟件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。