手机火灾报警系统

手机火灾报警系统

陈蕴文 武传胜 李鑫 张逸豪

辽宁科技大学

摘要：传统的火灾报警系统多采用警报铃声或是红外图像的办法实现火灾的报警，这些方式往往存在着及时性差，受环境和温度影响比较大的缺点，论文针对传统火灾报警系统的问题，给出了一种以无线物联网做为传输媒介，利用手机作为报警手段的智能系统。论文给出了火灾报警系统的系统结构图，探讨了火灾信号在网络中的传输方法，并给出了火灾报警系统服务器的工作流程。

关键字：手机平台；模块设计；火灾报警系统服务器；报警平台

随着现今校园规模的不断扩大，校园人数的不断增加，火灾隐患问题也随之加重。一旦发生火灾，将对学生的生命财产安全造成极大的危害。基于手机平台的智能火灾报警系统以目前主要的无线物联网为支撑，以手机为报警平台，它能够探测火灾隐患，肩负起安全防范的重任，能在建设和谐校园起到其安全保障作用。作为目前安全系统的一部分，基于手机平台的智能火灾报警系统，能在完全脱离其它系统或网络的情况下独立正常运行和工作，完成其自身所具有的火灾报警功能，成为防火安全系统必备的装置。

在发生火灾时，现有的报警系统在检测到火情时，会以声、光的形式发出报警信息。这种报警方式要求火情现场附近必须有人值守，而大学生公寓在寒暑假期间基本处于空置状态，一旦发生火情，传统的声、光报警方式不能及时将火情信息告知相关负责人，且不具备相关逃生指示，一般情况下，逃生通道的大门为关闭紧锁状态，如若发生火灾不及时打开通道，则会增加人员伤亡，不能保证学生的安全。

1基于手机平台的智能火灾报警系统系统结构设计

相对于传统的火灾报警系统，基于手机平台的智能火灾报警系统主要由个人手机终端、移动通信节点（无线访问节点）、移动代理商服务器（包括移动公司服务器和联通公司服务器）、火灾报警系统服务器(核心）、火灾报警系统探测模块五部分组成。

个人手机终端作为火灾报警系统中火灾报警信号显示的主要载体和媒介，它主要以无线物联网为依托，可以通过接收视频信号和接收短信的方式对火灾源进行监控，并获得火灾报警信号。通过它可以把火灾现场的火灾图像展现出来，并且可以在需要的时候回放相关的历史资料；移动无线通信节点（无线访问节点）是整个火灾报警系统的信号传输的重要部分，它主要用于保障对火灾报警系统服务器处理的信号进行中途转接，并负责无故障的传输；移动服务器是（或是联通服务器）负责处理经由火灾报警服务器处理的视频信号以及短信信息，并把这些信号经由无线访问节点发送给手机终端用户；火灾报警服务器是整个火灾报警系统的核心，是处理火灾报警信号以及火灾现场视频信号的重要部件，它主要负责对经过无线链路传输的网络数据信号进行处理，包括对视频信号的解压缩，以及把报警信号及时转换成短信信号，并把这些信号数据传递给移动服务器（联通服务器）；火灾探测模块处于整个系统的最底层，火灾现场视频信息和火灾现场的温度、湿度、空气的烟雾程度等信号都必须经过现场的传感器以及摄像头来采集。

2报警器火灾探测模块设计

报警器火灾探测模块主要完成对现场的视频监控，和对现场的温度和湿度以及空气雾化程度进行采集，并对现场是否处于火灾状态进行初步的判断，同时负责对现场的监控信号进行压缩，以方便其通过网络进行有效，快速的传播。

温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器用来采集因火灾产生的温度信号，湿度信号以及烟雾程度信号，并把三种信号编码为一种新的数据信号（合成信号），把信号经放大，压缩，以便其在无线网络上传输，并最终传递给火灾报警服务器进行处理判断是否为真正的火灾信号。监控摄像头负责对现场进行监控，采集现场视频信息，然后把现场视频信息进行编码，并经视频压缩把监控视频信号压缩为方便在网络上传输的基于H.264标准的视频信号。

烟雾传感器、火焰传感器的输出端与信号采集器的输入端连接；供电模块、信号采集器、定位模块与控制器连接；控制器与网络模块连接；网络模块与PC服务器以及移动终端通过互联网信息传输连接。控制器包括信号采集输入接口电路、定位输入接口电路、电源接口、存储电路、报警输出接口电路和网络输出接口电路；信号采集器与信号采集输入接口电路连接，定位模块与定位输入接口电路连接，供电模块与电源接口连接，网络模块与网络输出接口电路连接。控制器与供电模块之间还包括电源电压检测模块和电量监测模块。

在本项目的一些实施例中，还包括声光报警器，声光报警器与控制器报警输出接口电路电连接。逃生指示灯与控制器输出端电连接,逃生指示灯安装在各个出口处。移动终端电连接语音播放器，语音播放器电连接扬声器。移动终端为手机或笔记本。扬声器为扩音扬声器。控制器为ARM Cortex-A9或NVIDIATegra 2的一种。

3火灾信号的网络传输

由于在无线物联网上传输的是火灾的三种信号（温度信号、湿度信号、烟雾信号）、这三种信号都是模拟信号，因此在进行无线网络传输前必须进过量化编码，才能在无线网络中有效、无损的传输；视频监控信号也是模拟信号，必须经过编码才能在网络上有效的传输，它通常包含一路或是多路的视频编码流，并能提供给手机用户方便的观看火灾现场火情。这四路信号最后被打包为统一数据流，以一种统一的格式在无线网络上传输。为了支持网络的实时传输服务，互联网工作组(Internet Engineering Task Forse,IETF)制定了实时传输协议(Real-time Transport Protocol)。RTP是专门为交互式音频、视频、仿真数据等实时媒体应用而设计的轻型传输协议，已广泛应用于各种多媒体传输系统中。它是针对Internet上多媒体数据流的一个协议，由IETF(Internet工程任务组)作为RFC1889发布。为了支持RTP协议，结合本系统的实际，论文制定了系统信号打包的数据格式。

整个数据包含四个数据段：①温度数据段；②湿度数据段；③烟雾数据段；④监控信号数据段。温度数据段由2个字节构成，湿度数据段由2个字节构成，烟雾数据段由两个字节构成，监控信号所需容量大些，由10个字节构成。整个数据包被封装成16个字节（128 位），这样的的数据包与RTP协议的要求是相适应的。这样方便了火灾报警信号在无线网络中有效，准确的传输。

4火灾报警系统服务器

火灾报警系统服务器是整个系统的核心，它负责对由无线网络传来的无线信号进行甄别，而后对其中真正的火灾信号做出反应，最终以短信的形式通知手机用户，发出火灾报警，同时将火灾现场视频情况传递给用户。还可以支持手机用户进行收看和回查，以便手机用户及时了解火灾现场情况，从而采取正确快速的救灾方法。

火灾报警系统中包含专家决策系统，视频信号的解压缩系统。专家决策系统负责对三路火灾信号进行决策，并判读是否为真正的火灾情报。如果是真的火灾情报，就对接收到的无线信号进行分离操作，得出其中的视频信号，并向手机用户发出报警短信，同时将现场视频监控录像传递给用户手机，使得用户能够及时了解和掌握火灾现场情况。通常火灾的类型可以分为：无火，阴燃，明燃三类。

5手机短信报警平台

在目前阶段，手机交互程序的方式只要有三种实现形式：短信交互、WAP 网页交互以及J2ME程序交互，相比其他两种交互方式，短信交互方式具有操作简单、用户费用低、数据更新方式灵活、对手机要求低、不需要互联网的特点。因此，在三种交互方式中，短信交互是最适合广大的手机用户一种交互方式。因此，本报警系统选用手机短信做为报警手段。

6总结

智能化是整个火灾报警系统发展的趋势，而手机作为一种大众的通信平台将成为火灾报警的重要手段。论文设计了智能型火灾报警系统的总体结构，给出了系统的工作流程，定义了各个模块之间的功能。

参考文献：

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[2]柳小军,鲍鸿.基于 ARM9 多传感器数据融合火灾报警系统的实现[J].工业控制计算机,2009,22(3):52-53.

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[4]王芳.基于智能控制的火灾报警系统设计[J].湖南农机,2010,37(2):44-45.

[5]马鑫,黄全义,疏学明,赵全来.新型无线火灾报警系统的设计与应用[J].消防科学与技术,2011,30(1):55-58.

（项目获得辽宁科技大学2021年大学生创新创业训练计划资助）