一种分布式消防报警及火源定位方法和装置制造方法
【专利摘要】针对现有消防技术的缺陷，本发明提供一种分布式消防报警及火源定位方法和装置。在每个被监控区域内均设置无线消防探测器，该无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，对于所测烟雾浓度值超出控制器预设的火灾判定阈值的烟雾传感器，控制器生成报警信息传送至报警主机。报警主机基于高斯烟羽模型，计算得到各组烟雾传感器烟雾浓度值序列，判定火源所在位置。本发明提供的分布式消防报警及火源定位方法及装置，在进行大面积消防监测时，降低监控成本，且实现准确、迅速报警，同时可对火源位置快速、准确定位，便于灭火及救援工作及时进行。
【专利说明】一种分布式消防报警及火源定位方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及消防报警及火源定位领域，尤其涉及一种分布式消防报警及火源定位方法和装置。
【背景技术】
[0002]火作为人类文明发展的起源，在人类社会发展进程中扮演着无可替代的作用。但是当火在给人类社会带来光明与温暖的同时，也带来了诸多灾害。特别是随着现代社会的发展和科学技术的日新月异，火灾隐患也越来越多，造成的伤害也越来越大。特别是重大火灾事故的频频发生，给我们的社会带了重大的人员与财产损失。在我国70年代早期，每年因为火灾所造成的财产损失约为2.5亿元。而在2000年以后，我国每年因为火灾所造成的财产损失高达200亿元。因此如何更加合理有效的监测火灾的发生成为当今社会特别是科学界重点研究的领域。
[0003]各式各样的消防报警系统也应运而生，而且已经广泛应用于我们生活的方方面面。但现有火灾监测系统在实现大面积消防监测、报警时，部署成本高昂，且难以实现准确、迅速报警。除此之外，现有消防报警系统往往仅能就火灾发生做出报警响应，而无法对火源发生位置做出准确定位，从而给后期的灭火及救援工作带来不便。
【发明内容】
[0004]针对现有消防技术的缺陷，本发明提供一种分布式消防报警及火源定位方法。
[0005]该分布式消防报警及火源定位方法包括以下步骤，步骤I)在每个被监控区域内均设置无线消防探测器，该无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，其中风向风速传感器、烟雾传感器、声光报警模块、无线通讯模块均与控制器相连，风向风速传感器、烟雾传感器分别检测烟雾传感器所在位置处的风向风速值和烟雾浓度值，对于所测烟雾浓度值超出控制器预设的火灾判定阈值的烟雾传感器，控制器生成报警信息，报警信息触发声光报警模块发出声光信号，同时无线通讯模块将报警信息经过无线网关传送至报警主机。步骤2)报警主机将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机。步骤3)报警主机将火源可能分布区域作为一个整体进行网格划分，共划分为N个网格，分别将第一到第N个网格的中心点作为假想火源位置，在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于M个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、各烟雾传感器位置坐标、各烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一组的各烟雾传感器的烟雾浓度值；继续分别计算以第二到第N个网格中心点作为假想火源位置时，根据第二到第N个网格中心点坐标，M个烟雾传感器的位置坐标、风向风速值，基于高斯烟羽模型，分别计算得到第二到第N组各烟雾传感器的烟雾浓度值；将计算得到的该M个烟雾传感器的共N组烟雾浓度值与该M个烟雾传感器测得的实际烟雾浓度值相对比，差异值最小的一组计算值，其对应的网格为火源所在位置。
[0006]按上述技术方案，所述步骤3)中在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于第一个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、第一个烟雾传感器位置坐标、第一个烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一个烟雾传感器的烟雾浓度值；使用同样方法分别计算第二个到第M个烟雾传感器的烟雾浓度值。
[0007]按上述技术方案，所述报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器。
[0008]同时，本发明还提供一种分布式消防报警及火源定位装置，该装置包括，在每个被监控区域内设置无线消防探测器，无线网关，报警主机，无线消防探测器通过无线网关与报警主机连接。所述无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，所述风向风速传感器、烟雾传感器均与控制器相连，风向风速传感器、烟雾传感器分别用于检测烟雾传感器所在位置处的风向风速值和烟雾浓度值，所述声光报警模块与控制器连接，用于接收控制器的报警信息并发出声光信号；所述无线通讯模块与控制器连接，用于将控制器生成的报警信息经过无线网关传送至报警主机；所述报警主机用于将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机。
[0009]按上述技术方案，所述报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器。
[0010]按上述技术方案，所述声光报警模块包括蜂鸣器、LED报警指示灯，当声光报警模块被控制器触发时，蜂鸣器处于激发状态，发出持续高分贝声音报警，LED报警指示灯呈高频闪烁状态。
[0011]本发明提供的分布式消防报警及火源定位方法及装置，在进行大面积消防监测时，降低监控成本，且实现准确、迅速报警，同时可对火源位置快速、准确定位，便于灭火及救援工作及时进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例分布式消防报警及火源定位装置的结构示意图；
图2是图1中无线消防探测器的结构示意图；
图3是本发明实施例分布式消防报警及火源定位方法流程图；
图4是本发明实施例被监控区域示意图；
图5是本发明实施例分布式消防报警及火源定位方法网格划分示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]本发明实施例一种分布式消防报警及火源定位装置如图1所示，该装置包括，在每个被监控区域内设置的无线消防探测器，无线网关，报警主机。如图2所示，无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块。其中风向风速传感器、烟雾传感器用于检测烟雾传感器所在位置处的烟雾浓度值和风向风速值，风向风速传感器、烟雾传感器均与控制器相连，对于所测烟雾浓度值超出控制器预设的火灾判定阈值的烟雾传感器，控制器生成报警信息，并通过与其相连的无线通讯模块，将报警信息经过无线网关，传送至报警主机。报警主机，用于将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机，报警主机将火源可能分布区域作为一个整体进行网格划分，共划分为N个网格。分别将第一到第N个网格的中心点作为假想火源位置，在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于M个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、各烟雾传感器位置坐标、各烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一组的各烟雾传感器的烟雾浓度值；继续分别计算以第二到第N个网格中心点作为假想火源位置时，根据第二到第N个网格中心点坐标，M个烟雾传感器的位置坐标、风向风速值，基于高斯烟羽模型，分别计算得到第二到第N组各烟雾传感器的烟雾浓度值，将计算得到的该M个烟雾传感器的共N组烟雾浓度值与该M个烟雾传感器测得的实际烟雾浓度值相对比，差异值最小的一组计算值，其对应的网格为火源所在位置。
[0015]报警主机在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于第一个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、第一个烟雾传感器位置坐标、第一个烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一个烟雾传感器的烟雾浓度值。报警主机使用同样方法分别计算第二个到第M个烟雾传感器的烟雾浓度值。
[0016]本实施例中，如图4所示，为某办公场所示意图，在该场所内共7个被监控区域，共计布设有7个无线消防探测器:DfD7。此时各无线消防探测器位置坐标已知。
[0017]当7个被监控区域的任一区域内有火灾发生时，例如D2区域内有火灾发生，无线消防探测器D2感知烟雾浓度值超出火灾判定阈值，并发出报警，但此时无线消防探测器D2无法确定火源具体位置。报警主机根据无线消防探测器D2的位置坐标，首先确定火源可能分布区域。
[0018]在接收无线消防探测器D2所发出报警信息后，报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域。则火源可能分布区域内所有无线消防探测器(DfD3)在接收报警信息后，将所采集到的烟雾探测器处的烟雾浓度值、风向风速值经无线消防网关，打包发送至报警主机。以无线消防探测器Dl为例，其烟雾浓度值为Mdl，风向风速值分别为P dl、Sdl。以此类推，此时无线消防探测器Df D3所获取实际烟雾浓度阵列为[Mdl，Md2, Md3] 0
[0019]对火源可能分布区域进行网格划分，网格划分的疏密程度决定最终火源定位算法的精度。如图5所示，在本实施例中将火源可能分布区域划分为18个网格:GrG18。完成网格划分后，计算并获取网格中心位置坐标。以网格Gl为例，其网格中心位置坐标为(xgl，ygl)。
[0020]将所确定网格中心点分别设定为假象火源所在位置，并根据高斯烟羽模型计算火源可能分布区域内无线消防探测器Df D3所在位置坐标的假想烟雾浓度值。以网格Gl为例，已知网格Gl中心点位置坐标(xgl，ygl)，无线消防探测器Dl位置坐标(xdl，ydl)，无线消防探测器Dl所在位置风向风速值分别为Pdl ,Sdlo根据高斯烟羽模型，可计算得到当火源位置为网格Gl中心点时，无线消防探测器Dl所在位置的假想烟雾浓度值Mgl，dl。完成探测器Dl所在位置的假想烟雾浓度值Mgl，dl计算后，分别计算无线消防探测器D2、D3的假象烟雾浓度值&2，(12、1^，(13，并由此组成网格61的假想烟雾浓度值序列[Mgl，dl，Mg2jd2, Mg3jd3J0
[0021]依照求解网格Gl的假想烟雾浓度值序列[Mgl，dl，Mg2，d2，Mg3，d3]的方法，分别求解其它网格中心(G2Y18)的假想烟雾浓度值序列。将各个网格假想烟雾浓度值序列与探测器DfD3所测得实际烟雾浓度值阵列[Mdl，Md2, Md3]进行比对，选取差异最小的一组，则此组所对应网格即为火源所在位置。
[0022]所述无线网关通过与无线消防探测器建立连接，获取包含烟雾浓度值、风向风速值在内的报警信息。无线网关通过RS485数据总线与报警主机相连，并将无线消防探测器收集的报警信息转发至报警主机。
[0023]所述无线网关在通讯距离允许范围内，既可与装置内无线消防探测器节点直接通讯，也可通过多跳方式与远端的无线消防探测器节点建立通讯。
[0024]声光报警模块包括蜂鸣器、LED报警指示灯。声光报警模块被控制器触发时，蜂鸣器处于激发状态，发出持续高分贝声音报警。LED报警指示灯呈高频闪烁状态。若控制器判断无火灾发生，则声光报警模块处于休眠状态，蜂鸣器与LED报警指示灯均不做响应。
[0025]本发明提供的分布式消防报警及火源定位方法及装置，在进行大面积消防监测时，降低监控成本，且实现准确、迅速报警，同时可对火源位置快速、准确定位，便于灭火及救援工作及时进行。
[0026]如图3所示，本发明实施例分布式消防报警及火源定位方法包括以下步骤，在每个被监控区域内均设置无线消防探测器，该无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，其中风向风速传感器、烟雾传感器均与控制器相连，对于所测烟雾浓度值超出控制器预设的火灾判定阈值的烟雾传感器，控制器生成报警信息，并通过与其相连的无线通讯模块，将报警信息经过无线网关，传送至报警主机；报警主机将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机；报警主机将火源可能分布区域作为一个整体进行网格划分，共划分为N个网格，分别将第一到第N个网格的中心点作为假想火源位置，在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于M个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、各烟雾传感器位置坐标、各烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一组的各烟雾传感器的烟雾浓度值；继续分别计算以第二到第N个网格中心点作为假想火源位置时，根据第二到第N个网格中心点坐标，M个烟雾传感器的位置坐标、风向风速值，基于高斯烟羽模型，分别计算得到第二到第N组各烟雾传感器的烟雾浓度值；将计算得到的该M个烟雾传感器的共N组烟雾浓度值与该M个烟雾传感器测得的实际烟雾浓度值相对比，差异值最小的一组计算值，其对应的网格为火源所在位置。
[0027]本实施例中，如图4所示，为某办公场所示意图，在该场所内共7个被监控区域，共计布设有7个无线消防探测器:DfD7。此时各无线消防探测器位置坐标已知。
[0028]当7个被监控区域的任一区域内有火灾发生时，例如D2区域内有火灾发生，无线消防探测器D2感知烟雾浓度值超出火灾判定阈值，并发出报警，但此时无线消防探测器D2无法确定火源具体位置。报警主机根据无线消防探测器D2的位置坐标，首先确定火源可能分布区域。
[0029]在接收无线消防探测器D2所发出报警信息后，报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域。则火源可能分布区域内所有无线消防探测器(DfD3)在接收报警信息后，将所采集到的烟雾探测器处的烟雾浓度值、风向风速值经无线消防网关，打包发送至报警主机。以无线消防探测器Dl为例，其烟雾浓度值为Mdl，风向风速值分别为P dl、Sdl。以此类推，此时无线消防探测器Df D3所获取实际烟雾浓度阵列为[Mdl，Md2, Md3] 0
[0030]对火源可能分布区域进行网格划分，网格划分的疏密程度决定最终火源定位算法的精度。如图5所示，在本实施例中将火源可能分布区域划分为18个网格:GrG18。完成网格划分后，计算并获取网格中心位置坐标。以网格Gl为例，其网格中心位置坐标为(xgl，ygl)。
[0031]将所确定网格中心点分别设定为假象火源所在位置，并根据高斯烟羽模型计算火源可能分布区域内无线消防探测器DfD3所在位置坐标的假想烟雾浓度值。以网格Gl为例，已知网格Gl中心点位置坐标(xgl，ygl)，无线消防探测器Dl位置坐标(xdl，ydl)，无线消防探测器Dl所在位置风向风速值分别为Pdl ,Sdlo根据高斯烟羽模型，可计算得到当火源位置为网格Gl中心点时，无线消防探测器Dl所在位置的假想烟雾浓度值Mgl，dl。完成探测器Dl所在位置的假想烟雾浓度值Mgl，dl计算后，分别计算无线消防探测器D2、D3的假象烟雾浓度值&2，(12、1^，(13，并由此组成网格61的假想烟雾浓度值序列[Mgl，dl，Mg2jd2, Mg3jd3J0
[0032]依照求解网格Gl的假想烟雾浓度值序列[Mgl，dl，Mg2，d2，Mg3，d3]的方法，分别求解其它网格中心(G2Y18)的假想烟雾浓度值序列。将各个网格假想烟雾浓度值序列与探测器DfD3所测得实际烟雾浓度值阵列[Mdl，Md2, Md3]进行比对，选取差异最小的一组，则此组所对应网格即为火源所在位置。
[0033]所述无线网关通过与无线消防探测器建立连接，获取包含烟雾浓度值、风向风速值在内的报警信息。无线网关通过RS485数据总线与报警主机相连，并将无线消防探测器收集的报警信息转发至报警主机。所述无线网关在通讯距离允许范围内，既可与装置内无线消防探测器节点直接通讯，也可通过多跳方式与远端的无线消防探测器节点建立通讯。
[0034]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种分布式消防报警及火源定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤， 1)在每个被监控区域内均设置无线消防探测器，该无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，其中风向风速传感器、烟雾传感器、声光报警模块、无线通讯模块均与控制器相连，风向风速传感器、烟雾传感器分别检测烟雾传感器所在位置处的风向风速值和烟雾浓度值，对于所测烟雾浓度值超出控制器预设的火灾判定阈值的烟雾传感器，控制器生成报警信息，报警信息触发声光报警模块发出声光信号，同时无线通讯模块将报警信息经过无线网关传送至报警主机； 2)报警主机将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机； 3)报警主机将火源可能分布区域作为一个整体进行网格划分，共划分为N个网格，分别将第一到第N个网格的中心点作为假想火源位置，在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于M个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、各烟雾传感器位置坐标、各烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一组的各烟雾传感器的烟雾浓度值；继续分别计算以第二到第N个网格中心点作为假想火源位置时，根据第二到第N个网格中心点坐标，M个烟雾传感器的位置坐标、风向风速值，基于高斯烟羽模型，分别计算得到第二到第N组各烟雾传感器的烟雾浓度值；将计算得到的该M个烟雾传感器的共N组烟雾浓度值与该M个烟雾传感器测得的实际烟雾浓度值相对比，差异值最小的一组计算值，其对应的网格为火源所在位置。
2.根据权利要求1所述的分布式消防报警及火源定位方法，其特征在于，所述步骤3)中在以第一个网格的中心点作为假想火源位置时，对于第一个烟雾传感器，根据第一个网格中心点位置坐标、第一个烟雾传感器位置坐标、第一个烟雾传感器所在位置处的风向风速值，基于高斯烟羽模型，计算得到第一个烟雾传感器的烟雾浓度值；使用同样方法分别计算第二个到第M个烟雾传感器的烟雾浓度值。
3.根据权利要求1所述的分布式消防报警及火源定位方法，其特征在于，所述报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器。
4.一种分布式消防报警及火源定位装置，其特征在于，该装置包括，在每个被监控区域内设置无线消防探测器，无线网关，报警主机，无线消防探测器通过无线网关与报警主机连接; 所述无线消防探测器包括风向风速传感器、烟雾传感器、控制器、声光报警模块、无线通讯模块，所述风向风速传感器、烟雾传感器均与控制器相连，风向风速传感器、烟雾传感器分别用于检测烟雾传感器所在位置处的风向风速值和烟雾浓度值，所述声光报警模块与控制器连接，用于接收控制器的报警信息并发出声光信号；所述无线通讯模块与控制器连接，用于将控制器生成的报警信息经过无线网关传送至报警主机；所述报警主机用于将引发报警的烟雾传感器所在区域及其相邻M个烟雾传感器所在区域设置为火源可能分布区域，报警主机将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器，火源可能分布区域内的无线消防探测器将其烟雾探测器所在处的烟雾浓度值、风向风速值通过无线网关传送给报警主机。
5.根据权利要求4所述的分布式消防报警及火源定位装置，其特征在于，所述报警主机基于泛洪协议将报警信息广播至火源可能分布区域内的无线消防探测器。
6.根据权利要求4所述的分布式消防报警及火源定位装置，其特征在于，所述声光报警模块包括蜂鸣器、LED报警指示灯，当声光报警模块被控制器触发时，蜂鸣器处于激发状态，发出持续高分贝声音报警，LED报警指示灯呈高频闪烁状态。
【文档编号】G08B25/10GK104167073SQ201410426631
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】李文锋, 符修文 申请人:武汉理工大学