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

從發(fā)展過(guò)程來(lái)看，消防報(bào)警系統(tǒng)大體可分為多線型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、總線型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和智能型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)三個(gè)階段_。其技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)智能化，信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)化，報(bào)警控制自動(dòng)化，技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。目前，國(guó)內(nèi)外有許多類型的智能化自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其中大部分因造價(jià)高或安裝調(diào)試等因素限制只應(yīng)用到部分重點(diǎn)場(chǎng)所和建筑物。而無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)具有隱蔽性好，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。以此，開(kāi)發(fā)智能化無(wú)線火災(zāi)實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值?；馂?zāi)的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要將解決三個(gè)方面的問(wèn)題：一是通過(guò)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)判斷是否有火災(zāi)發(fā)生；二是檢測(cè)到的信號(hào)如何保證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行無(wú)線傳輸；三是采集到的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息進(jìn)行分析處理實(shí)施準(zhǔn)確報(bào)警和起火點(diǎn)定位。

1火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與傳感技術(shù)研究

針對(duì)火災(zāi)的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)所要解決的三個(gè)問(wèn)題，首要問(wèn)題是如何通過(guò)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確地判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。實(shí)質(zhì)是通過(guò)哪種傳感器采集什么物理量來(lái)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(huì)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(cè)參量實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。煙霧傳感器種類繁多，從檢測(cè)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(shì)型氣體傳感器等。

通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體、固體電解質(zhì)等6種煙霧傳感器進(jìn)行性價(jià)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(jìn)行煙霧測(cè)量，主光束通過(guò)測(cè)量元件內(nèi)的目標(biāo)煙霧，參考光束通過(guò)比較元件內(nèi)的參考煙霧。在測(cè)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(cè)器測(cè)量，產(chǎn)生一個(gè)正比于目標(biāo)煙霧濃度的差分信號(hào)。非擴(kuò)散式紅外探測(cè)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(kuò)散和損耗被記錄下來(lái)。不同的煙霧吸收不同波長(zhǎng)的IR，所以傳感器根據(jù)目標(biāo)煙霧而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測(cè)量CO和CO、冷凍劑煙霧和一些易燃?xì)?。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F(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(cè)量碳?xì)浠衔?，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(biāo)煙霧的影響。本系統(tǒng)具體選用的是符合GB50116—98標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器保護(hù)面積為60rrf的光電煙霧探測(cè)器模塊。而溫度傳感器選用測(cè)溫范圍一55℃～+125℃，測(cè)溫分辨率0．5℃的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。通過(guò)兩類傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)環(huán)境的煙霧濃度和溫度。檢測(cè)到的煙霧濃度和溫度兩個(gè)技術(shù)參數(shù)后，對(duì)于是否有火災(zāi)發(fā)生，采用單片機(jī)為最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和處理。煙霧信號(hào)采集電路將煙霧濃度信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)。單片機(jī)內(nèi)部白帶的AD將從煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并對(duì)此處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值(即報(bào)警限)，若大于則單片機(jī)控制射頻模塊向主機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，反之則為正常狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)主控單片機(jī)要求，綜合考慮選擇STC12C5A16S2單片機(jī)。煙霧濃度測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問(wèn)題是難題之一。由于終端供電電源抖動(dòng)和外界干擾對(duì)采樣系統(tǒng)造成影響。針對(duì)測(cè)定煙霧濃度時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的抖動(dòng)、尖峰等問(wèn)題，硬件設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)測(cè)定值的影響。

2火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)的無(wú)線傳輸與通信技術(shù)研究

本系統(tǒng)基于無(wú)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(jì)采用分布式控制的思想，將硬件系統(tǒng)規(guī)劃為多路檢測(cè)終端和集中控制主機(jī)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(jī)對(duì)應(yīng)多路檢測(cè)終端的一對(duì)多無(wú)線通信系統(tǒng)。這樣既可以節(jié)省硬件資源又可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)終端數(shù)量按用戶需求而隨意增減。單路檢測(cè)終端具有環(huán)境狀態(tài)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線收發(fā)三大功能。集中控制主機(jī)以中控單元為核心具有儀器操控、無(wú)線收發(fā)、報(bào)警指示、遠(yuǎn)程控制及工作狀態(tài)指示等功能。無(wú)線通信模塊采用工作于2．4GHz～2．5GHzISM頻段并融合了增強(qiáng)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(duì)多的工作模式下，如何實(shí)現(xiàn)有序通信是系統(tǒng)設(shè)計(jì)面l臨的一大技術(shù)難題。因?yàn)槎嗦方K端無(wú)線發(fā)射為同一個(gè)頻率，若同時(shí)發(fā)射自然會(huì)引起主機(jī)接收時(shí)信道堵塞。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)采用群發(fā)單收的方法可以避免這個(gè)問(wèn)題，核心是通過(guò)軟件通信協(xié)議的設(shè)定確保通信暢通。傳輸數(shù)據(jù)時(shí)主機(jī)是一對(duì)多廣播式，終端向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)則為一對(duì)一，這樣不會(huì)發(fā)生信道的堵塞現(xiàn)象。雖然不能完成嚴(yán)格的同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，但是采用這種方法后，接受兩個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔可以控制在毫秒量級(jí)上，等同于一對(duì)多的同時(shí)接受，完全可以滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)硬件組成中，其內(nèi)核是中控單元。一方面它要控制無(wú)線收發(fā)模塊以群發(fā)單收的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)多路檢測(cè)終端狀態(tài)的巡檢；另一方面要對(duì)巡檢信號(hào)處理的同時(shí)負(fù)責(zé)人機(jī)交互和遠(yuǎn)程控制。這就需要單片機(jī)有較快的運(yùn)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(chǔ)器，豐富的增強(qiáng)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(jī)交換模組，通過(guò)串口連接一個(gè)240320分辨率彩色液晶屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互彩色界面顯示如圖2所示。報(bào)警指示采用災(zāi)情報(bào)警模塊，選用專用閃光報(bào)警燈和警笛，當(dāng)煙霧濃度超過(guò)報(bào)警或人為按下報(bào)警按鈕時(shí)，聲光報(bào)警觸發(fā)使得紅色報(bào)警燈閃爍并伴有警笛鳴響，需要人工解除聲光報(bào)警。

4結(jié)論

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