基于物聯網的消防應急疏散系統

火災是城市災害中一個突出方面，濟南消防器材，隨著科技的進步，現代建筑的自動化及智能化水平的提高,人們的安全意識不斷加強，對消防安全要求越來也越高[1]。物聯網技術逐漸成熟發展起來，并應用于各個行業，它向傳統住宅產業以及人們現代生活滲透成為一種必然結果[2-5]。隨著智能化住宅和智能小區近年來取得的快速發展，建立新一代智能化消防應屆疏散系統勢在必行[6-7]。

本文主要介紹基于物聯網的消防應急疏散系統的原理及應用。本系統是融合現代物聯網技術，通過設計各個子系統后，實現對火災的感知、處理以及對人員疏散，有效防止人員傷亡和國家財產損失。系統能夠實現在發生火災時做到安全的消防應急疏散功能，能夠對整個現場進行監控和實現統一管理。

2.消防安全融合物聯網技術

物聯網簡稱IOT（TheInternetofThings），它集合了射頻識別技術、傳感器技術、全球定位系統、互聯網技術等[9-10]。對消防安全系統中的每個監測對象進行編碼，將消防系統中的每個實體通過互聯網連接起來，實現監測實體之間的信息交換和通訊，并通過消防疏散系統實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理。

在建筑物火災中，消防應急安全疏散是指在火災煙氣、火焰熱等尚未危害人員生命的狀態之前，把建筑物種的所有人員通過設定的路線進行撤離，撤離到安全范圍內[11-13]。消防應急疏散設計是指在系統設定的火災條件之下，針對災害及疏散形式的預測，采取一系列防火措施保證人員的安全和防止國家財產的巨大損失。消防應急疏散系統提供多種疏散方式，保證在任何時間、任何位置的所有人員都能夠自由的進行疏散和人員的安全。消防應急疏散系統通過合理的疏散設計或改造減少火災給人員帶來的危險，提高火災中人員的安全性，提高消防工作的水平和效率。

建立消防應急疏散系統的目的是在火災發生時安全、準確、迅速地引導人員疏散[14]。通過各種不同的燈具和報警系統，使用消防應急疏散系統及時探測火勢信息并采用其中通訊方式，幫助人員在火災中逃生?，F在消防應急設備主要是以單體形式獨立存在的，因此在火災中指導人員逃生存在滯后現象[15],對于身在火災中的人員是極大地危害。因此建立新型消防應急疏散系統，實現統一管理成為必然趨勢。

基于物聯網的消防應急疏散系統，實現消防系統中的每個實體通過互聯網連接起來，每個監測實體之間能夠信息交換和通訊，對樓宇內的消防應急標志燈統一管理和監控，實時監控系統內的每個燈具，以及正常維護。并從實際建筑物的結構和環境出發，提出相應的火災應急疏散預案。樓宇消防應急疏散指標可以分為疏散指標、引導系統、疏散路線和管理措施四個方面。

3.基于物聯網的消防應急疏散系統的構成及功能

本系統采用計算機、通訊等技術將樓宇內的消防應急燈接入統一的物聯網通訊平臺。消防應急疏散系統由五個子系統構成，即火情感知、火情處理、火災救助、網絡與網關、后臺管理等子系統，主要組件包括：處理器，通訊路由設備，傳感器，消防應急標志燈具

各子系統設計如下：

（一）火情感知子系統：探測火焰并對火源進行定位。

火焰探測器：熱紅外傳感器+MCU+無線收發模塊

煙霧探測器：煙霧傳感器+MCU+無線收發模塊

溫濕度探測器：溫濕度傳感器+MCU+無線收發模塊

熱紅外視頻采集編碼器：紅外和視頻傳感器+DSP+寬帶無線發送模塊

上述各種探測器的定位功能（帶定位感知模塊）

（二）火情自動處理子系統：記錄火情、分析火勢、火情預警、火焰自動隔離。

火情記錄儀（火情黑匣子）：CPU+寬帶無線接收模塊+存儲器

火情警報器：MCU+無線收發模塊+警報蜂鳴器

火焰隔離卷閘門：控制器（MCU+無線收發模塊）+電動卷閘門

火情報警處理：根據感知子系統的數據分析進行短信報警（集成到GSM/3G無線模塊的智能網關里和外接短信modem）

火勢分析處理：火災現場火勢分析——前端（集成到智能網關里）或后端（后臺服務器完成）

（三）火災輔助救助子系統

強發光標簽：MCU+無線收發模塊+發光材料（地腳線或地面）

應急激光指示器：MCU+無線收發模塊+應急激光燈+語音模塊

穿透型激光燈：MCU+無線收發模塊+穿透型激光燈+語音模塊

逃生路線規劃算法：根據火情感知和火勢分析規劃逃生路線

（四）網絡與網關子系統

支持多種網絡接入的智能物聯網關：

IP方式：以太網/電力線/WiFi/GPRS/3G

非IP方式：433M/Bluetooth/Zigbee

異構網絡協議棧

核心算法集成：

火情報警處理算法

火勢分析處理算法

傳輸控制：

無縫傳輸與控制方法

報警控制

電動卷閘門控制

逃生路線指示控制

（五）后臺服務器子系統（傳感器數據收集、系統維護與管理）

MTalk協議：跨網傳輸

傳感器云Sensor-cloud：傳感器數據收集與管理

錄播服務器管理：數據管理與再現

本系統主要包括以上五部分火情感知、火情處理、火災救助、網絡與網關、后臺管理等子系統。