基于Zigbee 的高校学生宿舍火灾预警应急系统设计

2019-02-13潘毅

数字通信世界 2019年5期

潘毅

（岳阳职业技术学院，岳阳 414000）

在实际发展过程中，各大高校在预防火灾以及火灾处理上做了很多工作，如定期组织学生进行消防演练、用电器的使用限制等等，但取得的效果却是微乎其微。学生在生活过程中缺乏一些生活经验，往往会将一些火灾隐患忽略，而且宿舍管理人员也不可能随时进行火情查看。为此，人们将Zigbee 应用到高校学生宿舍应急系统设计之中，为火灾预防和处理提供了良好条件。

1 系统总体设计

1.1 Zigbee 无线网络拓扑结构

Zigbee 技术隶属于无线通讯技术领域，具备低复杂度、低成本以及高速率等特点，应用范围十分广泛。在Zigbee 网络之中，常见的有三种设备，即协调器、路由器和终端节点。另外，Zigbee 在应用过程中也会以各个独立工作节点为依托，并用过无线通信组成星形和网状网络，为后续工作开展提供基础条件。

1.2 系统的拓扑结构

为了更好的实现高校学生公寓安全管理，在系统拓扑结构设计上，需要做到其传输性能的有效保证，该系统结构主要以树形簇结构为主，信号传输效果极佳。不同楼层可以被当做是一个分支簇，Zigbee 路由节点可以设置在每一楼层的楼道内。之后，还要在各个房间之中设置路由节点，并确保终端节点覆盖整个学生公寓，在内这些节点的作用下，数据收集和命令执行工作流程将会更加完善，并在公寓房间中安装为温度传感器等装置，确保人们可以对公寓实际环境进行了解。除此之外，每个公寓内部还会装有一项特殊装置，实现对电源的有效控制，该装置名称为Zigbee 控制继电器模板。总的来说，在该模板作用下，所有路由节点和协调器将会成为一个整体，避免下相关事故出现。

1.3 各部分功能情况

首先，由于整个Zigbee 网络在自身组成上具备很强的复杂性特点，除了无线通讯模块和传感器之外，还会设计很多其他内容。在这之中，传感器主要进行区域信息采集工作，如是否存在人员出入等等。而Zigbee 模块还能实现对上层管理系统命令的有效接收，并对所有部件实施控制操作，在火灾面前，可以确保应急反应措施实施不会受到任何阻碍。另外，人们还会在房间之中设置不同的终端节点，如烟雾传感器节点，温度出传感器节点等等。这些终端节点会将各自信息通过路由器向协调器进行传递，让数据可以借助于串口帮助，最终传递至管理中心。其次，管理中心的主要工作任务就是做好数据处理工作，尽快确定火灾的实际发展位置，从而对火情进行有效判断，根据实际情况选择合适的应急措施。最后，为了确保效果，可以将值班室之中的报警装置和管理中心设计成一个整体，管理中心的报警装置便会向管理人员发送报警信息[1]。

2 基于Zigbee 的火灾分级应急响应设计情况

2.1 一级火情应急处理

在火灾发生初期，火势并不凶猛，主要在其中一个宿舍内反应明显。此时，由于火灾点周围温度并不明显，相关物体表面状态以阴燃为主，进而生成了大量浓烟。当温度传感器所检测的温度在某一时间段内较高，甚至超出了标准值，则可以判断感宿舍为起火点，则该宿舍的报警装置将会启动，并探测是否有人员活动。与此同时，系统还会对具体的报警宿舍位置进行充分反应，这其中还包括实际人员信息等。除此之外，各个管理中心还会在值班室之中设计报警系统，让宿舍的指示灯亮起，这样一来，宿舍管理人员也可以在第一时间内确定起火位置，并进行灭火操作。如果此时刚好赶上值班室无人值班，学生也可以自行组织灭火，当风险结束之后关闭报警装置。

2.2 二级火情应急处理

如果管理中心在起火点检测上，只存在一处火情问题，但报警时间过长，值班室火情处理按键也没有得到反应，说明值班人此刻处于无人状态，此种情况之下，火情响应将会提升到2级。其次，如果起火点周围的烟气密度及温度过高时，证明火情已经开始向其他宿舍扩散，与之相对应的响应等级也会提升。为此，管理中心回将所有报警装置启动，并发出告警信息，将逃生通道和应急指示灯全部开启。除此之外，管理中心还会以短信形式通知各个宿舍管理人员，及时做好人员疏散和火灾控制工作。如果火情成功得到控制，管理中心便会将各项应急措施关闭，在后续做好信息记录工作。如果一段时间之后并未察觉到火情得到控制或者是处理，整个警示级别也会继续提升[2]。

2.3 三级火情应急处理

当多个宿舍的传感器信号出现时，证明火情的严重性极为紧迫，与之相对应的火情预警也会增长到三级。此时，管理系统会将逃生通道和指示灯打开，将起火地点绕开，确定出最佳的逃生路线，并将楼道很宿舍中所有的红外传感器开启，确定哪个位置有人。当火势极大时，管理中心还会自动拨打火警电话119，播放之前就录制好的声音，请求消防人员立即采取志愿措施。另外，管理中心还要将宿舍内部电源全部关闭，此时，楼内紧急视频监控系统也会处于运行状态，将相关视频图像上传到显示器上。通过此项操作，能够帮助学生迅速撤离火灾现场，为后续救援工作提供便利条件，降低学校产生的各项损失。通过上述应急响应，由于火情的不同，所采取的急救措施也不同，在降低学生心理恐慌的同时，还能维护学生的生命安全。