專利名稱：高層火災(zāi)智能定位語音報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高層火災(zāi)報警裝置，特別具有火災(zāi)發(fā)生時各樓層可第一時間自動語音播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層及注意事項的高層火災(zāi)智能定位語音報警裝置。
背景技術(shù)：
近年來，我國高層建筑火災(zāi)呈逐年上升趨勢，造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失觸目驚心?？v觀目前現(xiàn)有的火災(zāi)報警裝置主要側(cè)重于利用煙霧、濕度或溫度傳感器在第一時間自動發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行滅火的過程，還沒有關(guān)于火災(zāi)發(fā)生時所有樓層自動語音播報發(fā)生火災(zāi)的樓層以便通知所有現(xiàn)場人員及時逃生的報警裝置。其實高層火災(zāi)造成人員傷亡的主要原因往往是由于樓層過高，人員分散且相對封閉，現(xiàn)場人員無法第一時間獲得火災(zāi)發(fā)生的準(zhǔn)確信息，特別是火災(zāi)發(fā)生的樓層，造成逃生決策失誤，加之現(xiàn)代建筑很多裝修及裝飾材料都是易燃且劇毒，火勢蔓延非常迅猛，一旦貽誤時機(jī)，先熏后燒，很難逃生，解決這些問題已成為急需。發(fā)明的內(nèi)容克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在第一時間將火情信息傳輸給各樓層，自動控制各樓層語音單片機(jī)播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項，為樓內(nèi)人員的逃生贏得寶貴時間、降低人員傷亡的高層火災(zāi)智能定位語
音報警裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:高層火災(zāi)智能定位語音報警裝置包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、光電感煙火災(zāi)探測器及語音單片機(jī)。其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個協(xié)調(diào)器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設(shè)備，它們的通信方式是協(xié)調(diào)器與路由器之間、路由器與終端設(shè)備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調(diào)器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后每個終端設(shè)備分別與火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)相連，采用C語言軟件編程實現(xiàn)火災(zāi)探測器判定出火災(zāi)發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設(shè)備，將發(fā)生火災(zāi)的樓層標(biāo)識通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其它樓層的終端設(shè)備，自動啟動各樓層語音單片機(jī)，在第一時間播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點:當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，該裝置將通過火災(zāi)探測器自動判斷火災(zāi)的發(fā)生，然后利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在第一時間傳輸給各樓層終端設(shè)備，自動控制各樓層語音單片機(jī)播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項，可以讓人們更快做出反應(yīng)、選擇更合理的逃生方式，為樓內(nèi)人員的逃生贏得寶貴時間，由此可大大降低高層火災(zāi)中的人員傷亡、最大程度地保護(hù)人們的生命安全。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖2是基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖3是CC2531控制器電路圖；圖4是JTY-GD-DG311型光電感煙火災(zāi)探測器電結(jié)構(gòu)框圖；圖5是WT588D語音單片機(jī)電路圖；圖6是終端設(shè)備軟件流程圖。
具體實施例方式高層火災(zāi)智能定位語音報警裝置包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、光電感煙火災(zāi)探測器及語音單片機(jī)。其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個協(xié)調(diào)器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設(shè)備，它們的通信方式是協(xié)調(diào)器與路由器之間、路由器與終端設(shè)備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調(diào)器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后每個終端設(shè)備分別與火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)相連，采用C語言軟件編程實現(xiàn)火災(zāi)探測器判定出火災(zāi)發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設(shè)備，將發(fā)生火災(zāi)的樓層標(biāo)識通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其它樓層的終端設(shè)備，自動啟動各樓層語音單片機(jī)，在第一時間播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項。在圖1中，本發(fā)明的硬件模塊包括三大部分，分別是基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、JTY-GD-DG311型光電感煙火災(zāi)探測器及WT588D語音單片機(jī)。首先設(shè)計基于ZigBee技術(shù)的高層樓宇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中根據(jù)高層樓宇的結(jié)構(gòu)和規(guī)模，在樓宇的各個樓層布置合適數(shù)目的終端設(shè)備和路由器，全局設(shè)置一個協(xié)調(diào)器和一個監(jiān)測中心?；馂?zāi)探測器采用目前性能最好的JTY-GD-DG311型光電感煙火災(zāi)探測器，可實時探測其所在區(qū)域的煙霧情況，一旦現(xiàn)場煙霧濃度接近報警值，火災(zāi)探測器將判定火災(zāi)發(fā)生，立即啟動繼電器可輸出開關(guān)信號，喚醒該樓層的終端設(shè)備，將其所在樓層的標(biāo)識通過路由器傳送給其它樓層路由器，再由其它樓層路由器轉(zhuǎn)發(fā)至各樓層終端設(shè)備，各樓層終端設(shè)備根據(jù)獲得的具體樓層標(biāo)識在WT588D語音單片機(jī)上通過查表檢索出事先已經(jīng)存儲的該樓層火災(zāi)播報語音，多次播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層及逃生注意事項。與此同時監(jiān)測中心也會通過GPRS遠(yuǎn)程通信獲得來自協(xié)調(diào)器的火災(zāi)發(fā)生具體樓層信息，供物業(yè)人員及時撥打119報警，并采取相應(yīng)救火措施。在圖2中，本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括一個協(xié)調(diào)器、多個路由器和終端設(shè)備以及一個監(jiān)控中心，其中協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備均采用基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的射頻芯片CC2531控制器，可實現(xiàn)終端設(shè)備和路由器之間、路由器與協(xié)調(diào)器之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調(diào)器和監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的雙向無線通信技術(shù)，具有系統(tǒng)簡單、組網(wǎng)方式靈活、成本低、等待時間短等優(yōu)點。本裝置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用簇樹狀結(jié)構(gòu)拓?fù)?，既具有網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)可靠性高、覆蓋范圍大的優(yōu)點，又兼有星狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)電池壽命較長的優(yōu)點，因此更靈活、高效和可靠。在簇樹結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通過多跳的方式與協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信，當(dāng)路徑中中繼路由器發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)會自動尋找新的路由途徑，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。協(xié)調(diào)器是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點，每個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)只有一個協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器是全功能設(shè)備，它由專用消防電源供電。在傳輸過程中，它負(fù)責(zé)建立新的網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點以及存儲網(wǎng)絡(luò)信息等，特別是協(xié)調(diào)器通過GPRS遠(yuǎn)程傳輸直接向監(jiān)控中心匯報無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中終端設(shè)備的狀態(tài)，一旦發(fā)生火警，協(xié)調(diào)器也會立即將火災(zāi)發(fā)生的具體樓層向監(jiān)控中心報告。
路由器是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點，終端設(shè)備通過路由器中繼，最終與協(xié)調(diào)器相連。路由器中含有鄰近節(jié)點信息表和路由表，能夠?qū)ふ乙粭l較短的路徑將接收到的消息轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器或者目的節(jié)點。由于終端設(shè)備大部分時間休眠，因此路由器還要負(fù)責(zé)在終端設(shè)備休眠期間保存協(xié)調(diào)器發(fā)給終端設(shè)備的各種信息，待到終端設(shè)備休眠喚醒后立即將所保存的信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的終端設(shè)備。路由器是全功能設(shè)備，由專用消防電源供電，不休眠。終端設(shè)備是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點，大部分時間處于休眠狀態(tài)，在本發(fā)明中終端設(shè)備分別與火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)相連。在信息傳輸過程中，終端設(shè)備之間不能進(jìn)行通信，只能通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，路由器和路由器之間可以尋找最佳路徑直接通信，因此一旦某樓層火災(zāi)探測器判定火災(zāi)發(fā)生，將喚醒該樓層終端設(shè)備，將該樓層標(biāo)識通過該樓層路由器轉(zhuǎn)發(fā)至其它樓層路由器，最后由路由器轉(zhuǎn)發(fā)至其它樓層的終端設(shè)備，由終端設(shè)備控制語音單片機(jī)以樓層標(biāo)識為地址檢索語音播報內(nèi)容進(jìn)行語音播報。終端設(shè)備是精簡功能設(shè)備，由于大部分時間處于休眠狀態(tài)，因此采用蓄電池供電，可避免施工布線的麻煩。監(jiān)控中心是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一終端，采用GPRS通信與協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控，可以實時地了解整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并可對網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點下發(fā)安全策略。本網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控中心還能在第一時間獲得火災(zāi)發(fā)生的具體樓層信息，供物業(yè)人員采取相應(yīng)救火措施，今后還可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。在圖3中，CC2531控制器是TI公司推出的符合2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，它具有很好的接收靈敏度和魯棒性以及低功耗特性，可編程輸出功率高達(dá)4.5dBm,外部元件很少；結(jié)合RF收發(fā)器與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051微控制器的性能，具有32KB、64KB、128KB或256KB的在系統(tǒng)可編程閃存和8KB的RAM，且該RAM具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保護(hù)能力。在本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中CC2531控制器分別用于協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備，它們所涉及的電路連線和軟件編程有所不同，其中(1)CC2531作為終端設(shè)備時，外部連接語音報警模塊和火災(zāi)探測器，火災(zāi)探測器的輸出直接連接到CC2531的WARN-1N輸入引腳，當(dāng)火災(zāi)探測器判定火災(zāi)時，WARN-1N的輸入信號由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，可產(chǎn)生一個中斷觸發(fā)信號，喚醒CC2531控制器，將樓層標(biāo)識送至路由器，轉(zhuǎn)發(fā)至其他路由器和終端設(shè)備，各個終端設(shè)備CC2531控制器在語音單片機(jī)WT588D上以樓層標(biāo)識為地址檢索語音播報內(nèi)容并進(jìn)行播報。(2)CC2531控制器作為路由器和協(xié)調(diào)器時，它們的硬件連接完全相同，并無需任何外部連接，只是軟件內(nèi)核不同，可分別執(zhí)行路由器和協(xié)調(diào)器的功能。在圖4中，JTY-GD-DG311獨立型光電感煙火災(zāi)探測器是目前性能最好的火災(zāi)探測器成品，采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的光電傳感器，探測器自動檢測周圍環(huán)境中的煙霧濃度，并根據(jù)使用環(huán)境狀況進(jìn)行靈敏度自動補(bǔ)償。當(dāng)煙霧濃度接近報警值，探測器加快對煙霧濃度趨勢進(jìn)行智能運算，同時報警指示燈開始閃亮。若運算結(jié)果達(dá)到或超過報警值，探測器開始聲光報警，并啟動繼電器輸出開關(guān)信號，喚醒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備CC2531控制器。在圖5中，WT588D語音單片機(jī)是廣州唯創(chuàng)科技有限公司聯(lián)合臺灣華邦共同研發(fā)出來的集單片機(jī)和語音電路于一體的可編輯語音芯片，可以分段存儲語音信息，最多支持220段可控制地址位，本裝置事先將各樓層語音播報內(nèi)容存儲在WT588D語音單片機(jī)各分段中，各分段地址即為樓層標(biāo)識，220段完全可滿足任意高層樓宇的需求。當(dāng)終端設(shè)備收到路由器傳來的火災(zāi)具體樓層標(biāo)識時，將在WT588D語音單片機(jī)上以樓層標(biāo)識為地址通過查表檢索到與樓層標(biāo)識相對應(yīng)的語音播報內(nèi)容，多次播報火災(zāi)發(fā)生的具體位置，并給出逃生注意事項。語音報警系統(tǒng)采用0.5W/8Q喇叭進(jìn)行語音播報，配合方正暢聽及WT588Dvoicechip軟件，可實現(xiàn)清晰的語音播報，播音時間長短可人為設(shè)定。在圖6中，給出了本發(fā)明的終端設(shè)備實現(xiàn)必要功能的軟件流程圖。終端設(shè)備處于工作狀態(tài)時，首先自動設(shè)置系統(tǒng)時鐘、初始化I/O 口、設(shè)置外部中斷，并初始化射頻模塊、自動掃描網(wǎng)絡(luò)并選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)加入。然后終端設(shè)備進(jìn)入OSAL調(diào)度系統(tǒng)，OSAL是個小型的分時操作系統(tǒng)，會定時掃描任務(wù)狀態(tài)表，查看是否有任務(wù)需要執(zhí)行，若有任務(wù)需要執(zhí)行，OSAL會調(diào)用相應(yīng)的處理程序，處理相應(yīng)的任務(wù)。若無任務(wù)需要執(zhí)行，系統(tǒng)會設(shè)置睡眠定時器，進(jìn)入低功耗休眠模式。
權(quán)利要求
1.一種高層火災(zāi)自動定位語音報警裝置，包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、光電感煙火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)，其特征是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個協(xié)調(diào)器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設(shè)備，通信方式是協(xié)調(diào)器與路由器之間、路由器與終端設(shè)備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調(diào)器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后每個終端設(shè)備分別與火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)相連，采用C語言軟件編程實現(xiàn)火災(zāi)探測器判定出火災(zāi)發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設(shè)備，將發(fā)生火災(zāi)的樓層標(biāo)識通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其它樓層的終端設(shè)備，自動啟動各樓層語音單片機(jī)，在第一時間播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高層火災(zāi)自動定位語音報警裝置，其特征是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備均采用CC2531控制器，其中CC2531作為終端設(shè)備時，夕卜部連接語音報警模塊和火災(zāi)探測器，火災(zāi)探測器的輸出直接連接到CC2531的WARN-1N輸入引腳，當(dāng)火災(zāi)探測器判定火災(zāi)時，WARN-1N的輸入信號由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，可產(chǎn)生一個中斷觸發(fā)信號，喚醒CC2531控制器，將樓層標(biāo)識送至路由器，轉(zhuǎn)發(fā)至其他路由器和終端設(shè)備，各個終端設(shè)備CC2531控制器在語音單片機(jī)WT588D上以樓層標(biāo)識為地址檢索語音播報內(nèi)容并進(jìn)行播報，CC2531控制器作為路由器和協(xié)調(diào)器時，它們的硬件連接完全相同，并無需任何外部連接，只是軟件內(nèi)核不同，可分別執(zhí)行路由器和協(xié)調(diào)器的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高層火災(zāi)自動定位語音報警裝置，其特征是:語音報警采用揚(yáng)聲器進(jìn)行語音播報，預(yù)先將每個樓層的語音播報內(nèi)容存儲在語音單片機(jī)中，在收到火災(zāi)發(fā)生樓層標(biāo)識時，語音單片機(jī)將檢索該樓層標(biāo)識對應(yīng)的播報內(nèi)容，通過揚(yáng)聲器播報相應(yīng)的具體樓層數(shù)和逃生注意事項。
全文摘要
一種高層火災(zāi)智能定位語音報警裝置，包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、火災(zāi)探測器及語音單片機(jī)。其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個協(xié)調(diào)器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設(shè)備，協(xié)調(diào)器與路由器之間、路由器與終端設(shè)備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調(diào)器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，每個終端設(shè)備分別與火災(zāi)探測器和語音單片機(jī)相連，火災(zāi)探測器判定出火災(zāi)發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設(shè)備，將發(fā)生火災(zāi)的樓層標(biāo)識通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其它樓層的終端設(shè)備，自動啟動各樓層語音單片機(jī)，在第一時間播報火災(zāi)發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項，為樓內(nèi)人員的逃生贏得寶貴時間，降低火災(zāi)中的人員傷亡，可廣泛用于作為高層住宅、寫字樓、賓館、飯店的火災(zāi)報警裝置。
文檔編號G08B17/10GK103164921SQ201110427469
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者孫翊文, 畢曉君, 侯長波 申請人:孫翊文