專利名稱：高層火災智能定位語音報警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種高層火災報警裝置，特別具有火災發(fā)生時各樓層可第一時間自動語音播報火災發(fā)生的具體樓層及注意事項的高層火災智能定位語音報警裝置。
背景技術：
近年來，我國高層建筑火災呈逐年上升趨勢，造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失觸目驚心?？v觀目前現(xiàn)有的火災報警裝置主要側重于利用煙霧、濕度或溫度傳感器在第一時間自動發(fā)現(xiàn)火災并進行滅火的過程，還沒有關于火災發(fā)生時所有樓層自動語音播報發(fā)生火災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發(fā)生的準確信息，特別是火災發(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，先熏后燒，很難逃生，解決這些問題已成為急需。 實用新型的內容克服現(xiàn)有技術的不足，提供ー種當高層建筑發(fā)生火災時，利用無線傳感器網(wǎng)絡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播報火災發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項，為樓內人員的逃生贏得寶貴時間、降低人員傷亡的高層火災智能定位語
音報警裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是高層火災智能定位語音報警裝置包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡、光電感煙火災探測器及語音單片機，中無線傳感器網(wǎng)絡包括一個協(xié)調器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設備，它們的通信方式是協(xié)調器與路由器之間、路由器與終端設備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后每個終端設備分別與火災探測器和語音單片機相連，采用C語言軟件編程實現(xiàn)火災探測器判定出火災發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設備，將發(fā)生火災的樓層標識通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送給其它樓層的終端設備，自動啟動各樓層語音單片機，在第一時間播報火災發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項。本實用新型與現(xiàn)有技術相比有如下優(yōu)點當高層建筑發(fā)生火災時，該裝置將通過火災探測器自動判斷火災的發(fā)生，然后利用無線傳感器網(wǎng)絡在第一時間傳輸給各樓層終端設備，自動控制各樓層語音單片機播報火災發(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、選擇更合理的逃生方式，為樓內人員的逃生贏得寶貴時間，由此可大大降低高層火災中的人員傷亡、最大程度地保護人們的生命安全。

圖I是本實用新型的結構連接示意圖；圖2是基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡結構圖；[0010]圖3是CC2531控制器電路圖；圖4是JTY-GD-DG311型光電感煙火災探測器電結構框圖；圖5是WT588D語音單片機電路圖；圖6是終端設備軟件流程圖。
具體實施方式
高層火災智能定位語音報警裝置包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡、光電感煙火災探測器及語音單片機。其中無線傳感器網(wǎng)絡包括一個協(xié)調器和一個 監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設備，它們的通信方式是協(xié)調器與路由器之間、路由器與終端設備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后每個終端設備分別與火災探測器和語音單片機相連，采用C語言軟件編程實現(xiàn)火災探測器判定出火災發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設備，將發(fā)生火災的樓層標識通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送給其它樓層的終端設備，自動啟動各樓層語音單片機，在第一時間播報火災發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項。在圖I中，本實用新型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、JTY-GD-DG311型光電感煙火災探測器及WT588D語音單片機。首先設計基于ZigBee技術的高層樓宇無線傳感器網(wǎng)絡，其中根據(jù)高層樓宇的結構和規(guī)模，在樓宇的各個樓層布置合適數(shù)目的終端設備和路由器，全局設置ー個協(xié)調器和一個監(jiān)測中心。火災探測器采用目前性能最好的JTY-GD-DG311型光電感煙火災探測器，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，火災探測器將判定火災發(fā)生，立即啟動繼電器可輸出開關信號，喚醒該樓層的終端設備，將其所在樓層的標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發(fā)至各樓層終端設備，各樓層終端設備根據(jù)獲得的具體樓層標識在WT588D語音單片機上通過查表檢索出事先已經(jīng)存儲的該樓層火災播報語音，多次播報火災發(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遠程通信獲得來自協(xié)調器的火災發(fā)生具體樓層信息，供物業(yè)人員及時撥打119報警，并采取相應救火措施。在圖2中，本實用新型的無線傳感器網(wǎng)絡設備包括一個協(xié)調器、多個路由器和終端設備以及一個監(jiān)控中心，其中協(xié)調器、路由器、終端設備均采用基于ZigBee標準的射頻芯片CC2531控制器，可實現(xiàn)終端設備和路由器之間、路由器與協(xié)調器之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調器和監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信。ZigBee技術是ー種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的雙向無線通信技術，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)絡結構采用簇樹狀結構拓撲，既具有網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡可靠性高、覆蓋范圍大的優(yōu)點，又兼有星狀拓撲網(wǎng)絡電池壽命較長的優(yōu)點，因此更靈活、高效和可靠。在簇樹結構網(wǎng)絡中節(jié)點通過多跳的方式與協(xié)調器進行通信，當路徑中中繼路由器發(fā)生故障吋，網(wǎng)絡會自動尋找新的路由途徑，從而保證了網(wǎng)絡的健壯性。協(xié)調器是無線傳感器網(wǎng)絡中的匯聚節(jié)點，每個無線傳感器網(wǎng)絡只有一個協(xié)調器，協(xié)調器是全功能設備，它由專用消防電源供電。在傳輸過程中，它負責建立新的網(wǎng)絡、發(fā)送網(wǎng)絡信標、管理網(wǎng)絡中的節(jié)點以及存儲網(wǎng)絡信息等，特別是協(xié)調器通過GPRS遠程傳輸直接向監(jiān)控中心匯報無線傳感器網(wǎng)絡中終端設備的狀態(tài)，一旦發(fā)生火警，協(xié)調器也會立即將火災發(fā)生的具體樓層向監(jiān)控中心報告。[0018]路由器是無線傳感器網(wǎng)絡中的中繼節(jié)點，終端設備通過路由器中繼，最終與協(xié)調器相連。路由器中含有鄰近節(jié)點信息表和路由表，能夠尋找一條較短的路徑將接收到的消息轉發(fā)給下一跳路由器或者目的節(jié)點。由于終端設備大部分時間休眠，因此路由器還要負責在終端設備休眠期間保存協(xié)調器發(fā)給終端設備的各種信息，待到終端設備休眠喚醒后立即將所保存的信息轉發(fā)給相應的終端設備。路由器是全功能設備，由專用消防電源供電，不休眠。終端設備是無線傳感器網(wǎng)絡的終端節(jié)點，大部分時間處于休眠狀態(tài)，在本實用新型中終端設備分別與火災探測器和語音單片機相連。在信息傳輸過程中，終端設備之間不能進行通信，只能通過路由器轉發(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探測器判定火災發(fā)生，將喚醒該樓層終端設備，將該樓層標識通過該樓層路由器轉發(fā)至其它樓層路由器，最后由路由器轉發(fā)至其它樓層的終端設備，由終端設備控制語音單片機以樓層標識為地址檢索語音播報內容進行語音播報。終端設備是精簡功能設備，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)絡的另ー終端，采用GPRS通信與協(xié)調器之間進行遠程數(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)絡的狀態(tài)，并可對網(wǎng)絡中的任意節(jié)點下發(fā)安全策略。本網(wǎng)絡的監(jiān)控中心還能在第一時間獲得火災發(fā)生的具體樓層信息，供物業(yè)人員采取相應救火措施，今后還可以擴展網(wǎng)絡在其它領域的應用。在圖3中，CC2531控制器是TI公司推出的符合2. 4GHz IEEE 802. 15. 4標準的射頻收發(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4. 5dBm,外部元件很少；結合RF收發(fā)器與業(yè)界標準增強型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)保護能力。在本實用新型的無線傳感器網(wǎng)絡中CC2531控制器分別用于協(xié)調器、路由器和終端設備，它們所涉及的電路連線和軟件編程有所不同，其中(1)CC2531作為終端設備時，外部連接語音報警模塊和火災探測器，火災探測器的輸出直接連接到CC2531的WARN-IN輸入引腳，當火災探測器判定火災時，WARN-IN的輸入信號由低電平轉換為高電平，可產(chǎn)生ー個中斷觸發(fā)信號，喚醒CC2531控制器，將樓層標識送至路由器，轉發(fā)至其他路由器和終端設備，各個終端設備CC2531控制器在語音單片機WT588D上以樓層標識為地址檢索語音播報內容并進行播報。(2)CC2531控制器作為路由器和協(xié)調器時，它們的硬件連接完全相同，并無需任何外部連接，只是軟件內核不同，可分別執(zhí)行路由器和協(xié)調器的功能。在圖4中，JTY-GD-DG311獨立型光電感煙火災探測器是目前性能最好的火災探測器成品，采用特殊結構設計的光電傳感器，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)境狀況進行靈敏度自動補償。當煙霧濃度接近報警值，探測器加快對煙霧濃度趨勢進行智能運算，同時報警指示燈開始閃亮。若運算結果達到或超過報警值，探測器開始聲光報警，并啟動繼電器輸出開關信號，喚醒無線傳感器網(wǎng)絡的終端設備CC2531控制器。在圖5中，WT588D語音單片機是廣州唯創(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容存儲在WT588D語音單片機各分段中，各分段地址即為樓層標識，220段完全可滿足任意高層樓宇的需求。當終端設備收到路由器傳來的火災具體樓層標識時，將在WT588D語音單片機上以樓層標識為地址通過查表檢索到與樓層標識相對應的語音播報內容，多次播報火災發(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O. 5ff/8Q喇叭進行語音播報，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定。在圖6中，給出了本實用新型的終端設備實現(xiàn)必要功能的軟件流程圖。終端設備處于工作狀態(tài)時，首先自動設置系統(tǒng)時鐘、初始化I/o ロ、設置外部中斷，并初始化射頻模塊、自動掃描網(wǎng)絡并選擇適當?shù)木W(wǎng)絡加入。然后終端設備進入OSAL調度系統(tǒng)，OSAL是個 小型的分時操作系統(tǒng)，會定時掃描任務狀態(tài)表，查看是否有任務需要執(zhí)行，若有任務需要執(zhí)行，OSAL會調用相應的處理程序，處理相應的任務。若無任務需要執(zhí)行，系統(tǒng)會設置睡眠定時器，進入低功耗休眠模式。
權利要求1.ー種高層火災智能定位語音報警裝置，包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡、光電感煙火災探測器和語音單片機，其特征是無線傳感器網(wǎng)絡包括一個協(xié)調器和一個監(jiān)控中心，以及多個路由器和終端設備，通信方式是協(xié)調器與路由器之間、路由器與終端設備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，最后終端設備分別與火災探測器和語音單片機相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的高層火災自動位語音報警裝置，其特征是無線傳感器網(wǎng)絡中的協(xié)調器、路由器和終端設備均采用CC2531控制器。
3.根據(jù)權利要求I所述的高層火災自動定位語音報警裝置，其特征是語音報警采用揚聲器進行語音播報，預先將每個樓層的語音播報內容存儲在語音單片機中。
專利摘要一種高層火災智能定位語音報警裝置，包括基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡、火災探測器及語音單片機。其中無線傳感器網(wǎng)絡包括一個協(xié)調器和一個監(jiān)控中心以及多個路由器和終端設備，協(xié)調器與路由器之間、路由器與終端設備之間采用ZigBee協(xié)議無線通信，協(xié)調器與監(jiān)控中心之間采用GPRS無線通信，每個終端設備分別與火災探測器和語音單片機相連，火災探測器判定出火災發(fā)生時，喚醒處于休眠狀態(tài)的該樓層終端設備，將發(fā)生火災的樓層標識通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送給其它樓層的終端設備，自動啟動各樓層語音單片機，在第一時間播報火災發(fā)生的具體樓層和逃生注意事項，為樓內人員的逃生贏得寶貴時間，降低火災中的人員傷亡，可廣泛用于作為高層住宅、寫字樓、賓館、飯店的火災報警裝置。
文檔編號G08B25/10GK202454029SQ20112053399
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者侯長波, 孫翊文, 畢曉君 申請人:孫翊文