高危油气化工场所智能火灾预警系统的制作方法

本实用新型涉及火灾预警系统，具体涉及高危油气化工场所智能火灾预警系统。

背景技术：

随着社会的发展，目前高危工业场所不断增加，例如化工厂、油气田作业区、烟花制作厂、加油站等等不断增加和扩大，当它们处于人口密集的地方或者附近时，一旦发生火灾事故，将会造成巨大的人员伤亡、财产损失和环境污染。比如2015年8月12日，天津海滨新区的化工危险品仓库发生特大爆炸事件，造成了165人遇难，798人受伤，直接经济损失68.66亿元等严重后果。

目前，多数高危化工场所依然采用较为传统的烟雾预警、以及基于监控视频的图像预警。烟雾预警是通过烟雾传感器监测周围环境中是否存在超标的烟雾粒子来实现的；图像预警是通过图像处理算法来识别视频帧中是否存在烟雾或者火焰来实现的。

对于空间较大的场所，等到燃烧产生的烟雾被烟雾传感器或者图像识别系统检测到时，火势可能已经很大。此外，上述两种方式都是一种开关量检测，不能实时反映被检测物体的温度信息以及温度变化趋势，然而这两点都是火灾发生前最直接，最有价值的状态信息。

一般烟雾预警系统多采用总线方式互联，因而在监测节点的部署灵活性方面存在一定的缺陷。而图像预警系统，监测节点一般只能部署在光线较为理想的区域，因此在预警系统的部署方面，上述两种方案都具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的危油气化工场所智能火灾预警系统能通过红外阵列传感器时刻采集监测区域的温度信息，并通过监测的温度信息对火灾情况进行预警。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种高危油气化工场所智能火灾预警系统，其包括ZigBee协调器及与ZigBee协调器进行通信的上位机；ZigBee协调器与至少一个ZigBee路由节点进行通信，每一个ZigBee路由节点与至少一个ZigBee终端节点进行通信；ZigBee终端节点包括第一微处理器，第一微处理器分别与第一ZigBee模组和红外线阵列传感器连接，第一稳压电路的输入端与外部电源连接，其输出端分别与第一微处理器、第一ZigBee模组和红外线阵列传感器连接。

进一步地，第一稳压电路分别为第一微处理器、红外线阵列传感器、第一ZigBee模组输出5V和2.6V电压。

进一步地，ZigBee协调器包括第二稳压电路、第二ZigBee模组和与上位机通过RS485总线连接的第二微处理器，第二ZigBee模组分别与第一ZigBee模组和第二微处理器进行通信；第二稳压电路的输入端与外部电源连接，其输出端分别与第二微处理器、第二ZigBee模组连接。

进一步地，ZigBee路由节点包括相互连接的第三稳压电路和第三ZigBee模组，第三ZigBee模组分别与第一ZigBee模组和第二ZigBee模组进行通信。

进一步地，高危油气化工场所智能火灾预警系统还包括远程监控终端，远程监控终端通过服务器与上位机进行通信。

进一步地，上位机还与消防联防系统进行通信。

本实用新型的有益效果为：红外线阵列传感器能够实时监测其视场范围内的温度信息，第一ZigBee模组并以一定的频率向ZigBee路由节点上传环境的温度信息，当第一微处理器检测到其安装场所的环境温度达到预设温度阈值时，其控制第一ZigBee模组立即上传ZigBee终端节点所采集的所有温度信息，通过这种方式，可以让管理人员随时掌握监测环境的温度变化情况，当温度呈连续上升趋势且达到一定阈值时及时对监测场所进行排查，可避免火灾的发生。

附图说明

图1为高危油气化工场所智能火灾预警系统的原理框图。

图2为ZigBee终端节点的原理框图。

图3为ZigBee协调器的原理框图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

参考图1，图1示出了高危油气化工场所智能火灾预警系统，其包括ZigBee协调器及与ZigBee协调器进行通信的上位机；优选ZigBee协调器通过RS485总线与上位机进行通信，以将各个ZigBee路由节点的信息上传至上位机。

实施时，上位机还可以与消防联防系统进行通信，这样当监测场所的温度一旦超过预设温度阈值，安全状态标志置位，可以调用火灾消防联防系统对监测场所进行降温，以达到预防火灾的目的。当出现火灾时，也可以调用火灾消防联防系统及时地对监测场所进行灭火。

ZigBee协调器与至少一个ZigBee路由节点进行通信，每一个ZigBee路由节点与至少一个ZigBee终端节点进行通信。在使用时，监测场所的每一分区内都安装有一个ZigBee路由节点及至少一个与ZigBee路由节点通信的ZigBee终端节点，这样可以确保监测场所的全方位覆盖。

在进行信号传输时，通过ZigBee协议栈将各个ZigBee路由节点和相应ZigBee终端节点无线互联，然后再将各个ZigBee路由节点与ZigBee协调器互联，实现组网。

在此物联网下ZigBee终端节点通过各自的父节点(ZigBee路由节点)将信息上传ZigBee协调器，ZigBee协调器再通过RS485总线将信息传递至上位机。同时，上位机通过ZigBee协调器可将信息广播至各个ZigBee终端节点。通过上述方式可以实现网内信息的互通，以及上位机对各个ZigBee终端节点的定位(在组网完成时，各个节点的位置信息已被录入上位机系统)。

如图2所示，在实施时，本方案优选ZigBee终端节点包括第一微处理器(第一微处理器选用KEA128单片机)，第一微处理器分别与第一ZigBee模组和红外线阵列传感器连接，第一稳压电路的输入端与外部电源连接，其输出端分别与第一微处理器、第一ZigBee模组和红外线阵列传感器连接。

其中，红外线阵列传感器可以选用MLX90621红外阵列传感器，该传感器是一款分辨率为16*4红外阵列传感器，其视场范围可选60°×15°、40°×10°、100°×25°，在ZigBee终端节点里根据被测物体所需视场的大小，采用多个红外线阵列传感器视场拼接的方式，可以得到理想的测量视场。该款红外阵列传感相比于红外热成像仪具有经济高效的特点，能够实时、非接触地监测被测物体的温度信息。

为了保证第一微处理器、红外线阵列传感器、第一ZigBee模组稳定地工作，本方案优选第一稳压电路以MP2451和AMS1117-ADJ为核心,其分别为第一稳压电路分别为第一微处理器、红外线阵列传感器、第一ZigBee模组输出5V和2.6V电压。

在进行监测场所的监测时，MLX90621红外阵列传感器组将非接触、实时地获取被测物体的实时温度信息，并存储于MLX90621内部随机动态存储器(RAM)。

之后，第一微处理器通过IIC读取MLX90621的温度信息，并以温度变化趋势、最高温度以及平均温度等作为状态量，推测出监测视场内是否有发生火灾的可能。

在监测过程中，正常状态下，ZigBee终端节点会以一定的频率向上位机上传所有状态变量，而当安全状态标志置位时，ZigBee终端节点将立刻上传其所有状态变量(红外阵列传感器采集的最高像素点温度、平均温度、温度梯度)。

本方案中的ZigBee路由节点包括相互连接的第三稳压电路和第三ZigBee模组，第三ZigBee模组分别与第一ZigBee模组和第二ZigBee模组进行通信。ZigBee路由节点主要起中继作用，通过第三ZigBee模组将各个ZigBee终端节点上传的信息转接至ZigBee协调器，通过这种方式可以增加系统的无线通讯距离，以及方便系统布局。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，ZigBee协调器包括第二稳压电路(第二稳压电路以MP2451+AMS1117-3.3为核心)、第二ZigBee模组和与上位机通过RS485总线连接的第二微处理器，第二ZigBee模组分别与第一ZigBee模组和第二微处理器进行通信；第二稳压电路的输入端与外部电源连接，其输出端分别与第二微处理器、第二ZigBee模组连接。

其中，第一ZigBee模组、第二ZigBee模组和第三ZigBee模组均选用的是700Mhz频段的ZigBee模组，其型号可以为ATZGB-780S5；第二微处理器也可以为KEA128单片机，第二稳压模块为第二微处理器、第二ZigBee模组分别提供5V和3.3V的电压。

为了方便管理人员实时掌握监测场所的信息，本方案优选高危油气化工场所智能火灾预警系统还包括远程监控终端，远程监控终端通过服务器与上位机进行通信，这样设置后，管理人员可以通过远程监控终端了解监测场所的具体情况。本方案提到的上位机和服务器都为计算机，远程监控终端可以为手机，也可以为电脑。

上位机接收到所有ZigBee终端节点的状态信息后，通过通过其内部安装的现有软件采用图形化界面以及曲线实时的显示各个ZigBee终端节点的状态，此外，上位机通过因特网可将检测信息上传至服务器以供各个远程监控终端使用。当发生火灾预警时，上位机会及时反馈信息给消防联动系统，以采取必要的预防措施。