專利名稱：一種防火安全警示自救系統與方法
技術領域：
本發明涉及消防和安全應急技術領域，具體涉及一種防火安全警示自救系統與方法。
背景技術：
2010年11月15日上海靜安區膠州路7 號的一幢28層民宅發生嚴重火災。消防部門接警后立刻出動25個消防中隊、百余輛消防車投入滅火搶救行動，緊急疏散和救助了附近居民百余人。截至16日上午，火災已經導致53人遇難。目前，仍有70人正在醫院接受治療，其中17人傷勢嚴重。在這一次的火災當中，逃生者在樓道里頭只死亡了一個，消防人員最后救出了 160人，包括自己逃生的。幾乎剩下的死者全是在室內的，最觸目驚心的是，居然有一個2樓的三個人死在衛生間里頭，他要逃生是完全可以活下來的。假如，每戶人家有一個小裝置，在第一時間能夠向室內人員報警，告訴他們火警的情況和如何自救的指導，那么悲劇可能就會避免。
痛定思痛，警鐘長鳴。這場火災和其它已經發生的城市公共安全事件警示人們， 快速城鎮化過程中必須充分認識到各種潛在的巨大安全風險，一方面要科學地做好規劃布局，分散風險點以減少發生連鎖反應的概率；另一方面要切實做好高層建筑、老舊小區、城中村、廠中村等風險高度集聚點的安全防范工作，尤其要確保防災減災人力物力的充分配置，決不能因為這是“世界性難題”而無所作為。
目前三種情況①有消防和監控系統的基本是集中管理控制系統火災現場火警點與控制中心通信，集中報警；②簡單的消防設施設備在火災出現時無監測報警設備進行報警，靠火災現場人員去操作相關消防設備(如消防栓、水帶及滅火器等)，需要專業隊伍或專業知識的人員在現場；③一些老舊建筑特別是居民區的建筑，幾乎沒有消防設備，更沒有監測裝置。
即便有消防設施與系統的也存在不少缺陷，如200510011727. 0專利《無線消防監控報警系統》說明書第3頁15至第4頁4行所述“目前，國內大、中城市的絕大多數重點單位和部門均在其重點防火部位安裝有自動報警監控系統，用于本單位和部門的火警監控。 這類系統主要由火災探測傳感器和報警控制主機組成，探測傳感器包括煙感、溫感及煤氣探頭等探測設備，它們發布在各個火情監控點。當探測到火情時，探頭向控制主機發送報警信息，控制主機揚聲器發送聲音報警，由值班人員根據火情進行判斷和處理(撥打119消防指揮中心電話)。這類系統一般都局限在本單位內，且需人員值守，由人工向119消防指揮中心撥號，報警延遲時間較長。
根據本發明申請人對有關技術資料及專利文獻的查閱及檢索，迄今已有一些申報過專利的技術內容對上述監控系統作出了改進，如專利申請號為96120930的《防火自動警報通訊系統》、專利申請號為95M0285的《火警聯網自動報警裝置》、專利號為01106300的 《廣域智能化多媒體消防指揮系統》、申請號為00113958的《城市火警自動報警、處警網絡系統》。
但它們都是通過有線傳輸方式進行報警或人工報警，將報警信息發回中心，但在這樣的情況下，當有災情發生時，由于有線設備可能已經因為火災而損壞和人為的疏忽，往往不可以第一時間獲取報警信息，這樣會造成災情的嚴重性。”正如發明人在說明書第4頁 7至9行所述“無線消防監控報警系統利用移動通信網絡通過GPRS及GSM短信息兩種方式的傳輸渠道實現火警報警。”即為，將原來有線方式的系統改為GPRS及GSM短信息兩種方式的傳輸渠道實現火警報警的系統。
專利申請號為20091005384. 6《消防監控裝置的數據采集系統》第3頁20至23行所述“本發明的目的是提供一種新型的消防網絡監控數據采集系統，系統對各種消防的設備和各種現場總線接口的監控數據進行分析處理，生成統一的通信數據幀，上傳給上位監控主機。此發明解決了目前各消防設備或者總線組網后不能統一以一種標準的通信端口上傳數據給上位監控主機。”也是對原有的消防及監控設備進行改進，統一通信接口解決不同設備上傳數據的問題。
可見，上述兩個技術方案依然都是由現場監測傳感器到消防值班中心再到119消防部門的集中式信息系統模式，也就是說現有技術對消防監控系統技術狀況沒有實質性改觀。
本發明一方面針對上述技術缺陷提供一種實時、動態監測和指揮的多路徑分布式信息采集與發布系統，在改善現有系統的缺陷同時，可以及時發布指導救災和自救的實時信息，不僅可以實現現場外能夠了解現場的災情狀況，更重要的是每戶都能第一時間了解災情及救生的最佳方式。特別是對于每家每戶沒有災情及安全監測裝置與系統的大部分建筑，尤其是關系到千家萬戶普通百姓生命安全，卻都沒有消防監控系統的居民區，可以從本質上改變現有的防災、救災能力，實時自動進行監測、報警及讓每戶每人都能了解災情狀況和自身的處境，并及時動態指導自救。發明內容
目前，中國與全球一樣由于電器和燃氣的普及，消防設施的匱乏和缺陷，再加上老百姓消防和自救知識短缺，增加了火災的概率與風險。為了從本質上改變現有的防災、救災能力，本發明提供一種簡單實用、經濟有效的系統與方案，實現實時、動態監測和指揮的多路徑分布式信息采集與發布系統，實現實時自動逐戶進行監測、報警及讓每戶每人都能了解災情狀況和自身的處境，并及時動態指導自救。
本發明技術方案具體內容為，提出一種防火安全警示自救系統與方法是由多個可互連的單元信號監測警示器、傳感信號收發送器、便攜式救生信號器、信息處理中心單元、 公共通信網及其他通信終端和119消防部門與系統以及聯動的消防系統并通過握手協議和接力方式形成通信鏈路組成系統；其方法是，當傳感信號收發送器收到異常情況的感應信號時，發送給單元信號監測警示器，由單元信號監測警示器簽收信息后發出警示信息，并將相應異常信息發送給便攜式救生信號器和相鄰的單元信號監測警示器直至發送到信息處理中心單元，信息處理中心單元自動或人工通過公共通信網組成聯系119消防部門與系統并發出指揮及救生信息給各單元信號監測警示器和相應的便攜式救生信號器，便攜式救生信號器收到相應異常信息后，調出預存的救生指導信息或收到信息處理中心單元發出的救生指導信息，以圖文和語音方式及時按設置的時間節拍進行播放同時向預先設定的其他通信終端發出相應異常及警示信息。
提出的一種防火安全警示自救系統與方法中所述單元信號監測警示器由嵌入式單片微處理系統、存儲器、單元ID編碼器、通信路徑選擇器、時鐘電路、通信驅動模塊、語音生成器、I/O驅動模塊、模/數轉換電路、信息幀生成器、優先級判別器、電源供應器、總線、 無線收發器、室外單元通信接口、標準通信接口、操作面板、顯示器、語音播放器、指示燈以及傳感器組成；單元信號監測警示器按設定的時間節拍工作，先與相鄰單元信號監測警示器和相關配套裝置形成通信路徑并存于單元ID編碼器中，每次收到信號時查對單元ID編碼器中的ID編碼與路徑確認自己是收信人后，由優先級判別器按預先設置的分級處理方式進行報警與救生指導以及發送相應信息。其特征是單元信號監測警示器安裝完成并通電后，嵌入式單片微處理系統首先按程序設置進行初始化工作，并將人工或由信息處理中心單元自動設置的本單元信號監測警示器裝置ID編碼存儲在單元ID編碼器中，調用存儲器中預置的參數表相關信息，通過信息幀生成器生成聯絡信息幀，由通信驅動模塊分別經由無線收發器與相鄰節點單元信號監測警示器聯絡并存儲聯絡結果及相鄰節點單元信號監測警示器的ID編碼，再經由室外單元通信接口與室外相應單元信號監測警示器通信聯絡并保存相應數據和ID編碼，還通過無線收發器與便攜式救生信號器聯絡并保存相應信息及ID編碼在單元ID編碼器中；并且通過標準通信接口及公共通信網與其他通信終端聯絡， 建立通信路徑。其時間節拍是各裝置在工作時將每個任務周期至少分成監聽信號時間段和接收信號時間段、信息處理時間段、警示信息更新時間段、發送信息時間段，每個時間段根據其工作量設定相應的工作時間，而且相鄰單元的收發時間段是錯開的。
在一種防火安全警示自救系統與方法中所述傳感信號收發器由微處理器、存儲器、時鐘電路、電源供應器、標準通信接口、模/數轉換電路、無線收發器、警示器以及傳感器組成并與單元信號監測警示器以有線和無線方式連通；其工作方法是微處理器通過傳感器按設置時間節拍采集的相應信號及由模/數轉換電路轉換成數字信號，根據程序及預存的參數對比表和判別方法進行分析判別，發現信號異常時，存儲相應信息及時間信息并按設置的時間節拍發送相應信息，同時啟動警示器進行報警提示。
在一種防火安全警示自救系統與方法中所述便攜式救生信號器由嵌入式單片微處理器、存儲器、時鐘電路、電源管理供應器、信息幀生成器、模/數轉換電路、I/O驅動模塊、通信驅動模塊、總線、傳感器、鍵控器、顯示器及指示燈、語音電路及播放器、無線收發器、無線通信模塊及外接通信口組成，以無線方式與單元信號監測警示器、傳感信號收發器、信息處理中心單元以及通過公共通信網與其他通信終端相連。其工作方法是先與單元信號監測警示器建立通信路徑并預存與其他通信終端的通信路徑，按程序設置的方式定時由嵌入式單片微處理器通過模/數轉換電路和傳感器進行現場環境監測，發現異常信號或收到鍵控器發出呼救信號時，立即調出預案并發出警示信息，在災情發生時，根據傳感器的人體感應信號傳感器采集的信號判斷周邊是否有人，并將相應信息和通過單元信號監測警示器的ID編碼確定的位置信息一起發出；若現場有人，可以攜帶本便攜式救生信號器裝置逃生，在移動中，本便攜式救生信號器裝置在發出救生指導信息的同時按時間節拍接收經過地區的室外單元信號監測警示器的ID編碼信號，并隨時更新信息及時發送出去，收到的指揮信息將及時按時間節拍更新并播出。
在一種防火安全警示自救系統與方法中所述信息處理中心單元由嵌入式微計算機系統、指揮信息生成模塊、通信驅動模塊、存儲器、巡更信號生成器、樓況單元分布信息模塊、I/O驅動模塊電源、總線、消防聯動信號生成器及無線收發器、無線通信模塊、標準通信接口、指揮操控面板、顯示器、語音器組成；其工作方法是先檢查通信鏈路的連接路徑，由樓況單元分布信息模塊生成樓況單元分布狀況信息表，提示值班人員，嵌入式微計算機系統按指揮操控面板輸入的操控指令修改預置信息，調整鏈路節點單元之間的通信路徑，正常工作時，按設定的時間節拍進行巡更，以此檢查系統及各單元的運行狀態；通過樓況單元分布信息模塊動態生成顯示樓況單元分布及災情位置和災情狀況信息，發送相應的指揮信息和報警信息。
本發明一種防火安全警示自救系統與方法，其系統組成的特征是相對應每戶室內安裝的單元信號監測警示器再安裝一個室外單元信號監測警示器并通過無線收發器、室外單元通信接口及標準通信接口采用有線或無線方式連通，確保室外環境的有效監測同時也保證了雙路徑的構建。
本發明一種防火安全警示自救系統與方法的特征是所述傳感器為煙霧傳感器、人體感應信號傳感器、溫度傳感器、有害氣體傳感器以及其他安全信號傳感器的至少其中的兩種；所述其他通信終端為基于公共通信網的移動通信終端和有線通信固定終端，其公共通信網為公共電信商業通信網；所述聯動的消防系統為原有的消防系統與設施。
本發明一種防火安全警示自救系統與方法，其系統組成的特征是在系統安裝時， 人工按設定方式設置單元信號監測警示器的ID編碼并與所在房屋或區域位置的編號相關聯以及設置安裝一個以上的傳感信號收發器，當前單元信號監測警示器安裝正常后，再安裝下一節點單元，安裝完成并正常后設置與先前已經安裝單元信號監測警示器進行通信建立通信路徑，可以是有線和無線的至少一種方式保持信息連通的路徑并成為相鄰節點單元信號監測警示器，相鄰節點單元信號監測警示器的識別是通過設置的節點單元信號監測警示器的ID編碼或通過信息處理中心單元調整指定的節點單元信號監測警示器的ID編碼， 對于具有多個相鄰節點單元信號監測警示器的路徑選擇優先級順序由信息處理中心單元自動或人工設定。
本發明一種防火安全警示自救系統與方法，其系統運行和控制方法的特征是系統組成后，各單元信號監測警示器裝置在無感應或操控信號及收發信號和巡更時鐘信號時處于閑眠和等待狀態，當收到信息即遇到時鐘信號、感應信號和操控信號及無線收發信號時， 激活此相應單元信號監測警示器裝置，由此單元信號監測警示器裝置向配套的便攜式救生信號器以及相鄰的下一節點單元信號監測警示器發送相應信息直至信息處理中心單元，在此單元信號監測警示器向相鄰的下一節點單元信號監測警示器發送相應信息并收到相應簽收信息后，再讀取新的感應信號按預先設置的時間節拍實時發送相應信息，同時便攜式救生信號器收到相應信號后，以短信消息方式由通信驅動模塊及無線通信模塊通過公共通信網向信息處理中心單元及預先設置的其他通信終端發送相關信息；信息處理中心單元定時發送巡更信號，檢測和測試系統各單元信號監測警示器和配套裝置及信息路徑的正常狀態和可靠性，其定時巡更信號為周期性發送，周期間隔由信息處理中心單元設定。
本發明一種防火安全警示自救系統與方法所述通過握手協議和接力方式形成通信鏈路的特征是每個節點單元信號監測警示器在收到相鄰節點單元信號監測警示器信息時，發回一個按預先協議約定的格式及至少含有該單元信號監測警示器相應ID編碼內容的簽收信息，并向該單元信號監測警示器相鄰的下一節點單元信號監測警示器發送相應信息，以此繼續至信息處理中心單元，若單元信號監測警示器向相鄰的下一節點單元信號監測警示器發送相應信息后，在規定時間內沒有收到發回的簽收信息，則按順序選取在單元 ID編碼器中下一個路徑繼續發送相應信息，若一直無法連通單元信號監測警示器，則單元信號監測警示器通知便攜式救生信號器，由便攜式救生信號器以短信消息方式通過通信驅動模塊及無線通信模塊經過公共通信網向信息處理中心單元發送單元信號監測警示器存在故障或異常的報告信息，信息處理中心單元按設置時間節拍向單元信號監測警示器相鄰的下一節點單元信號監測警示器發出繼續鏈接或巡更的指令信息，同時安排對單元信號監測警示器進行檢測和現場處理。
本發明具有顯著的有益效果，主要歸納為
1.現有技術方案基本上都是基于由現場監測傳感器到消防值班中心，再到119消防部門，再到用戶的集中式信息系統模式，時效性差系統可靠性低，影響施救效果的嚴重缺陷，本發明技術方案從本質上改變了現有技術的上述缺陷，實現了實時、動態分布式監測信息采集和報警指揮的多路徑分布式信息發布，簡單易行，安全可靠。
2.本發明技術方案實現了分布式多路徑并行交互信息，及時、可靠發出報警信息和發布指導救災和自救的實時信息，不僅可以實現在現場外能夠了解現場內的災情狀況， 更重要的是每戶都能第一時間了解災情及救生的最佳方式，還可以根據收到的信息及時就近參與滅災行動，有效阻止災情擴大。
3.本發明技術方案有益效果特別是對于每家每戶沒有防災滅災系統及安全監測裝置的大部分建筑，能夠用極低成本實現有效的安全監測、報警以及在發生災情時，讓每戶每人都能了解災情狀況和自身的處境并及時動態指導自救。
4.本發明技術方案簡單實用、經濟有效，不僅是防火消防的有效信息系統，而且可以根據安裝的傳感器的不同功能，即可實現其他安防效果。
圖1是防火安全警示自救系統構建示意圖2是單元信號監測警示器功能原理框圖3是傳感信號收發器功能原理框圖4是便攜式救生信號器功能原理框圖5是信息處理中心單元功能原理框圖。
具體實施方式
作為實施例子，以消防監控系統為背景，結合附圖對一種防火安全警示系統與方法的具體實施方式
給予說明，但是，本發明的技術與方案不限于本實施例子給出的內容。
圖1是防火安全警示自救系統構建示意圖，從圖中可以看到，一種防火安全警示系統與方法是由多個可互連的單元信號監測警示器1、傳感信號收發送器2、便攜式救生信號器3、信息處理中心單元4、公共通信網5及其他通信終端6和119消防部門與系統7以及聯動消防系統8并通過握手協議即本例中設為接收信號方確認后發回一個簽收信息和接力方式即本例中按通信鏈路每個節點都是把確認的信息發送給相鄰的下一個節點形成至少一條通信鏈路并由此組成系統；其具體方法是，當傳感信號收發送器2收到異常情況的感應信號時，發送給單元信號監測警示器1，由單元信號監測警示器1簽收信息后發出警示信息，并將相應異常信息發送給便攜式救生信號器3和相鄰的單元信號監測警示器IN直至發送到信息處理中心單元4，信息處理中心單元4自動或人工通過公共通信網組成5聯系119消防部門與系統7并發出指揮及救生信息給各單元信號監測警示器IM和相應的便攜式救生信號器3M，便攜式救生信號器3收到相應異常信息后，調出預存的救生指導信息或收到信息處理中心單元4發出的救生指導信息，以圖文和語音方式及時按設置的時間節拍進行播放同時向預先設定的其他通信終端6發出相應異常及警示信息。
圖2是單元信號監測警示器功能原理框圖，參考圖2可知單元信號監測警示器1 由嵌入式單片微處理系統11、存儲器12、單元ID編碼器13、通信路徑選擇器14、時鐘電路 15、通信驅動模塊16、語音生成器17、I/O驅動模塊18、模/數轉換電路19、信息幀生成器 110、優先級判別器111、電源供應器112、總線113、無線收發器61、室外單元通信接口 62、標準通信接口 63、操作面板81、顯示器82、語音播放器83、指示燈84以及傳感器91組成；單元信號監測警示器1按設定的時間節拍工作，先與相鄰單元信號監測警示器IN和相關配套裝置形成通信路徑并存于單元ID編碼器13中，每次收到信號時查對單元ID編碼器13中的ID編碼與路徑確認自己是收信人后，由優先級判別器111按預先設置的分級處理方式進行報警與救生指導以及發送相應信息。其功能實現方式是，單元信號監測警示器1安裝完成并通電后，嵌入式單片微處理系統11首先按程序設置進行初始化工作，并將人工或由信息處理中心單元4自動設置的本單元信號監測警示器1裝置ID編碼存儲在單元ID編碼器 13中，調用存儲器12中預置的參數表相關信息，通過信息幀生成器110生成聯絡信息幀， 由通信驅動模塊16分別經由無線收發器61與相鄰節點單元信號監測警示器IN聯絡并存儲聯絡結果及相鄰節點單元信號監測警示器IN的ID編碼，再經由室外單元通信接口 62與室外相應單元信號監測警示器1N2通信聯絡并保存相應數據和ID編碼，還通過無線收發器61與便攜式救生信號器3聯絡并保存相應信息及ID編碼在單元ID編碼器13中；并且通過標準通信接口 63及公共通信網5與其他通信終端6聯絡，建立通信路徑。所有路徑由軟件程序自動交互建立，完成后本單元信號監測警示器1裝置進入休眠等待狀態及按程序預先設置的時間周期進行定時巡檢工作。當傳感器91收到異常信號或無線收發器61或室外單元通信接口 62或標準通信接口 63收到信息時，嵌入式單片微處理系統11被激活，調用程序和預置的參數表數據分析所接收的信息，根據優先級111判別異常信號及相應預案的優先級，并按優先級調用相應處理程序，分級處理按時間節拍傳送信息、實時檢測、報警及指導救生；若是異常信號時，向便攜式救生信號器3和根據單元ID編碼器13中ID編碼形成的通信路徑并依據優先級順序通過通信路徑選擇器14逐次選擇路徑按時間節拍向相鄰節點單元信號監測警示器1N、信息處理中心單元4以及其他通信終端6和119消防部門與系統7發送由信息幀生成器110生成的相應的信息，同時分析異常信息的ID編碼所在位置，調出預存的相應救生預案通過I/O驅動模塊18驅動顯示器82和指示燈84發出警示信息，同時由語音生成器17調用和生成相應的語音信息通過I/O驅動模塊18驅動語音播放器83進行播放，按時間節拍報警并指導救生；其時間節拍是各裝置在工作時將每個任務周期至少分成監聽信號時間段和接收信號時間段、信息處理時間段、警示信息更新時間段、發送信息時間段，每個時間段根據其工作量設定相應的工作時間，而且相鄰單元的收發時間段是錯開的。
圖3為傳感信號收發器功能原理框圖表示傳感信號收發器2由微處理器21、存儲器22、時鐘電路23、電源供應器M、標準通信接口 25、模/數轉換電路沈、無線收發器27、 警示器觀以及傳感器261組成并與單元信號監測警示器1以有線和無線方式連通；其功能方法是傳感信號收發器2安裝在現場需監測的位置上并通過無線收發器27或標準通信接口 25與單元信號監測警示器1保持信號接收路徑的連通，微處理器21通過傳感器261按設置時間節拍采集的相應信號及由模/數轉換電路26轉換成數字信號，根據程序及預存的參數對比表和判別方法進行分析判別，發現信號異常時，存儲相應信息及時間信息并按設置的時間節拍發送相應信息，同時啟動警示器觀進行報警提示；在正常監測過程中，會收到其他裝置的無線信號，微處理器21根據參數表進行比對分析，如果發現無線收發器27收到單元信號監測警示器1發出的自檢信號時，將根據本傳感信號收發器2裝置的狀態信息按程序設置方式發送相應檢測應答信息。
從圖4便攜式救生信號器功能原理框圖可看到便攜式救生信號器3由嵌入式單片微處理器31、存儲器32、時鐘電路33、電源管理供應器34、信息幀生成器35、模/數轉換電路36、I/O驅動模塊37、通信驅動模塊38、總線39、傳感器361、鍵控器371、顯示器及指示燈372、語音電路及播放器373、無線收發器381、無線通信模塊382及外接通信口 383組成， 以無線方式與單元信號監測警示器1、傳感信號收發器2、信息處理中心單元4以及通過公共通信網5與其他通信終端6相連。其工作方法是將便攜式救生信號器3放置在確保與單元信號監測警示器1通信暢通且顯見及易操控的位置，加電后嵌入式單片微處理器31完成系統初始化之后，首先與單元信號監測警示器1建立通信路徑并預存與其他通信終端6的通信路徑，包括利用公共通信網5連接的相應終端的路徑；正常工作時，按程序設置的方式定時由嵌入式單片微處理器31通過模/數轉換電路36和傳感器361進行現場環境監測， 發現異常信號或收到鍵控器311發出呼救信號時，立即調出預案并通過I/O驅動模塊37及顯示器及指示燈372、語音電路及播放器373發出警示信息，同時由信息幀生成器35生成相應信息通過通信驅動模塊38及無線收發器381、無線通信模塊382和外接通信口 383發送相應信息。在災情發生時，根據傳感器361的人體感應信號傳感器采集的信號判斷周邊是否有人，并將相應信息和通過單元信號監測警示器1的ID編碼確定的位置信息一起由信息幀生成器35生成短信及相應格式信息經由通信驅動模塊38及無線收發器381、無線通信模塊382和外接通信口 383發出；若現場有人，可以攜帶本便攜式救生信號器3裝置逃生， 在移動中，本便攜式救生信號器3裝置在發出救生指導信息的同時按時間節拍接收經過地區的室外單元信號監測警示器IN的ID編碼信號，并隨時由信息幀生成器35更新信息及時通過通信驅動模塊38及無線收發器381、無線通信模塊382和外接通信口 383發送出去，本便攜式救生信號器3裝置收到的指揮信息將及時通過I/O驅動模塊37及顯示器及指示燈 372、語音電路及播放器373按時間節拍更新并播出；本便攜式救生信號器3裝置的電源管理供應器34發現電源電力不足時，提前預警提示。
圖5是信息處理中心單元功能原理框圖，給出了信息處理中心單元4由嵌入式微計算機系統41、指揮信息生成模塊42、通信驅動模塊43、存儲器44、巡更信號生成器45、樓況單元分布信息模塊46、I/O驅動模塊47電源48、總線49、消防聯動信號生成器410及無線收發器431、無線通信模塊432、標準通信接口 433、指揮操控面板471、顯示器472、語音器473組成。其功能實現方式為，信息處理中心單元4加電并系統初始化后，首先檢查通信鏈路的連接路徑，由樓況單元分布信息模塊46生成樓況單元分布狀況信息表，通過I/O驅動模塊47及指揮操控面板471、顯示器472、語音器473提示值班人員，嵌入式微計算機系統 41按指揮操控面板471輸入的操控指令修改預置信息，調整鏈路節點單元之間的通信路徑通知相應節點單元并交由樓況單元分布信息模塊46生成新的樓況單元分布信息表及更新顯示與提示內容。信息處理中心單元4正常工作時，按設定的時間節拍由巡更信號生成器 45生成巡更信號并由通信驅動模塊43及無線收發器431、無線通信模塊432、標準通信接口 433發送并進行巡更和按設定時間回收鏈路的簽回信息，以此檢查系統及各單元的運行狀態；發現異常時，由樓況單元分布信息模塊46生成單元異常分布信息表通過I/O驅動模塊 47及指揮操控面板471、顯示器472、語音器473發出異常指示，指導值班人員檢查和維修； 當嵌入式微計算機系統41通過通信驅動模塊43及無線收發器431、無線通信模塊432、標準通信接口 433收到發來的信息時，程序調用預先設置的處理預案數據，通過樓況單元分布信息模塊46動態生成顯示樓況單元分布及災情位置和災情狀況信息，通過指揮信息生成模塊42根據預先設置的處理預案數據分析生成指揮信息，經由I/O驅動模塊47及指揮操控面板471、顯示器472、語音器473發布，同時通過通信驅動模塊43及無線收發器431、 無線通信模塊432、標準通信接口 433按預先設定的時間節拍發送相應的指揮信息和報警信息，無線通信模塊432自動按設置順序通過公共通信網5向119消防部門與系統7和其他通信終端6發送相應信息，以及由消防聯動信號生成器410生成相應聯動控制信號通過標準通信接口 433發給聯動消防系統8。
本發明技術方案其系統鏈路組成設計為，對應每戶室內安裝的單元信號監測警示器IAl再安裝一個室外單元信號監測警示器1A2并通過無線收發器61、室外單元通信接口 62及標準通信接口 63采用有線或無線方式連通，確保室外環境的有效監測同時也保證了雙路徑的構建。并且，全部相連后至少保持有一條以上的信息通道連至信息處理中心單元 4;為了有效連接，可以在系統安裝時人工設置或由信息處理中心單元4通過操控面板調整互連拓撲結構和路徑，當前單元信號監測警示器IA的每個可連通的相鄰節點的單元信號監測警示器IN的ID編碼均存儲在當前單元信號監測警示器IA的單元ID編碼器13中并報送給信息處理中心單元4。
本發明技術方案所述傳感器設計為煙霧傳感器、人體感應信號傳感器、溫度傳感器、有害氣體傳感器以及其他安全信號傳感器的至少其中的兩種，根據系統整體功能要求進行組配，本例以防火消防為背景所以采用煙霧傳感器、人體感應信號傳感器、溫度傳感ο
所述其他通信終端6為基于公共通信網的移動通信終端和有線通信固定終端，其公共通信網5為公共電信商業通信網，本例采用GSM移動通信網和GSM手機模塊及手機作為無線通信模塊和移動通信終端。
所述聯動消防系統8為原有的消防系統與設施，如果系統安裝地域原來具有可控的消防系統，將聯動控制方式與信號預置在救災預案中，出現災情時可根據監測數據和救災預案中設定的相應聯動控制信號向聯動消防系統8發出控制信息。
本發明技術方案在其系統組成安裝時，人工按設定方式設置單元信號監測警示器 1的ID編碼并與所在房屋或區域位置的編號相關聯以及設置安裝一個以上的傳感信號收發器2，當前單元信號監測警示器1安裝正常后，再安裝下一節點單元，安裝完成并正常后設置與先前已經安裝單元信號監測警示器IN進行通信建立通信路徑，可以是有線和無線的至少一種方式保持信息連通的路徑并成為相鄰節點單元信號監測警示器1M，相鄰節點單元信號監測警示器IM的識別是通過設置的節點單元信號監測警示器IM的ID編碼或通過信息處理中心單元4調整指定的節點單元信號監測警示器IM的ID編碼，對于具有多個相鄰節點單元信號監測警示器的路徑選擇優先級順序由信息處理中心單元4自動或人工設定。
本發明技術方案的系統，其運行和控制方法采取系統組成后，各單元信號監測警示器1裝置在無感應或操控信號及收發信號和巡更時鐘信號時處于閑眠和等待狀態，當收到信息即遇到時鐘信號、感應信號和操控信號及無線收發信號時，激活此相應單元信號監測警示器1裝置，由此單元信號監測警示器1裝置向配套的便攜式救生信號器3以及相鄰的下一節點單元信號監測警示器IN發送相應信息直至信息處理中心單元4，在此單元信號監測警示器1向相鄰的下一節點單元信號監測警示器IN發送相應信息并收到相應簽收信息后，再讀取新的感應信號按預先設置的時間節拍實時發送相應信息，同時便攜式救生信號器3收到相應信號后，以短信消息方式由通信驅動模塊38及無線通信模塊382通過公共通信網5向信息處理中心單元4及預先設置的其他通信終端6發送相關信息；信息處理中心單元4定時發送巡更信號，檢測和測試系統各單元信號監測警示器IN和配套裝置及信息路徑的正常狀態和可靠性，其定時巡更信號為周期性發送，周期間隔由信息處理中心單元4 設定。
本發明技術方案，其系統鏈路的形成與通信方法采用握手協議和接力方式形成通信鏈路的特征是每個節點單元信號監測警示器IN在收到相鄰節點單元信號監測警示器IA 信息時，發回一個按預先協議約定的格式及至少含有該單元信號監測警示器IN相應ID編碼內容的簽收信息，并向該單元信號監測警示器IN相鄰的下一節點單元信號監測警示器 IK發送相應信息，以此繼續至信息處理中心單元4，若單元信號監測警示器IN向相鄰的下一節點單元信號監測警示器IK發送相應信息后，在規定時間內沒有收到發回的簽收信息， 則按順序選取在單元ID編碼器13中下一個路徑繼續發送相應信息，若一直無法連通單元信號監測警示器1K，則單元信號監測警示器IN通知便攜式救生信號器3N，由便攜式救生信號器3N以短信消息方式通過通信驅動模塊38及無線通信模塊382經過公共通信網5向信息處理中心單元4發送單元信號監測警示器IK存在故障或異常的報告信息，信息處理中心單元4按設置時間節拍向單元信號監測警示器IK相鄰的下一節點單元信號監測警示器IL 發出繼續鏈接或巡更的指令信息，同時安排對單元信號監測警示器IK進行檢測和現場處理。具體示意性應用舉例如下
設定單元信號監測警示器A的設備編號為5016，單元信號監測警示器Al的設備編號為5035，A用戶在3號樓202室，單元信號監測警示器A的ID編碼為01632020，室外單元信號監測警示器Al的ID編碼為03532021 ；B用戶在3號樓605室，單元信號監測警示器B的設備編號為5233，單元信號監測警示器Bl的設備編號為5517，單元信號監測警示器 B的ID編碼為23336050，室外單元信號監測警示器Bl的ID編碼為51736051。
假定ID編碼設計方法為，單元信號監測警示器設備號后3位+樓號+房號，室內單元信號監測警示器ID編碼末位為偶數本例為0，對應的室外單元信號監測警示器ID編碼末位為奇數本例為1，發送信息為ID編碼+信息類別+程度代碼，本例設定類別為火警1、 求救2、巡更3等；程度代號為危重1、危情2、提警3等。
當用戶B單元信號監測警示器B收到傳感信號收發器發出的報警信號時，通知相應的便攜器救生信號器3B，同時單元信號監測警示器B和單元信號監測警示器Bl均發送報警信息給相鄰單元信號監測警示器至信息處理中心單元4，在接力傳送中，每個接力節點單元信號監測警示器均收到此報警信息，用戶A的室外通信鏈路經過3次接力即可收到報警信號，在接力轉發同時發送給相應的便攜器救生信號器3A。便攜器救生信號器3收到報警信息2333605012，解碼并調用預案后發出警示信息，3號樓605室室內有危重火警，請迅速從樓梯撤離，用戶A可以根據提示撤離。
若上述情況為，用戶A出現滅情，用戶B的單元信號監測警示器B收到報警信息 0163202012，解碼并調用預案后發出警示信息，3號樓202室室內有危重火警，請淋濕后迅速從消防樓梯撤離。
若用戶B的便攜器救生信號器:3B收到報警信息為0163202112，解碼并調用預案后，發出警示信息，3號樓2層室外有危重火警，請淋濕后轉至3層或直接由窗戶安全逃生； 或警示請協助用本樓層消防設施進行施救，注意自身安全；或警示請關閉電、氣開關，關閉戶門，防止煙火竄入，設法從窗外逃生及向窗外提示救援等。同時便攜器救生信號器3B按時間節拍，不斷發出滅情及求救信息給信息處理中心單元4和119消防部門7以及其他通信終端6如親人、同事、朋友的手機。便攜器救生信號器:3B也可以收到信息處理中心單元4 的指揮信息，用戶可按指揮信息進行救生和逃生。由于每個用戶在第一時間及時了解到滅情和相應警示信息，可以從容面對，有效應對和處理，及時救生和逃生，最大程度減滅情的危害，減少傷亡和損失；如果有一個幾百元的本發明裝置，在上述技術背景第一段提到的悲劇就可以避免或減輕。
本發明技術方案有益效果顯著，特別是對于每家每戶沒有防災滅災系統及安全監測裝置的大部分建筑，能夠用極低成本實現有效的安全監測、報警以及在發生災情時，讓每戶每人都能了解災情狀況和自身的處境并及時動態指導自救。
本發明技術方案通過上述具體實施方式
及舉例說明，可以得知本發明技術方案簡單實用、經濟有效，不僅是防火消防的有效信息系統，而且可以根據安裝的傳感器的不同功能，即可實現其他安防效果。
權利要求
1.一種防火安全警示自救系統與方法是由多個可互連的單元信號監測警示器1、傳感信號收發送器2、便攜式救生信號器3、信息處理中心單元4、公共通信網5及其他通信終端 6和119消防部門與系統7以及聯動消防系統8并通過握手協議和接力方式形成通信鏈路組成系統；其方法是，當傳感信號收發送器2收到異常情況的感應信號時，發送給單元信號監測警示器1，由單元信號監測警示器1簽收信息后發出警示信息，并將相應異常信息發送給便攜式救生信號器3和相鄰的單元信號監測警示器IN直至發送到信息處理中心單元4， 信息處理中心單元4自動或人工通過公共通信網組成5聯系119消防部門與系統7并發出指揮及救生信息給各單元信號監測警示器IM和相應的便攜式救生信號器3M，便攜式救生信號器3收到相應異常信息后，調出預存的救生指導信息或收到信息處理中心單元4發出的救生指導信息，以圖文和語音方式及時按設置的時間節拍進行播放同時向預先設定的其他通信終端6發出相應異常及警示信息。
2.根據權利要求1所述單元信號監測警示器1，其特征是由嵌入式單片微處理系統11、 存儲器12、單元ID編碼器13、通信路徑選擇器14、時鐘電路15、通信驅動模塊16、語音生成器17、I/O驅動模塊18、模/數轉換電路19、信息幀生成器110、優先級判別器111、電源供應器112、總線113、無線收發器61、室外單元通信接口 62、標準通信接口 63、操作面板81、 顯示器82、語音播放器83、指示燈84以及傳感器91組成；單元信號監測警示器1按設定的時間節拍工作，先與相鄰單元信號監測警示器IN和相關配套裝置形成通信路徑并存于單元ID編碼器13中，每次收到信號時查對單元ID編碼器13中的ID編碼與路徑確認自己是收信人后，由優先級判別器111按預先設置的分級處理方式進行報警與救生指導以及發送相應信息。其特征是單元信號監測警示器1安裝完成并通電后，嵌入式單片微處理系統11 首先按程序設置進行初始化工作，并將人工或由信息處理中心單元4自動設置的本單元信號監測警示器1裝置ID編碼存儲在單元ID編碼器13中，調用存儲器12中預置的參數表相關信息，通過信息幀生成器110生成聯絡信息幀，由通信驅動模塊16分別經由無線收發器61與相鄰節點單元信號監測警示器IN聯絡并存儲聯絡結果及相鄰節點單元信號監測警示器IN的ID編碼，再經由室外單元通信接口 62與室外相應單元信號監測警示器1N2通信聯絡并保存相應數據和ID編碼，還通過無線收發器61與便攜式救生信號器3聯絡并保存相應信息及ID編碼在單元ID編碼器13中；并且通過標準通信接口 63及公共通信網5與其他通信終端6聯絡，建立通信路徑。其時間節拍是各裝置在工作時將每個任務周期至少分成監聽信號時間段和接收信號時間段、信息處理時間段、警示信息更新時間段、發送信息時間段，每個時間段根據其工作量設定相應的工作時間，而且相鄰單元的收發時間段是錯開的。
3.根據權利要求1所述傳感信號收發器2，其特征是由微處理器21、存儲器22、時鐘電路23、電源供應器M、標準通信接口 25、模/數轉換電路沈、無線收發器27、警示器觀以及傳感器261組成并與單元信號監測警示器1以有線和無線方式連通；其工作方法是微處理器21通過傳感器261按設置時間節拍采集的相應信號及由模/數轉換電路沈轉換成數字信號，根據程序及預存的參數對比表和判別方法進行分析判別，發現信號異常時，存儲相應信息及時間信息并按設置的時間節拍發送相應信息，同時啟動警示器觀進行報警提示。
4.根據權利要求1所述便攜式救生信號器3，其特征是由嵌入式單片微處理器31、存儲器32、時鐘電路33、電源管理供應器34、信息幀生成器35、模/數轉換電路36、I/O驅動模塊37、通信驅動模塊38、總線39、傳感器361、鍵控器371、顯示器及指示燈372、語音電路及播放器373、無線收發器381、無線通信模塊382及外接通信口 383組成，以無線方式與單元信號監測警示器1、傳感信號收發器2、信息處理中心單元4以及通過公共通信網5與其他通信終端6相連。其工作方法是先與單元信號監測警示器1建立通信路徑并預存與其他通信終端6的通信路徑，按程序設置的方式定時由嵌入式單片微處理器31通過模/數轉換電路36和傳感器361進行現場環境監測，發現異常信號或收到鍵控器311發出呼救信號時， 立即調出預案并發出警示信息，在災情發生時，根據傳感器361的人體感應信號傳感器采集的信號判斷周邊是否有人，并將相應信息和通過單元信號監測警示器1的ID編碼確定的位置信息一起發出；若現場有人，可以攜帶本便攜式救生信號器3裝置逃生，在移動中，本便攜式救生信號器3裝置在發出救生指導信息的同時按時間節拍接收經過地區的室外單元信號監測警示器IN的ID編碼信號，并隨時更新信息及時發送出去，收到的指揮信息將及時按時間節拍更新并播出。
5.根據權利要求1所述信息處理中心單元4，其特征是由嵌入式微計算機系統41、指揮信息生成模塊42、通信驅動模塊43、存儲器44、巡更信號生成器45、樓況單元分布信息模塊 46、I/O驅動模塊47電源48、總線49、消防聯動信號生成器410及無線收發器431、無線通信模塊432、標準通信接口 433、指揮操控面板471、顯示器472、語音器473組成；其工作方法是先檢查通信鏈路的連接路徑，由樓況單元分布信息模塊46生成樓況單元分布狀況信息表，提示值班人員，嵌入式微計算機系統41按指揮操控面板471輸入的操控指令修改預置信息，調整鏈路節點單元之間的通信路徑，正常工作時，按設定的時間節拍進行巡更，以此檢查系統及各單元的運行狀態；通過樓況單元分布信息模塊46動態生成顯示樓況單元分布及災情位置和災情狀況信息，發送相應的指揮信息和報警信息。
6.根據權利要求1所述的通信鏈路，其特征是相對應每戶室內安裝的單元信號監測警示器IAl再安裝一個室外單元信號監測警示器1A2并通過無線收發器61、室外單元通信接口 62及標準通信接口 63采用有線或無線方式連通，確保室外環境的有效監測同時也保證了雙路徑的構建。
7.根據權利要求1所述的系統組成，其特征是所述傳感器為煙霧傳感器、人體感應信號傳感器、溫度傳感器、有害氣體傳感器以及其他安全信號傳感器的至少其中的兩種；所述其他通信終端6為基于公共通信網的移動通信終端和有線通信固定終端，其公共通信網5 為公共電信商業通信網；所述聯動的消防系統8為原有的消防系統與設施。
8.根據權利要求1所述的系統組成與方法，其特征是在系統安裝時，人工按設定方式設置單元信號監測警示器1的ID編碼并與所在房屋或區域位置的編號相關聯以及設置安裝一個以上的傳感信號收發器2，當前單元信號監測警示器1安裝正常后，再安裝下一節點單元，安裝完成并正常后設置與先前已經安裝單元信號監測警示器IN進行通信建立通信路徑，可以是有線和無線的至少一種方式保持信息連通的路徑并成為相鄰節點單元信號監測警示器1M，相鄰節點單元信號監測警示器IM的識別是通過設置的節點單元信號監測警示器IM的ID編碼或通過信息處理中心單元4調整指定的節點單元信號監測警示器IM的 ID編碼，對于具有多個相鄰節點單元信號監測警示器的路徑選擇優先級順序由信息處理中心單元4自動或人工設定。
9.根據權利要求1所述的系統組成與方法，其特征是系統組成后，各單元信號監測警示器1裝置在無感應或操控信號及收發信號和巡更時鐘信號時處于閑眠和等待狀態，當收到信息即遇到時鐘信號、感應信號和操控信號及無線收發信號時，激活此相應單元信號監測警示器1裝置，由此單元信號監測警示器1裝置向配套的便攜式救生信號器3以及相鄰的下一節點單元信號監測警示器IN發送相應信息直至信息處理中心單元4，在此單元信號監測警示器1向相鄰的下一節點單元信號監測警示器IN發送相應信息并收到相應簽收信息后，再讀取新的感應信號按預先設置的時間節拍實時發送相應信息，同時便攜式救生信號器3收到相應信號后，以短信消息方式由通信驅動模塊38及無線通信模塊382通過公共通信網5向信息處理中心單元4及預先設置的其他通信終端6發送相關信息；信息處理中心單元4定時發送巡更信號，檢測和測試系統各單元信號監測警示器IN和配套裝置及信息路徑的正常狀態和可靠性，其定時巡更信號為周期性發送，周期間隔由信息處理中心單元4 設定。
10.根據權利要求1所述的通過握手協議和接力方式形成通信鏈路，其特征是每個節點單元信號監測警示器IN在收到相鄰節點單元信號監測警示器IA信息時，發回一個按預先協議約定的格式及至少含有該單元信號監測警示器IN相應ID編碼內容的簽收信息，并向該單元信號監測警示器IN相鄰的下一節點單元信號監測警示器IK發送相應信息，以此繼續至信息處理中心單元4，若單元信號監測警示器IN向相鄰的下一節點單元信號監測警示器IK發送相應信息后，在規定時間內沒有收到發回的簽收信息，則按順序選取在單元ID 編碼器13中下一個路徑繼續發送相應信息，若一直無法連通單元信號監測警示器1K，則單元信號監測警示器IN通知便攜式救生信號器3N，由便攜式救生信號器3N以短信消息方式通過通信驅動模塊38及無線通信模塊382經過公共通信網5向信息處理中心單元4發送單元信號監測警示器IK存在故障或異常的報告信息，信息處理中心單元4按設置時間節拍向單元信號監測警示器IK相鄰的下一節點單元信號監測警示器IL發出繼續鏈接或巡更的指令信息，同時安排對單元信號監測警示器IK進行檢測和現場處理。
全文摘要
本發明涉及消防和安全應急技術領域，具體涉及一種防火安全警示自救系統與方法。由多個可互連的單元信號監測警示器1、傳感信號收發送器2、便攜式救生信號器3、信息處理中心單元4、公共通信網5及其他通信終端6和119消防部門與系統7以及聯動消防系統8并形成通信鏈路組成系統。提供一種實時、動態監測和指揮的多路徑分布式信息采集與發布系統，在改善現有系統的缺陷同時，可以及時發布指導救災和自救的實時信息，對于每家每戶沒有災情及安全監測裝置與系統的大部分建筑，尤其是關系到千家萬戶普通百姓生命安全，卻都沒有消防監控系統的居民區，可以從本質上改變現有的防災、救災能力，實時自動進行監測、報警及讓每戶每人都能了解災情狀況和自身的處境，并及時動態指導自救。
文檔編號G08B25/10GK102542717SQ20101060151
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者周錫衛 申請人:周錫衛