基于火灾自动报警系统中应用蓝牙技术的一些探

摘　要：本文引入蓝牙技术作为通信模块集成到火灾自动报警系统中，采用有线与无线相结合的网络方案构成分布式报警系统，实现现场参数的自动检测和控制，同时具有其他技术无法比拟的优势。

关键词：火灾自动报警系统；蓝牙技术；红外线；传感器
引言
    随着传感技术、微电子技术、人工智能以及网络技术的不断发展，火灾自动报警系统正朝着新一代控制技术发展。但现行的火灾报警系统探测器与控制器的连接大多采用两条或多条铜芯绝缘导线或铜芯电缆，使得系统耗材多，功耗大，设计、施工与维护复杂；而且连接线容易老化或遭到腐蚀、磨损，故障发生率多，误报率高；系统运行时，火灾信息在探测器与控制器间往返传送，增加了报警控制器的信号处理负担，降低了系统巡检速度、稳定性和可靠性。因此，将蓝牙技术应用于火灾自动报警领域可实现火灾信息的无线传输，是解决上述问题的理想方案，同时也是现代火灾自动报警系统的发展趋势。本文引入蓝牙技术作为通信模块集成到火灾自动报警系统中，采用有线与无线相结合的网络方案构成分布式报警系统，实现现场参数的自动检测和控制。
1、蓝牙技术的特性
　　蓝牙技术是通用型无线信号传输接口及其操控软件的公开标准，是短程无线连接设备的具有较低波形因数的技术规范。它的目的是使网络无所不在，即用无线技术取代现有的网络连接，使不同厂家生产的硬件能够在无线连接的情况下，在近距离范围内具有交互信息和交叉操作的可能性。它以低成本的近距离无线连接为基础，为已存在的数字网络和外设提供通用接口，从而组建一个近距离固定网络的特别连接设备群，并利用无线电波在两个电子设备之间传送数据或其他数码形式的内容。蓝牙系统由无线单元、链路控制单元、链路管理、软件功能四个功能单元组成，其核心技术是由大小都是9mm×9mm的基带和射频晶片组成的微晶片组。基带晶片通过内建的无线通讯协定，进行简单的数码信息处理，让不同的蓝牙产品交换资料；射频晶片负责发射信号。蓝牙技术强调小体积、低功率、低单价，支持点对点和点对多点连接。我们通常把通过蓝牙技术连接在一起的所有设备称为一个piconet。几个piconet可以被连接在一起，靠跳频顺序识别每个piconet，同一piconet所有用户都与这个跳频顺序同步。其拓扑结构可以被描述为“多piconet”结构，在这个结构中，在带有10个全负载的独立的piconet的情况下，全双工数据速率可超过6Mb／s。
　　蓝牙的其他特性：① 蓝牙工作在国际开放的2.4GHz ISM (即工业、科学、医学)频段，在这一频段，用户使用设备不需要向专门管理机构申请频率的使用权限； ② 采用跳频扩频技术将2.4GHz到2.4835GHz之间划分出79个频点，根据piconet的主单元确定的跳频为随机序列每秒钟16O0跳，使其无线链路自身具备了更高的安全性和抗干扰能力；③传输距离。目前的工作距离是10米以内，经过增加射频功率后可达到100米。这样的工作范围使得蓝牙可以保证较高的数据传输速率，同时可以降低其他电子产品和无线电技术的干扰，有利于系统的安全性；④ 调制方式采用GFSK，BT=0.5，正频偏表示”1” 负频偏表示“0”；⑤ 采用时分复用多路访问技术，每个蓝牙设备在自己的时隙中采用数据包的形式按时隙发送数据，可以有效地避免无线通信中的“碰撞”和“隐藏终端”等问题；⑥ 支持同步定向连接(SCO)和异步无连接(ACL)两种连接类型，两种连接类型都使用TDD(时分双工传输方案)实现全双工传输；⑦ 基带控制器采用三种纠错方案以实现数据的无差错传输；⑧空中接口建立在天线电平为0 dBm的基础上的，遵循FCC(美国联邦通信委员会)有关电平为0 dBm的ISM频段的标准；⑨ 符合蓝牙1.0b版本的规范：软件版本为re.1.08，硬件版本为DIG8043390。
　　蓝牙主要应用在短距离无线局域网上，这与IrDA(红外线无线传输)的应用范围相类似。在物理特性上，蓝牙具有红外无法比拟的优势：①红外线不能穿透阻碍物，蓝牙可穿过；② 红外线在传送数据时有方向上的限制，要求两个接口必须正对，蓝牙不需要；③ 蓝牙能把一个设备连接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游；④ 蓝牙成本低、体积小，可用于更多的设备；⑤ 蓝牙支持呼吸模式、保持模式和暂停模式三种节能工作模式；⑥ 红外线无线传输距离只有1m左右，蓝牙传输距离达10至100m；⑦蓝牙支持点对多点的传输。
2、火灾自动报警系统
2．1火灾自动报警系统的基本组成
　　火灾自动报警系统是一种能够及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其它场所的自动消防设施，是提高建筑物的防灾自救能力，将火灾消灭在萌芽状态，减少火灾危害的有力工具。
　　GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》规定，火灾自动报警系统一般由火灾探测器、报警控制器以及消防设备联动装置等组成，按照火灾探测器及各类功能模块与报警控制器的连接方式，可以分为多线制和总线制两种形式。其基本工作过程是：被监控场所的火灾信息(如烟雾、温度、火焰光、可燃气等)由探测器监测感受并转换成电信号形式送往报警控制器，由控制器判断、处理和运算，确认火灾后，产生若干输出信号和发出火灾声光警报，一方面使所有消防联锁子系统动作，如关闭空调系统、启动排烟系统和消防水加压泵系统、启动疏散指示、事故照明和应急广播系统等；另一方面使自动消防设备的灭火延时装置动作，经规定的延时后， 自动开启灭火。
2．2 目前火灾自动报警系统存在的缺陷
　　在目前，火灾自动报警系统探测器采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管后与控制器相接，系统耗材多，造价高，功耗大，抗干扰能力低，设计、施工与维护复杂。而且，由于采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、鼠咬、磨损，故障发生率多，误报率高。因平时运行时系统中要对火灾探测信息的基本处理、环境补偿、探头故障判断等功能由控制器返还给探测器，从而增加了火灾报警控制器大量的信号处理负担，降低了系统巡检速度、稳定性和可靠性。
3、运用蓝牙技术的火灾自动报警系统工作过程
　　在通过蓝牙连接的一个piconet中，所有设备都是级别相同的单元，具有相同的权限。在piconet网络初建时，可以将报警控制器定义为主，火灾探测器定义为辅。考虑到在蓝牙支持的三种节能工作模式中，保持模式适用于连接多个piconet以及像温度传感器 、火焰探测器等耗能低的设备，适合火灾探测设备在多数时间内没有数据传输的情况，我们可以通过报警控制器把火灾探测器置为保持工作模式。
　　在这种模式下，piconet只有一个内部计数器在工作。一旦某个火灾探测器探测到火情，处于保持模式的单元被激活，火灾探测器监测感受到的火灾信息由基带晶片分析处理转化成电信号后，通过射频晶片传送给报警控制器，在控制器上安装应用软件，由控制器集中判断、处理、运算并确认火灾后，将指令传输到联动控制设备，再由联动控制设备启动相应的联动装置动作。在整个传输过程中，除去了硬线的控制，提高了整个传输速度，为今后的维修保养提供了方便。
4、结 语
　　目前，国外的某些高层建筑中已经采用了蓝牙无线网络技术，在设备间真正实现了“无缝连接，随时在线”。蓝牙技术在火灾自动报警系统中的应用，在降低系统设计施工成本，减少误报率，提高系统的可靠性方面具有其他技术无可比拟的优势，应用前景广阔。
参考文献：
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［2］吴龙标，袁宏永． 火灾探测与控制工程． 合肥：中国科学技术大学出版社，1999．
［3］王耀松． 有效穿透的烟雾的红外火灾监视系统．消防科学与技术，2000，19(4)