盧博欣,,葛華勇,官洪運(yùn)
?。|華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,,上海 201620)
摘要:為實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生宿舍內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi),并在火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行報(bào)警,,結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念,,設(shè)計(jì)了一種無線獨(dú)立式宿舍火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用煙霧傳感器監(jiān)測(cè)火災(zāi)信號(hào),,采用GSM網(wǎng)絡(luò)的SMS(短消息服務(wù))實(shí)現(xiàn)無線通信,,并且采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。該系統(tǒng)具有安裝維護(hù)方便,、實(shí)用性強(qiáng),、成本低等特點(diǎn),可實(shí)時(shí)監(jiān)控火災(zāi)情況,,實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生及時(shí)報(bào)警,,從而確保人身和財(cái)產(chǎn)安全。
關(guān)鍵詞:火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng),;煙霧傳感器,;SMS(短消息服務(wù));B/S架構(gòu)
0引言
目前,,我國(guó)部分學(xué)生宿舍房屋結(jié)構(gòu)采用單一的磚木結(jié)構(gòu),,建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限較低;與此同時(shí),,由于設(shè)計(jì)原因,,并未著重考慮消防問題,配有的消防設(shè)備不足,;加之學(xué)生的消防意識(shí)淡薄,,生活中用火用電不規(guī)范,造成宿舍內(nèi)火災(zāi)頻發(fā),,不僅僅對(duì)財(cái)務(wù)造成損失,,更嚴(yán)重的可能危害到生命[1] ,。而傳統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)都是通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸,往往需要進(jìn)行綜合布線,,并且需要購(gòu)買專用安裝軟件,。安裝、維護(hù)成本高,,靈活性差,,具有一定的區(qū)域限制[2]。因此,,設(shè)計(jì)一套宿舍火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)具有實(shí)際意義,。無線獨(dú)立式火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)較為靈活,安裝方便,,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)系統(tǒng)需要綜合布線且成本較高的弊端,。與此同時(shí),該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),,通過Internet即可進(jìn)行訪問,,無需通過專用設(shè)備,不受空間的限制,。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)宿舍內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行檢測(cè),,一旦發(fā)生火災(zāi)立刻報(bào)警,使得消防人員迅速趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火,,確保宿舍內(nèi)人員和財(cái)產(chǎn)的安全,。
1系統(tǒng)架構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)了一種無線獨(dú)立式宿舍火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用GSM模塊的SMS功能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,,并且采用B/S架構(gòu),,通過Internet即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問監(jiān)控。系統(tǒng)框圖如圖1所示,,分為火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊,,煙霧探測(cè)模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊進(jìn)行通信,監(jiān)控人員通過Internet訪問服務(wù)器,。其具體工作原理為:火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊通過煙霧傳感器以煙霧濃度作為火災(zāi)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控,,當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)發(fā)生時(shí),觸發(fā)煙霧報(bào)警器報(bào)警,,并且通過GSM網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊;遠(yuǎn)程服務(wù)器接收?qǐng)?bào)警信息,,并且處理,、存儲(chǔ)該信息,通過Internet發(fā)布到網(wǎng)頁(yè)上,;監(jiān)控人員使用Web瀏覽器通過Internet訪問監(jiān)控頁(yè)面進(jìn)行監(jiān)控,,查看報(bào)警信息[3],。
2火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊設(shè)計(jì)
火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊框圖如圖2所示。該模塊放置于寢室內(nèi),,包括煙霧傳感器,、MCU、GSM模塊,。
本模塊的煙霧傳感器采用能美西科姆公司的獨(dú)立式光電感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器FSK01ZZS,,使用煙散射光法,無煙火災(zāi)環(huán)境下,,光敏元件和紅外發(fā)光元件為偏置設(shè)計(jì),,兩者相距20~30 mm;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),,煙霧進(jìn)入探測(cè)環(huán)境,,紅外發(fā)光元件發(fā)出的激光通過煙霧粒子反射或散射到光敏元件上,光敏元件接收到足夠的光信號(hào)時(shí),,產(chǎn)生電極失真現(xiàn)象以觸發(fā)警報(bào)信號(hào)[4],。除此之外,該煙霧傳感器具有圖1火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)框圖可移報(bào)功能,,即可以將報(bào)警信號(hào)導(dǎo)出為電信號(hào)傳輸至MCU,。
MCU采用1塊單片機(jī),由于MCU主要負(fù)責(zé)采集由煙霧傳感器采集的報(bào)警電信號(hào),,以及控制GSM模塊將報(bào)警電信號(hào)以SMS(短消息)形式發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊,,MCU所需要承擔(dān)的工作量較小,因此,,MCU采用1塊STM32的單片機(jī),。
GSM模塊采用AT指令將MCU編寫的短信內(nèi)容發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊。具體AT指令如下:
?。?)AT+CSGF=1//設(shè)置SMS(短信息)編碼方式為文本格式,;
(2)AT+CSGS=“號(hào)碼” “內(nèi)容” //先輸入發(fā)送的號(hào)碼,,再輸入SMS(短信息)內(nèi)容[5],。
近年來隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,垃圾短信驟然增多,,由于該系統(tǒng)采用SMS(短信息)進(jìn)行通信,,為了避免垃圾短信對(duì)系統(tǒng)造成干擾而導(dǎo)致誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)火災(zāi),,需要對(duì)SMS(短信息)內(nèi)容格式進(jìn)行一定的處理,。本系統(tǒng)采用的報(bào)警信號(hào)格式為:“firealarm+房間號(hào)+*”,從而避免誤報(bào)和錯(cuò)報(bào),。該系統(tǒng)采用無線通信方式,,為了保證及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火災(zāi),,需要對(duì)火災(zāi)探測(cè)模塊是否正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè),例如煙霧傳感器是否遺失等,,通過定時(shí)向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送存在信號(hào)來保證系統(tǒng)的可靠性,。采用的存在信號(hào)格式為:“firealarm+房間號(hào)+#”。
火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊工作流程如圖3所示,。MCU監(jiān)測(cè)傳感器是否有火災(zāi)發(fā)生,,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),產(chǎn)生的煙霧進(jìn)入傳感器探測(cè)環(huán)境,,觸發(fā)傳感器產(chǎn)生電信號(hào),,MCU監(jiān)測(cè)到電信號(hào),控制GSM模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)短信息至遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊,;另一方面,,通過MCU設(shè)置定時(shí)器,定時(shí)向遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊發(fā)送存在信號(hào)短信,。
3遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊由服務(wù)器和GSM模塊組成,,GSM模塊通過串口與服務(wù)器相連接,負(fù)責(zé)接收從火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊發(fā)送來的短信,,并且通過串口傳輸?shù)椒?wù)器,。串口參數(shù):波特率為9 600 b/s,數(shù)據(jù)位為8,,停止位為1,,校驗(yàn)位為None,流控制為None,。由于該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),,將數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)和分析等主要功能集成到服務(wù)器上,,使系統(tǒng)的開發(fā),、維護(hù)得到極大的簡(jiǎn)化,并且無需購(gòu)買安裝專用軟件,,監(jiān)控人員僅僅需要通過Internet訪問服務(wù)器的Web頁(yè)面即可對(duì)火災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)控,,不受地點(diǎn)的限制,簡(jiǎn)單,、方便,、快捷[6]。
服務(wù)器的設(shè)計(jì)采用MVC(Model View Controller)的設(shè)計(jì)模式,,對(duì)應(yīng)于Web應(yīng)用采用Servlet+JSP(Java Server Pages)+JavaBean模式進(jìn)行開發(fā),,其中JavaBean對(duì)應(yīng)于模型(Model),用于數(shù)據(jù)的封裝;JSP對(duì)應(yīng)于視圖(View),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn),;Servlet對(duì)應(yīng)于控制器(Controller),用于實(shí)現(xiàn)用戶的請(qǐng)求[7],。將Web服務(wù)器分為客戶端(Web層),、Servlet(Service接口)、業(yè)務(wù)層(Service層),、DAO層(Data Access Object),、數(shù)據(jù)庫(kù)層。依據(jù)MVC三層架構(gòu)原理進(jìn)行如下構(gòu)建方式步驟[8]:
?。?)客戶端向Servlet發(fā)送請(qǐng)求,,調(diào)用Service組件處理事件請(qǐng)求;
?。?)Service組件調(diào)用DAO層通過JDBC(Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接)獲取數(shù)據(jù),;
(3)數(shù)據(jù)經(jīng)由DAO層通過JavaBean封裝完成,,再經(jīng)由DAO層傳遞至Service層,;
(4)數(shù)據(jù)在Service層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后重新封裝進(jìn)JavaBean,;
?。?)將封裝好的JavaBean傳遞到Servlet,由Servlet返回給JSP做頁(yè)面填充,;
?。?)頁(yè)面發(fā)送給客戶端。
服務(wù)器所實(shí)現(xiàn)的功能如下:
?。?)用戶登錄注冊(cè):用戶可以在系統(tǒng)的首頁(yè)中完成登錄以及快速注冊(cè)功能,。登錄時(shí),將輸入的用戶名和密碼與數(shù)據(jù)中用戶表的記錄進(jìn)行對(duì)比,,輸入正確則進(jìn)入火災(zāi)監(jiān)控頁(yè)面,,否則出現(xiàn)提示重新輸入;快速注冊(cè)時(shí),,先查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在該用戶,,若不存在,則直接將用戶信息保存至數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶表中,;否則出現(xiàn)提示重新輸入,。
(2)火災(zāi)監(jiān)控:服務(wù)器收集通過串口從GSM模塊傳來的短信,,解析短信內(nèi)容,,并且將解析后的內(nèi)容存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)信息表中,Web頁(yè)面通過請(qǐng)求訪問數(shù)據(jù)庫(kù),查看宿舍內(nèi)火災(zāi)情況,。當(dāng)接收到報(bào)警信息短信后,,通過Web頁(yè)面中報(bào)警信息表查看到出現(xiàn)火災(zāi)的樓層、房間號(hào),、時(shí)間,,點(diǎn)擊樓層平面圖后,在頁(yè)面中顯示該樓層的平面圖,,并且頁(yè)面播放報(bào)警聲音提示監(jiān)控人員有火災(zāi)發(fā)生,。
(3)報(bào)警器管理:可以添加,、刪除報(bào)警器,。輸入房間號(hào),添加報(bào)警器,,也可以從查詢結(jié)果表中,,點(diǎn)擊“添加報(bào)警器”或者“拆除報(bào)警器”對(duì)房間進(jìn)行添加和刪除報(bào)警器。添加報(bào)警器后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的房間表,,刪除報(bào)警器后則將數(shù)據(jù)庫(kù)房間表中state字段(房間是否有報(bào)警器,,1表示有,0表示沒有)置0,。
?。?)處理報(bào)警信息:當(dāng)監(jiān)控人員在火災(zāi)監(jiān)控頁(yè)面發(fā)現(xiàn)火災(zāi)信息后,點(diǎn)擊“進(jìn)入火災(zāi)報(bào)警信息處理”頁(yè)面,,點(diǎn)擊“處理”后,,火災(zāi)監(jiān)控頁(yè)面中報(bào)警信息消除,不再播放報(bào)警聲音,,并且將數(shù)據(jù)庫(kù)中信息表中condition字段(報(bào)警信息是否處理,,0表示未處理,1表示已處理)置1,。
?。?)查詢歷史記錄:可以根據(jù)月份查詢?cè)撍奚針歉鲗踊馂?zāi)發(fā)生情況,將符合查詢條件的信息顯示在查詢結(jié)果中,,與此同時(shí),,根據(jù)查詢結(jié)果繪制一張2D柱狀圖,直觀表示各樓層火災(zāi)發(fā)生情況,。
4系統(tǒng)的調(diào)試與結(jié)果
該系統(tǒng)分為2個(gè)模塊,,火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊。系統(tǒng)開啟并且運(yùn)行穩(wěn)定后,,將火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊放置于兩種簡(jiǎn)單環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試,,即正常環(huán)境和火災(zāi)環(huán)境,。
在正常環(huán)境下,報(bào)警器不報(bào)警,,沒有出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)或者誤報(bào)情況,;在火災(zāi)環(huán)境,模擬火災(zāi)發(fā)生,,煙霧傳感器發(fā)出“嘀嘀嘀”警報(bào)聲,,并且火災(zāi)煙霧探測(cè)模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào),遠(yuǎn)程服務(wù)器模塊接收到信息,,并且發(fā)布到頁(yè)面上,如圖4所示,。進(jìn)入處理報(bào)警信息頁(yè)面點(diǎn)擊“處理”將該信息處理掉,,如圖5所示。進(jìn)入查詢歷史信息頁(yè)面,,選擇需要查詢年月,,輸出查詢結(jié)果,并且生成2D柱狀圖,,如圖6所示,。
調(diào)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)上述功能,,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警,,監(jiān)控工作人員可以對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查看,并且可以根據(jù)樓層平面圖找到具體位置,,及時(shí)進(jìn)行滅火工作,,控制火勢(shì)蔓延,保證人身和財(cái)產(chǎn)的安全,;同時(shí),,系統(tǒng)可以查詢歷史信息,并進(jìn)行一定的處理,,對(duì)預(yù)防火災(zāi)發(fā)生具有一定意義,。
5結(jié)束語(yǔ)
本文研究了一種基于B/S架構(gòu)的宿舍無線獨(dú)立式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。市場(chǎng)上傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用C/S架構(gòu)和CAN總線方式進(jìn)行通信,,綜合布線成本高,,且靈活性較差,監(jiān)控人員需要購(gòu)買專用設(shè)備,、安裝專用軟件,。與之相比,本系統(tǒng)采用GSM網(wǎng)絡(luò)使用無線通信,,無需綜合布線,,降低了成本,并且靈活性較高;另外,,采用B/S架構(gòu),,通過Internet訪問Web服務(wù)器即可進(jìn)行監(jiān)控,不受空間限制,。系統(tǒng)采用無線通信方式,,如何提高系統(tǒng)的可靠性是下一步的研究方向。
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