摘要 為了解決傳統火災報警系統只對火災的某一種物理或化學信號進行探測而容易出現誤報和漏報的問題，將多傳感器復合探測技術和無線通信技術應用到火災探測報警系統中，設計了一種基于STM32為主控制芯片的智能分布式無線火災探測報警系統，系統能同時采集CO濃度、煙霧濃度和溫度3個火災參數，利用無線通信技術進行數據傳輸，采用智能算法對火災信息進行處理和判斷。經調試，誼系統能夠及時、準確地預警火情。
關鍵詞 火災探測；STM32；ZigBee技術；信息融合

火的應用對人類的文明發展起了重要的作用，而火災也一直威脅著人類的生活，造成了重大的生命財產損失。尤其近年來，隨著國家經濟的快速發展，城市化程度的進一步提高，人員密集場所數量不斷增加，火災的發生頻率越來越大，需要社會各界引起高度重視，及時消除隱患，確保消防安全。
目前，火災自動探測報警系統的應用廣泛，在很多地方已成為必備裝置，起到了安全保障作用。但在火災探測報警系統的實際應用中，也出現了許多問題，市場現有產品質量參差不齊，存在產品功能單一、可靠性穩定性不高；只對某一種火災參數進行探測，出現誤報漏報等諸多問題。隨著微處理器技術、傳感技術、通訊技術、控制技術和人工智能技術等的不斷發展，火災探測報警系統的主要發展方向向著高可靠、低誤報漏報率及網絡化、智能化方向發展。
文中的研究目的在于提出一種基于多傳感器信息融合技術的火災探測系統方案，采集多個不同的火災特征參數，通過無線傳感器網絡進行數據的傳輸，利用智能算法進行處理和判斷，對火災的發生進行及時準確的探測和報警。

1 結構設計
1．1 設計思想
(1)多傳感器復合探測技術。一般將火災過程分為早期、陰燃、火焰放熱和衰減4個階段。火災早期釋放的多是燃燒氣體，主要包括CO、CO2、H2等，煙霧、火焰、熱量都較少；陰燃階段則產生大量的可見或不可見煙霧，火焰、熱量也不多；而火焰放熱階段則向外輻射熱量，環境溫度迅速上升。火災信號包括許多特征參數，每個參量都或多或少地表示了火災發生的概率。從理論上講，系統采用的火災參量越多，系統智能化水平越高，誤報率、漏報率將會越低。因此，文中選擇煙霧濃度、溫度、CO濃度作為火災參量進行復合探測。
(2)分布式火災報警系統。火災報警系統一般分為火災探測器和火災報警控制器兩個部分。早期的系統多采用集中控制方式，探測器只是一個純粹的傳感器，它隨時將采集到的信號傳遞給控制器，由控制器對這些信號進行處理、判斷得出結果。這樣系統成本低、信號處理算法簡單，但是當系統規模過大時，會產生控制器負擔過大、響應速度慢、系統可靠性降低等不利因素。為了克服這些缺點，逐漸采用分布式控制方式代替集中式控制方式。于是本文的火災探測報警系統采用分布智能式控制方式。
(3)無線數據傳輸方式。傳統的火災探測器的能量供給和信息傳輸通常是通過電纜線連接，在安裝過程中電纜線的鋪設，不僅費用高、工作量大，而且有時對建筑結構造成一定的破壞性。在一些特殊場合，如古建筑消防安全、危險化學品泄漏應急檢測及其他人力難以達到的場所，有線式的探測器難以適用。無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)，采用無線通訊技術和小體積、低功耗的微傳感器，它是由部署在監測區內的大量微型傳感器節點組成，通過無線通訊方式形成一個多跳的自組織的網絡系統。因此，將火災探測技術與無線通信技術相結合，實現火災探測的無線化、網絡化、智能化，是火災探測研究的新方向。
(4)火災信號的智能算法。火災是一個復雜的非平穩隨機過程。對于不同燃燒物質和探測環境，傳感器所采集到的動態特征參數值差異很大。在火災的探測中，傳統的閥值法對于火災復雜的狀態中信號探測來說過于簡單，尤其是在報警延遲時間和報警閾值的設定過于單一。因此，將智能化算法應用于火災探測系統研究，將對提高火災探測的可靠性以及降低火災報警系統的誤報、漏報率具有重要的積極作用。
1．2 無線復合火災探測報警系統
文中研究的火災探測報警系統，由STM32作為處理器，分別設計了火災報警控制器和復合火災探測器，形成分布式控制的火災報警系統。復合探測節點實現對煙霧濃度、溫度和CO濃度信號的采集，在探測節點實現了火災信息的處理和判斷，減輕控制器的負擔；通過ZigBee無線網絡將信息傳輸給火災報警控制器；由火災報警控制器進行火災數據的存儲和顯示以及對探測節點的統籌管理。系統的整體結構框圖如圖1所示。

(1)復合探測節點，通過3種傳感器采集現場的環境信號，利用智能算法對火災信息進行處理，利用ZigBee通信模塊將信息傳輸給火災報警控制器。若發生火災則啟動報警裝置，同時向火災報警控制器發送火警信息，若無火災，則定時向火災報警控制器發送驗證信號供火災報警控制器處理，如圖2所示。