一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法技术

本发明专利技术提供一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法，涉及火灾监测技术领域。本发明专利技术旨在对探测报警器与基站之间采用星型拓扑联接的系统降低整体功耗，提高应对局部衰减干扰以及实现电池电量同步消耗，建立火灾监测预警系统，对火灾进行检测，并对火灾探测报警器的上下行数据进行发送；同时对提出所述火灾监测预警系统整体功耗相关的16项参数并进行功耗分析评价，获取邻居报警器并建立邻居基础拓扑图，建立火灾探测报警器的路由关系，计算单心跳周期系统功耗以及整体功耗降低率和功耗差异时长，从而获得优选参数值表。从而获得优选参数值表。从而获得优选参数值表。

【技术实现步骤摘要】
一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法


[0001]本专利技术涉及火灾监测
，尤其涉及一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法。

技术介绍

[0002]各类小场所、合用场所、住宅建筑、临时性建筑一直是消防安全工作的难点所在，火灾起数以及火灾亡人数占比较高，小火亡人现象突出。以NB
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IoT蜂窝通信为主要通信手段的可直接联网型无线独立式火灾探测报警器以安装迅捷、价格低廉、不对现场已有业务产生影响，可现场和远程多级报警等特点，在上述场所获得广泛应用，成为解决上述场所小火亡人问题的有效手段。在此类系统中，每个探测报警器都直接使用LTE、NB
‑
IoT、Cat.1等蜂窝通信技术，网络由电信运营商铺设，终端用户工程安装和使用非常便捷，用户自己无需建网，可以实现开箱即用，但是仍然存在几方面的不足：
[0003]一是局部信号衰减或局部信号干扰问题：一些部位信号不足或者没有相应信号，再或者安装探测报警器时信号质量尚可，但后期建楼、内部格局重新装修、同一个基站下的终端数量突然增多等问题可能会造成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法，其特征在于，包括独立式火灾探测报警器的双模组网方法以及独立式火灾探测报警器的低功耗参数设计方法；所述独立式火灾探测报警器的双模组网方法具体包括以下步骤：步骤S1：将每一只独立式火灾探测报警器设置两种无线通信模组，其中第1模组单位数据量通信功耗高于第2模组、但通信距离或速率优于第2模组，其通信制式为广域网通信基站所采用的通信制式，第2模组单位数据量通信功耗低于第1模组，但通信距离或速率劣于第1模组，其通信制式为可实现点对点直接通信的低功耗局域网通信制式；步骤S2：建立火灾监测预警系统；选择若干火灾探测报警器作为网关，将所有火灾探测报警器划分为若干组，每组中仅有1个网关，每个作为网关的火灾探测报警器采用第1模组与基站通信，负责其中1个组的远程通信，承担网关角色的报警器与组内其他报警器采用第2模组进行本地组内多跳通信；步骤S3：火灾探测报警器对火灾进行检测，并对火灾探测报警器的上下行数据进行发送；所述独立式火灾探测报警器的低功耗参数设计方法具体包括以下步骤：步骤D1：提出所述火灾监测预警系统整体功耗相关的16项参数并进行功耗分析评价，步骤D2：创建火灾探测报警器随机分布点集；在平面内按等概率方式随机采样一组坐标点来代表报警器坐标位置；步骤D3：获取邻居报警器并建立邻居基础拓扑图；采用第2模组邻居数数学期望表征通信射频和现场环境链路衰减特性的作用体现，选择一个邻居判定距离阈值，使得在该阈值下，各火灾探测报警器的邻居数的平均值与期望相等，则对于任意一个火灾探测报警器，与该火灾探测报警器距离小于阈值的其他火灾探测报警器，被归为该火灾探测报警器的邻居报警器，并以此建立邻居基础拓扑图；步骤D4：建立火灾探测报警器的路由关系；在步骤D3获得的邻居基础拓扑图上得到每一只火灾探测报警器的本地组内多跳通信路由拓扑关系数据；在本地组内多跳通信路由拓扑关系建立过程中，控制路由拓扑层级和一个报警器的下级报警器数量，使得在路由拓扑建立过程中，报警器的路由拓扑层级不超过待评估的最大路由拓扑层级，下级报警器数量不超过待评估的最大下级数；步骤D5：建立单心跳周期中主动通信事件队列；在一个心跳上报周期T
tick
内，根据第2模组心跳时间分布律和待评估的第2模组拓扑最大级数，产生系统内火灾探测报警器的全部主动上报时刻，且按增序排列，要求不同火灾探测报警器的主动上报时刻相位差符合第2模组心跳时间分布律，同一火灾探测报警器的各主动上报时刻是等时间间隔的，并且该时间间隔即转发周期T
s
‑
up
与待评估的第2模组拓扑最大级数之积不超过心跳上发周期T
tick
；步骤D6：计算单心跳周期系统功耗，具体包括主动上报通信功耗、静默功耗、分配在本心跳周期中的网络更新功耗、单个心跳周期系统功耗；步骤D7：计算整体功耗降低率和功耗差异时长；步骤D8：获得优选参数值表；根据评价分析目的，列出全部具体的参数值候选组合；根据步骤D4
‑
步骤D7，计算每一
种组合最终产生的整体功耗降低率和功耗差异时长，根据设计目标设定不合格阈值，剔除不合格项；剩余保留项则为能够满足低功耗目的的适配参数值。2.根据权利要求1所述的一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法，其特征在于，步骤S2中所述火灾监测预警系统由独立式火灾探测报警器通过无线组网方式构成，非网关角色的独立式火灾探测报警器处于第一个层级，承担网关角色的独立式火灾探测报警器处于第二个层级，运营商基站处于第三个层级，云端监控平台处于最顶层即第4个层级。3.根据权利要求1所述的一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法，其特征在于，步骤S3中所述火灾探测报警器的上下行数据包括3类：(1)第1类是火警数据包，上行，具体内容包括报警器地址、传感器模拟量、火警状态以及扩展数据，其中根据火警状态将该火警数据包分为火警发生包和火警撤销包，当火灾探测报警器检测到火灾信号时，火警数据包设定为火警发生包，并在火灾信号未撤销前周期发送，当火灾探测报警器检测到火灾信号消失时，火警数据包设定为火警撤销包，且仅发送1次；(2)第2类是心跳数据包，上行，具体内容包括报警器地址、传感器模拟量、信号质量、电池电量、在本地网络中所处的拓扑位置信息以及扩展数据；(3)第3类是控制数据包，下行，具体内容包括报警器地址、消音控制码、复位控制码以及扩展数据。4.根据权利要求1所述的一种独立式火灾探测报警器组网与约束性参数设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：步骤S3.1：当火灾探测报警器探测到火灾时，火灾探测报警器创建火警数据包，然后采用第1模组，直接向远程服务器发送火警数据包；同时，采用第2模组，通过本地组内多跳通信的方式，至本地承担网关角色的火灾探测报警器，再到远程服务器的路径发送火警数据包，当多跳路径上负责转发的火灾探测报警器接收到火警数据包时，立刻进行上行转发，转发后进入静默监测状态；所述火警数据包的发送，每发送1次，等待设定时间，进行下一次发送，直至发生报警的报警器的传感部件撤销火警信号，结束发送；如果发生报警的火灾探测报警器的传感部件未撤销火警信号，但火灾探测报警器接收到了下行的消音或复位控制数据包，则等待火灾探测报警器的消音或复位周期结束后，再次发起火警数据包发送；步骤S3.2：每个火灾探测报警器周期创建并通过第2模组，经由本地组内多跳至网关角色火灾探测报警器再到远端服务器的路径上发心跳数据包，心跳上发周期T
tick
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力，张曦，王卓甫，梅志斌，
申请(专利权)人：应急管理部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：