一氧化碳物联网监测报警系统
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摘要：基于物联网技术平台的一氧化碳报警监控系统可自动监测一氧化碳浓度。该系统采取“四级管理五级报警”的科学预警方式和处置模式，可为一氧化碳报警监测提供可靠的技术和体系保障。该系统不但可以应用于民居，也可以应用于各类住宅、酒店、餐馆、矿井等公共场所或工业设施内，可以避免一氧化碳泄漏造成的灾难。通过报警系统体系的建立，将居民的自救、就近互救、政府救助及第三方运营平台救助有机地结合起来，形成综合救助的体系，从而大大缩短救援时间，并可以将救灾变为减灾，从根本上减少甚至避免事故的发生。
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）02-0025-02
0 引 言
一氧化碳是广为人知的易燃有毒气体，我国部分地区非职业性一氧化碳中毒事件时有发生。结合各地区的实际情况，制定切实可行的对于一氧化碳中毒的防范工作方案势在必行。2006年11月9日各大部委联合的《关于加强非职业性一氧化碳中毒防范工作的通知》（建城[2006]274号）中进一步细化了对于一氧化碳中毒防范的工作要求及部署安排。
1 一氧化碳监测报警系统
一氧化碳物联网监测报警系统可以实时感知一氧化碳浓度，预防事故发生。在发生事故时，系统能及时获得相关信息，加快事件的应急处理。本系统的可靠性、实时性、自组织性、抗毁性、自诊断性等性能，将全面打造预防一氧化碳中毒事件的“预警—报警—辅助救助”新模式。
图1所示是一氧化碳物联网监测报警系统的组网示意图。
图1中，无线局域网由智能接入网关、无线传感器网络中继以及一氧化碳浓度监测传感器节点等三级设备组成。一个无线传感器网络中继与多个一氧化碳浓度监测传感器节点之间为星状网络结构，多个中继之间形成MESH网络，智能接入网关以GPRS通讯方式实现无线局域网与广域网的接入。
2 一氧化碳感知节点的功能
通过一氧化碳报警监控系统可以对一氧化碳气体进行实时监控，本地监控端设备可以配置不同的无线定位报警终端和一氧化碳探测器，以满足不同的应用需求。其具体功能如下：
（1） 一氧化碳浓度超标报警
一氧化碳浓度监测传感器节点在监测到一氧化碳达到一定浓度时将触发报警，终端模块可将报警信息即时发送到防控分中心，所有报警情况全部都会生成警报记录报告。
（2） 紧急求助报警
在一氧化碳浓度监测传感器节点的一侧，装有紧急求助按钮。按下此按钮，运营中心即可接到紧急求助信号将进行电话核实，如有险情则及时展开救助。
（3） 电量报警
当一氧化碳浓度监测传感器节点电源电量不足时，无线定位报警终端也会自动向监控中心发出亏电报警信号，防止设备断电。
（4） 分组管理
系统可以对一氧化碳浓度监测传感器节点设置不同分组进行管理。分组是一个树型结构，用户可以根据地点、级别或者类型等要素对探测器进行分组操作，有利于探测器情况的整体掌握。
（5） 信息管理
可管理一氧化碳浓度监测传感器节点及对应责任人的详细信息，包括责任人姓名、负责区域、电话、备注信息、安装位置、检修时间等；还可提供一氧化碳浓度监测传感器节点定期检测的提醒。
（6） 生成报告
对一氧化碳浓度监测传感器节点各种状态及数据信息生成报告，以方便分析及总结。为方便管理，用户还可以按需求生成报告保存起来或打印，便于以后查询。
（7） 对外接口
防控分中心软件具有对外接口，可方便地与第三方软件对接。防控系统也可以使用自有的GIS平台来对一氧化碳浓度监测传感器节点进行监控。
3 组网规模
借用蜂窝覆盖中的计算方法，假设无线传感器网络中继的稳定覆盖半径为50 m，那么，覆盖一个500～600 m半径的圆形区域需要169～217个无线传感器网络中继，每个无线传感器网络中继可以接入64个一氧化碳浓度监测传感器节点（实际应用中一个中继可以接入200个终端传感器节点），组网可以达到万点级规模。
同样，根据蜂窝覆盖的方法进行无线传感器网络中继部署，500～600 m半径的圆形区域的全覆盖所形成的MESH网络深度小于等于8，每个无线中继的邻居同级节点小于等于6个，图2所示是系统无线局域网覆盖示意图。假如每个无线中继的数据传输速率保守设为100 Kb/s，通过计算，以每个一氧化碳浓度监测传感器节点采集的数据包长为50 B，实时性要求为5 min计算，该系统最多可以支持1 562个点同时发生一氧化碳浓度过高告警。
图2 系统无线局域网覆盖示意图
4 通信平台
网络的建设方法有很多，大体上分为无限网络和有线网络两种。在项目实施的过程中，可以根据实施地点的具体情况应用不同的广域网通信手段。比如可通过有线电视网络，如通过歌华有线对城市居民用户家中的探测器进行连接；而在有线网络无法覆盖的城市热点地区，可通过3.5 GHz的无线专网实现数据通信；而对于区域较广，用户量适中的区域，则可通过800 MHz无线专网实现通信。总之，用户可以根据城市各类网络覆盖情况、地区特点、成本、稳定性等因素，选择不同的网络实现数据通信，按照因地制宜、物尽其用、节约成本的原则进行通信平台设计。
5 结 语
一氧化碳物联网监测报警系统已经在某郊区8 000户家庭中进行了安装使用，并且获得了良好的反馈效果，从根本上杜绝了发生事故的可能性。该系统不但可以应用于民居，也可以应用于各类住宅、酒店、餐馆、矿井等其他公共场所或工业设施内。事实上安装此设备，可以避免一氧化碳泄漏造成的灾难。
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