烟雾探测器中的物联网技术


本文重点介绍了应用于烟雾和火灾探测的物联网(IoT)技术的最新发展。

烟雾探测器中的物联网技术

物联网(IoT)是指将计算机处理和无线连接技术应用于物理和电子设备，以在物理世界中实现互联网的网络支持和数字化优势的技术。

物联网技术是当前数字化浪潮的一个关键特征。它是工业4.0模型的基础技术，在该模型中，工业过程通过一个网络进行监控和控制，该网络使用过程中的所有离散区域和运动作为输入/输出节点。

物联网也正在进入我们的家庭、办公室、学习场所和公共空间。传感器、微处理器、无线数据传输和高效算法的相同应用，推动了行业中以数据为主导的决策和性能改进，为公众提供了以数据为主导的智能家居和设施管理。

烟雾检测是智能家居和建筑的一个重要特征。将烟雾报警器嵌入数字传感器、微处理器、无线连接和适当的能源来为这些附加设备供电，可以改善居住者、急救部门及自动化或半自动化系统的火灾响应，并最终挽救生命。

NB-IoT烟雾探测系统

最近，中国齐齐哈尔大学通信与电子工程学院的科学家们阐述了NB-IoT用于烟雾检测的好处。

NB系统设计用于有限带宽的工作。这使得它们更加可靠，因为无线连接可以更加坚固，并且仍然有更多的内置冗余来可靠地运行。与传统无线组网技术相比，NB-IoT技术可以大大降低设备的功耗和成本，并提高设备的使用寿命。

在齐齐哈尔团队提供的一个示例系统中，NB-IoT烟雾探测系统的设备使用多晶硅光伏电池充电，并使用超级电容器存储能量。光伏充电电路采用变步长电导增量法跟踪最大功率点，整体提高了太阳能在系统中的高效利用。

低成本、超低功耗物联网

烟雾报警系统对于减少室内火灾和保护财产至关重要。然而，现有系统存在一些缺点，包括前期成本高、难以监控工作状态、数据准确性低和管理要求复杂。

为了解决这些问题，中国西安科技大学的科学家最近在一次会议上提出了一种基于NB-IoT技术的独立烟雾、温度和湿度传感报警系统。

科学家们表示该系统成本低；具有超低功耗；特色设备损坏及电量报警、多方报警；采用统一部署管理。

温度、湿度和烟雾数据将相互参照，让工作人员更清楚地了解火灾现场，从而使前线人员更好地做出决策。

经过测试，该系统能够待机工作约5年，适用于偏远、难以进入的地区。该团队表示，与目前市场上的烟雾探测相比，这种长寿命的系统非常物有所值。

整合洒水系统和应急部门

来自马来西亚亚太科技创新大学和沙特阿拉伯苏丹王子大学的科学家们将洒水装置和紧急部门警报集成到基于物联网的烟雾探测系统中，以提高火灾响应能力。

他们提出了一个系统，该系统将集成不同的传感器，包括热量、烟雾和火焰。这些信号通过一种算法来检查火灾的可能性，然后使用GSM调制解调器将预测结果广播给各方。

为了在不危及人类生命的情况下获得真实数据，使用物联网技术为消防部门提供了有关火灾确切位置、组成和强度的必要数据。

该系统的主要特点是使用人工智能(AI)最大限度地减少误报，研究人员表示，这使得系统更加可靠。实验结果表明，该系统在可负担性、有效性和响应性方面具有优越性。这部分是通过使用Ubidots平台实现的，该平台促进了更快、更可靠的数据交换。

在雾中感应烟雾

物联网技术通常面临着在多雾的外部环境中检测烟雾的挑战。

为了解决这一问题，来自韩国首尔世宗大学、葡萄牙阿威罗研究所和巴西福塔莱萨大学的一个国际跨学科团队最近提出了一种基于深度卷积神经网络的节能系统，用于正常和雾天物理环境中的早期烟雾检测。

所提出的方法利用了VGG-16架构，一种卷积神经网络，与其他计算要求更高的网络相比，其精度和时间效率更高。

在基准烟雾检测数据集上进行的实验表明，该技术在准确性、误报率和效率方面优于最先进的方法。研究人员表示，其系统展示了一种可行的基于人工智能的方法，可以在具有挑战性的条件下进行物联网烟雾检测。

连接物联网与警报和照明，以实现智能疏散

在20分钟内从火灾中疏散建筑物可以显著提高存活率。最近一篇论文提出了一种基于物联网的智能火灾应急响应系统，具有分散控制功能，可加快疏散速度并提高安全性。

烟雾探测器、火焰探测器和热量探测器等传感器可以探测火灾和有毒气体的进展情况，以及建筑物的振动状态。

该系统根据这些条件设计疏散点的路径，并通过灯光引导疏散人员找到最佳、最安全的出路。

系统环境由Ember EM250芯片组、传感器模块、CDD控制器、通信模块、电源模块、CSD控制器、墙壁和门上的LED显示屏、报警器等组成。

一旦检测到火灾或烟雾，就可以在建筑物业主或相关建筑物的管理人员与应急服务部门之间的合作下进行双向数据集成。