一种具有联网功能的报警系统

本发明涉及物联网，特别是一种具有联网功能的报警系统。

背景技术：

1、在当代社会，随着物联网技术的飞速发展和智能化需求的日益增长，安全监控与预警系统成为了保障公共安全和工业生产安全的重要环节，特别是在火灾预防与控制领域，传统的独立式烟雾报警器已难以满足复杂环境下的即时响应与高效管理需求。

2、当前市场上存在的联网报警系统虽在一定程度上有所改善，但仍存在几方面的不足：首先，多数系统对于数据的处理仍停留在表面层次，缺乏对火灾发生前兆的深入分析与预测，导致误报率较高；其次，系统通信策略往往固定不变，无法根据实际网络环境和设备电量灵活调整；最后，用户端的应急响应机制相对单一，缺乏个性化疏散指导和与专业应急机构的无缝对接，影响了紧急情况下的快速疏散与救援效率。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种具有联网功能的报警系统解决现有报警系统在火灾预警中对环境监测实时性不足、火灾风险判断不准确、通信资源与能耗管理不灵活以及应急响应缺乏有效协同的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种具有联网功能的报警系统，其包括，烟感探测模块：实时监测环境状况，并传输至边缘计算模块；

5、边缘计算模块：接收烟感探测模块的原始数据，进行初步处理并即时判断是否存在火灾风险；

6、ai分析与预测模块：运用深度学习技术，精准识别火灾特征，评估火情发展态势；

7、边缘决策与报警模块：根据ai风险评估，快速启动本地报警机制，同时通过高速网络向云端发送报警信息；

8、自适应通信管理模块：根据网络环境和电源状态动态调整通信参数，平衡效率与能耗；

9、用户接警与应急指挥模块：用户终端接收报警通知并展示火情预测，引导用户采取行动，同时自动通知消防部门，形成应急响应闭环。

10、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：环境状况包括烟雾浓度、温度和湿度。

11、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：实时监测环境状况，并传输至边缘计算模块，具体操作步骤如下：

12、使用烟感探测器自动采集烟雾浓度、温度和湿度数据；

13、对采集到的数据进行时间戳标记，形成数据包；

14、使用zigbee无线模块，将带有时间戳的数据包通过自组网方式，以aes加密方式加密数据；

15、按照zigbee协议栈规定格式封装数据，通过多跳传输和直接连接的方式，将数据包发送至最近的边缘计算节点。

16、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：接收烟感探测模块的原始数据，进行初步处理，具体操作步骤如下：

17、边缘计算模块持续监听来自烟感探测模块的无线传输通道；

18、接收到数据包后，立即进行解密和解析，并记录接收到数据的时间戳；

19、对接收到的原始数据中的各项数据进行有效性检查，剔除超出物理意义范围及明显错误的数值；

20、应用数据平滑算法对连续数据进行滤波，去除瞬时噪声后转换为统一的数据格式，用于后续算法处理。

21、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：根据初步处理结果即时判断是否存在火灾风险，具体操作步骤如下：

22、运用火灾识别算法，计算出火灾发生的概率，表达式为：

23、；

24、其中，为平滑后的烟雾浓度值，为温度变化率，为湿度变化率，为数据采集的时间间隔，为衡量温度变化率影响常数，为衡量湿度变化率影响常数，ω为频率，为控制烟雾浓度对风险影响的非线性程度的常数，为确定烟雾浓度影响的基准点，λ为调节温度和湿度变化率乘积项对火灾风险贡献的权重，q为控制温度和湿度变化率乘积项对风险影响的非线性程度的指数，μ为基线风险水平，ν为时间间隔对风险评估的动态调整系数；

25、设定火灾风险阈值，当火灾概率超过阈值，则认为存在火灾风险；

26、当连续次检测结果中的火灾发生概率均超过阈值，则系统确认为有效火灾报警。

27、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：运用深度学习技术，精准识别火灾特征，评估火情发展态势，具体操作步骤如下：

28、边缘计算模块将处理过的数据包，通过api接口传输至ai分析模块后进行数据规范化处理；

29、加载预训练的卷积神经网络与循环神经网络的混合模型，用于时间序列分析和特征识别；

30、利用卷积神经网络从烟雾浓度、温度变化趋势数据中提取空间特征，识别火灾的早期视觉标志；

31、循环神经网络部分分析时间序列数据，捕捉烟雾浓度、温度和湿度变化的动态趋势，识别火灾演变的模式；

32、输入规范化后的数据到模型中，执行前向传播，计算当前火灾发生的概率及发展态势；

33、根据模型输出的当前火灾概率，结合历史数据和火灾发展模型，预测火情等级和蔓延方向；

34、依据预测的火情等级和蔓延方向，ai模块生成详细的火灾风险评估报告。

35、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：根据ai风险评估，快速启动本地报警机制，具体操作步骤如下:

36、边缘计算模块通过uart接口发送特定指令给声光报警器，并验证声光报警器接收指令的反馈信号;

37、根据疏散计划，边缘计算模块通过网络协议控制现场的led显示屏和指引灯;

38、显示屏上滚动播放安全疏散路线图，指引灯以特定颜色和闪烁模式指示最佳逃生路径，同时语音播报疏散指南;

39、将火情等级、预测蔓延方向和建议应对措施信息整合成json格式的数据包。

40、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：根据启动的报警机制，通过高速网络向云端发送报警信息，具体操作步骤如下：

41、云端服务器监听特定端口，接收来自边缘计算模块的数据包;

42、利用密钥对数据包进行aes解密，验证数据完整性，然后解析出火情报告内容;

43、云端平台将火情信息实时显示在火情监控大屏上，更新火情地图，标记风险等级和位置;

44、根据火情等级和预测蔓延方向，智能调度最近的消防资源，通过专用通信系统向消防部门发送紧急调度指令。

45、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：根据网络环境和电源状态动态调整通信参数，平衡效率与能耗，具体操作步骤如下：

46、云端服务器持续监测与边缘计算模块及各报警装置间的网络连接状态，通过api接口获取数据；

47、云端服务器定期接收边缘计算模块和报警装置上报的电源状态信息，包括电池电量百分比、充电状态等，确保通信策略调整基于准确的电源信息；

48、定义通信效率评估函数，反映在当前网络条件下通信的效率；

49、基于当前网络状况和设备电量，确定通信频率和功率；

50、云端服务器根据计算出的频率和功率，通过安全通道向边缘计算模块及各报警装置发送新的通信参数设置指令；

51、基于实时监控的反馈，云端服务器周期性地重新计算通信参数，动态调整策略。

52、作为本发明所述具有联网功能的报警系统的一种优选方案，其中：用户终端接收报警通知并展示火情预测，引导用户采取行动，同时自动通知消防部门，形成应急响应闭环，具体操作步骤如下：

53、在用户手机app及专用接警终端首次设置时，用户根据个人偏好和企业政策定制通知策略；

54、当云端服务器判定火情并发出报警时，用户app及接警终端立即通过已建立的接口接收到火情通知；

55、app界面根据火情等级自动调整展示内容的紧急程度，同时，展示基于地理信息系统绘制的火场周边地图，标注安全疏散路径和最近的紧急出口；

56、利用gps和室内定位技术获取用户当前位置，结合火情信息和建筑物平面图，计算并展示个性化安全疏散路线，动态调整最优路径；

57、开启紧急情况下的人工智能语音导航，指导用户沿安全路径疏散，同时app界面提供清晰的箭头指示和距离；

58、云端服务器根据火情等级和位置信息，自动向最近的消防站发送报警信息，触发消防部门的快速响应，自动通知医疗急救、警察应急服务机构，根据火情预测的需求，协调资源分配，形成跨部门协同救援机制；

59、用户到达安全区域后，通过app简单确认已安全疏散，系统记录并反馈给应急指挥中心，帮助实时掌握人员疏散情况；

60、云端服务器根据用户的疏散确认信息和现场救援进展，更新应急指挥中心的大屏幕视图，展示疏散进度、火情控制情况，做出进一步决策。

61、本发明有益效果为：通过烟感探测器自动收集环境数据，借助zigbee网络加密传输，确保监测数据的实时性与安全性，边缘计算模块实施数据预处理，包括异常值剔除与数据平滑，提升了数据分析的精确度，采用复杂算法评估火灾风险，结合多参数动态分析，实现精准预警，融合深度学习的ai模块能识别火灾特征并预测火情发展，为应急响应提供科学依据，系统还能即刻启动本地报警并经高速网络通知云端，同时根据网络和电源状况自适应调整通信参数，确保效率与节能，用户终端接收报警，引导疏散并联动消防资源，形成应急闭环，通过智能化、网络化的综合策略，有效增强了公共场所的火灾防控能力。