低功耗自组网火灾报警器研发及产业化

20231130

公共管理、社会保障和社会组织

火灾报警器采用红外光散射探测的原理。根据米氏散射定理，在入射光强不变的条件下，散射光强与散射颗粒浓度成正比。即散射光强越强，说明环境中的烟雾浓度越浓，达到一定的阈值后判定为发生火灾。 与现有的火灾报警器相比，本项目所研发的火灾报警器取得的技术创新包括：1、实现了火灾报警器之间的无线通信，可通过各节点之间直接组建自组网，将火情转发给同一单元楼内的其他报警器节点。2. 降低火灾报警器的功耗。使报警器可以持续工作10年不需要更换电池。满足实际中对于低功耗的要求。 技术突破：1.经实验验证，在室外无遮挡情况下该成果两节点直接通信距离超过100米。楼宇内两节点直接通信信号至少可穿透三层楼层。满足实际中对无线通信距离和穿透性的要求。2.实现了火情的多跳转发、自动路由等技术，避免因个别节点损坏或通信质量差而无法将火情传达到远端。 自组网火灾报警器借助物联网的相关技术原理，通过自动路由、多跳转发等技术将各个节点的信息传送到服务器端。自组网火灾报警器的数据通信不依赖于路由器等网络硬件设施，也不依赖于某个单独的节点，即使有个别节点出现故障，并不影响其他节点的数据传输。 另外一项核心技术是低功耗设计。本项目摒弃了烟雾报警器中冗余的电路设计，在程序上采用长时间休眠+定时唤醒短时间工作的设计，实现了火灾报警器的低功耗。从而保障该产品可以在较长时间内不需要维护，节省人力成本。

该产品与国内同领域产品相比具有鲜明的特色。 首先现有的火灾报警器大部分只能单独运行，这种报警器实际上只能监测一个房间的火情，而无法预知其他相邻房间的火情，具有较大的安全隐患。高端火灾报警器通过有线或wifi的方式接入互联网，将楼宇内各个房间的火情传达到服务器端。但在发生火灾时，往往伴随着网络基础设施的瘫痪，这时这类火灾报警器也将无法通信。而本产品借助物联网的相关技术原理，通过自动路由、多跳转发等技术将各个节点的信息传送到服务器端。自组网火灾报警器的数据通信不依赖于路由器等网络硬件设施，也不依赖于某个单独的节点，即使有个别节点出现故障，并不影响其他节点的数据传输。更加适合于火灾防控的应用场景，具有明显的技术优势 其次现有的大部分火灾报警器需要外接电线供电。这为安装施工造成不小的工作量和经济投入。而少数电池供电的火灾报警器又存在电池电量消耗过大的问题。需要定期维护。本项目采用了低功耗设计，摒弃了烟雾报警器中冗余的电路设计，在程序上采用长时间休眠+定时唤醒短时间工作的设计，实现了火灾报警器的低功耗。从而保障该产品可以在较长时间内不需要维护，节省人力成本。 综上，本产品与同类产品相比，具有明显的技术优势和市场竞争力。

可国（境）内外转让

其主要技术指标：1.可以实现各报警器节点间的自组网，联网节点不少于20个。2.两节点直接通信距离优于100米。3.报警声大于40分贝。4.报警灵敏度不低于5%obs/m。5.正常情况下平均5分钟采集一次数据。期间处于休眠状态。 产业化目标：实现该项目的规范化和产品化。以满足火灾报警器行业需求为导向，依靠自组网核心技术形成具有竞争优势的产品，并推向市场，推动国内现有的火灾报警器市场的技术升级和安全升级。 经济产出目标：目前国内火灾报警器保有量约为1亿套，主要分布于工业园区，写字楼及居民楼层，且基本属于独立工作方式。随着安全意识的提升，现有的火灾报警器将逐渐被自组网式报警器所取代。而且目前家庭的火灾报警器保有量很低，未来该成果市场潜力巨大，保守估计市场规模100亿级。 项目实现了传感器节点间的自组网，解决了现有火灾报警器只能单独运行的问题。目前国内未见有类似设计的产品，具有鲜明的行业特色。计划未来能够在国内国际市场推广，替代现有的技术落后的产品，解决行业痛点，提升火灾报警的安全性。 本项目的产业化目标是开展中试阶段的相关工作，主要工作内容包括： 1.进行系统评估，综合考虑成本，性价比，组装复杂度，而确定整机设计。包括：电池型号确定，传感器选型确定，电路设计确定，外壳选型确定等。 2.进行消防备案和认证。进行自检和第三方检验。提交官方规定的相关文件，得到消防有关部门的授权和认可。 3.在系统基本确定的基础上，组装50套报警器测试机，进一步验证该产品的一致性，成品率，长期稳定性，安全性，耐久性。 4.进行质量认证和疲劳测试等，以及功能方面的进一步细化调整。 5.申请专利、软著或外观设计知识产权。 6.制定企业标准。 7.在校内进行现场布设及应用测试。 综上，中试阶段目标：使该产品进一步的标准化，提升可靠性和安全性，获得该产品类型所需的官方授权认证。进而与市场渠道进行沟通，实现成果转化。

低功耗自组网火灾报警器研发及产业化

北京市昌平区人民政府

现有的楼宇中安装的火灾报警器，绝大多数处于“单打独斗”的工作状态。即独立工作，彼此之间没有火情信息的通信。这种工作模式对于高层建筑存在极大的安全隐患。比如1楼发生火情后，起初只有1楼的火灾报警器发出警报，而其他楼层在烟雾没有扩展到之前，报警器并没有发出警报。而等烟雾扩散到高层时，往往已经错失最佳的逃生机会，造成人民生命和财产不可挽回的损失。 为了解决现实中这一迫切的问题，本项目研发了一种低功耗自组网火灾报警器。该成果实现了物联网技术与火灾报警器的完美融合，可以在不需要依赖外置基础设施的前提下，实现楼宇内不同房间内的火灾报警器节点自组联网，当一个节点发现火情，会立即通过无线通信通知全楼所有节点，同步报警。因此，大大增强了火灾报警的及时性和覆盖性。同时该成果具有物联网设备的低功耗特点，可以在较长时间(10年）内不需要更换电池维护，满足实际应用的需求。 在火灾发生时，楼宇中的电力设施和用电设备往往会全面瘫痪，无法依靠楼内的路由器和交换机进行无线通信。因此该成果采用物联网的6LoWPAN通信技术。与常用的WIFI通信不同，6LoWPAN通信技术不需要路由器和交换机的配合，各报警器节点间可直接的自组网和多跳通信。节点间会自动联网，并把火情信息相互传递，实现在灾情环境下稳定可靠的通信工作。 项目主要研发内容：低功耗自组网烟雾报警器。 其主要技术指标：1.可以实现各报警器节点间的自组网，联网节点不少于20个。2.两节点直接通信距离优于100米。3.报警声大于40分贝。4.报警灵敏度不低于5%obs/m。5.正常情况下平均5分钟采集一次数据。期间处于休眠状态。 产业化目标：实现该项目的规范化和产品化。以满足火灾报警器行业需求为导向，依靠自组网核心技术形成具有竞争优势的产品，并推向市场，推动国内现有的火灾报警器市场的技术升级和安全升级。 经济产出目标：目前国内火灾报警器保有量约为1亿套，主要分布于工业园区，写字楼及居民楼层，且基本属于独立工作方式。随着安全意识的提升，现有的火灾报警器将逐渐被自组网式报警器所取代。而且目前家庭的火灾报警器保有量很低，未来该成果市场潜力巨大，保守估计市场规模100亿级。