淺談基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防系統設計與應用

【摘要】隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智慧時(shí)代這一理念被正式提出，消防系統作為國家公共安全行業(yè)的基礎，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防系統設計與應用是現階段的工作內容。本文首先簡(jiǎn)單了解了智慧消防系統總體架構搭建方法及系統組成，然后從操作功能、通信功能、數據處理、其他功能、軟件平臺等方面對智慧消防系統監控平臺軟件進(jìn)行設計，對設計完成的智慧消防系統進(jìn)行試驗分析具體性能。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)  智慧消防系統  操作功能  通信功能

隨著(zhù)國家經(jīng)濟的發(fā)展，社會(huì )不斷進(jìn)步，但是其他方面的社會(huì )問(wèn)題卻逐漸凸顯出來(lái)，其中消防救援行業(yè)問(wèn)題凸顯。在信息技術(shù)革命不斷發(fā)展的今天，利用信息技術(shù)、通訊技術(shù)等現代化手段實(shí)現消防救援信息化建設，對消防工作實(shí)現現代化管理，是消防救援現階段的工作。國內外的實(shí)踐證明，智慧消防系統在消防工作中可以發(fā)揮出巨大的作用，是未來(lái)現代化消防發(fā)展的主要趨勢，應該得到優(yōu)先的發(fā)展。

一、智慧消防系統總體架構搭建方法

智慧消防系統是當今時(shí)代發(fā)展的主要趨勢，對消防行業(yè)的現代化發(fā)展具有這十分重要的促進(jìn)作用，智慧消防系統是基于柵格化網(wǎng)絡(luò )構建而成，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現的一個(gè)自感知、自適應網(wǎng)絡(luò )，本文設計的智慧消防系統總體架構搭建方法以及系統組成包括：

一，智慧消防系統采用的體系架構是面向服務(wù)對象的，結合了云計算技術(shù)，實(shí)現了音視頻數據交互等核心功能。

二，在智慧消防系統中采用了統一的接入標準，其中還兼容了 SIP、H.323、Oonvif、PSIA等協(xié)議，也正是通過(guò)這些協(xié)議改變了音視頻數據原有的接入方式， 成為了 IP 網(wǎng)絡(luò )接入方式。

三，智慧消防系統中的數據資源被無(wú)級別放置在云服務(wù)平臺上，不同的單位可以受地域、級別的限制，調度資源，實(shí)現了資源共享。

四，在智慧消防系統中，根據不同任務(wù)用戶(hù)的實(shí)際需要，建立了預設組網(wǎng)功能，基于這種功能，可以在網(wǎng)絡(luò )上臨時(shí)召開(kāi)不同的會(huì )議。

五，智慧消防系統中采用的是計劃指揮平臺，這種基于流程化思想研發(fā)的出來(lái)的平臺，可以有效解決傳統消防工作指揮過(guò)程中出現的問(wèn)題。

六，智慧消防系統中可以根據用戶(hù)權限調整平臺權限，以此形成網(wǎng)絡(luò )自適應，保證消防工作開(kāi)展過(guò)程中調度、指揮的順利進(jìn)行。

除此之外，還形成了多屏畫(huà)面的遠程同步技術(shù)、執勤管理系統、音視頻數據系統以及語(yǔ)音保底通信功能。

二、智慧消防系統監控平臺軟件設計

智慧消防系統中硬件是軟件的載體，在監控平臺中包括了 ARM 處理器和CAN 通信模塊、存儲模塊、語(yǔ)音模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤(pán)、調試串口、SD 卡模塊、網(wǎng)口模塊等部分，其中 ARM 處理器是核心控制模塊。

（一）操作功能設計

圖 1 智慧消防系統監控平臺軟件中的操作界面功能

本文以智慧消防系統中監控平臺的軟件設計為例，進(jìn)行詳細的設計分析，智慧消防系統的首要原則就是要保證操作簡(jiǎn)便，要盡可能地簡(jiǎn)化人員的操作步驟，因此監控平臺應該提供可視化的操作界面以此幫助操作人員更快的完成操作，圖 1 為智慧消防系統監控平臺軟件中的操作界面功能。

（二）通信功能設計

在智慧消防系統監控平臺軟件設計中通信功能的實(shí)現也非常重要，對于智慧消防系統而言，重要的就是數據的實(shí)時(shí)有效性。在智慧消防系統中監控平臺和終端設備一般會(huì )采用 CAN 總線(xiàn)的方式進(jìn)行通信，但是在實(shí)際應用的過(guò)程中，非常容易出現數據丟失的情況?？紤]到這個(gè)問(wèn)題，本文在設計時(shí)，采用了 FIFO+Hash 算法，這種解決方案可以對 CAN 總線(xiàn)傳遞過(guò)來(lái)的數據進(jìn)行優(yōu)先級處理，然后采用多線(xiàn)程的方式對 A 線(xiàn)程進(jìn)行循環(huán)讀取，并且將讀取到的CAN 數據插入到設定好的 FIFO 隊列中。B 線(xiàn)程則對 FIFO 隊列進(jìn)行出隊操作，從而有效解決 CAN 數據出現的數據丟包問(wèn)題。

（三）數據處理設計

在智慧消防系統中監控平臺和管理平臺之間涉及到大量的業(yè)務(wù)，因此不同的業(yè)務(wù)的通信方式不同，數據處理也不同，在終端設備上，需要對傳輸的信息進(jìn)行分析處理。尤其是在分析火災情況時(shí)，需要智慧消防系統中的火災自動(dòng)報警和消防聯(lián)動(dòng)系統在一時(shí)間動(dòng)起來(lái)，因此數據處理設計和數據分析設置都需要形成明確的設置。不僅如此，在平臺上的信息都會(huì )進(jìn)行統一管理，以此解決了傳統消防工作中出現的記錄不完整問(wèn)題，避免消防過(guò)程中因為信息缺失，而錯過(guò)搶險時(shí)機。除了上述三點(diǎn)內容之外，其他功能設計也十分重要，在監控平臺中，還要實(shí)現短信發(fā)送以及聯(lián)網(wǎng)報警功能，以此才能夠保證數據的正確性。

（四）軟件平臺設計

綜上所述，在設計智慧消防系統時(shí)，要選擇功能強大、穩定性較高、開(kāi)發(fā)周期較短的操作系統，還要盡可能的降低開(kāi)發(fā)成本，因此，智慧消防系統軟件平臺設計搭建一般選擇 Linux內核進(jìn)行，編程語(yǔ)言程序采用 QT 語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境為 QtCreator2.4.1，交叉編譯器采 用 arm-linux-gcc-4.4.1。 首先在虛擬機上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)成功后，在進(jìn)行交叉編譯，將開(kāi)發(fā)成功的程序移植到 ARM 板上。

三、智慧消防系統監控平臺測試應用

（一）試驗測試環(huán)境構建

在完成智慧消防系統的設計后，還要進(jìn)一步驗證系統的使用情況，系統功能測試主要是根據系統功能進(jìn)行測試，主要采用的是黑白盒測試方法。軟件環(huán)境中包括 IAR 開(kāi)發(fā)軟件、串口調試助手等，硬件環(huán)境包括電源適配器、溫度、濕度、煙霧濃度傳感設備等。在完成具體的構建工作后，就可以在虛擬機上運行 Linux 操作系統。

（二）軟件功能的測試

根據：操作界面功能測試、通信測試和數據分析處理功能測試的結果顯示，本文設計出來(lái)的智慧消防系統可以通過(guò)模擬火災現場(chǎng)情況，引入干擾源，在數據傳輸過(guò)程中的，數據前后一致，通信正常，數據準確性較高，也沒(méi)有出現丟包的情況，同時(shí)，數據處理也可以正常運行。比如，將智慧消防系統應用在消防監督工作中，可以改變傳統的消防監督模式，相關(guān)人員可以登錄這個(gè)系統，查詢(xún)有關(guān)單位的消防設施情況，明確不同場(chǎng)所中的消防信息，包括： 疏散通道、消防水源的具體位置，還可以對消防產(chǎn)品的維護情況、使用情況等信息進(jìn)行的了解。對于智慧消防系統來(lái)講，只有建立起來(lái)消防物聯(lián)網(wǎng)，才能夠建立起相應的智慧功能。那么首先就要收集掌握智慧消防所需要的信息數據，并且建立統一的數據格式和協(xié)議， 基于此，才能夠進(jìn)一步組建相應的智慧消防系統，更好的為社會(huì )服務(wù)。

四、安科瑞智慧消防服務(wù)云平臺介紹

4.1安科瑞消防云平臺系統結構

?火災報警子系統

?消防設備管理子系統

?消防水子系統

?電氣火災子系統

?防排煙子系統

?消防設備電源子系統

?防火門(mén)子系統

?視頻監控子系統

?應急照明和疏散子系統

?電能管理子系統

?APP子系統

4.2安科瑞智慧云平臺系統功能介紹

消防設備模塊

1、系統通過(guò)標簽感知消防設施位置狀態(tài)消息

2、把消防設施的購買(mǎi)時(shí)間、到期時(shí)間、安裝時(shí)間、負責人、巡檢次數等信息都錄入到數據中心的服務(wù)器中

3、可以分門(mén)別類(lèi)地對消防設備進(jìn)行維護和管理；生成消防設備臺賬。

消防水模塊

1、消防水源的水位和水壓監測儀表，通過(guò)GSM400上傳

2、消防水位水壓探測，判斷是否漏水、開(kāi)蓋等事件，當消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時(shí)，用手機app推送、短信等方式及時(shí)通知相關(guān)人員及時(shí)維修維護，保證消防安全

3、實(shí)時(shí)采集水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動(dòng)狀態(tài)信息；實(shí)時(shí)采集主管網(wǎng)實(shí)時(shí)壓力信息；在各閥門(mén)處安裝傳感器，實(shí)時(shí)采集各閥門(mén)狀態(tài)

防排煙模塊

1、目前可接入鑫豪斯/眾山（UDP）和嘉德/?？低暎∟B平臺）的NB煙感，也可以接入485輸出的煙感，通過(guò)GSM400上傳

2、系統通過(guò)高靈敏的無(wú)線(xiàn)煙感報警裝置，實(shí)現對煙霧、可燃氣體進(jìn)行監測，一旦發(fā)現監測數據超過(guò)報警值，通過(guò)設備的標簽、地理位置定位，用手機app推送、短信等方式及時(shí)通知相關(guān)人員，讓相關(guān)人員獲知相關(guān)位置的火災隱情。

消防電源模塊

1、實(shí)時(shí)監控消防系統各個(gè)部分的電源工作狀態(tài)，確保消防設備供電正常，并對各個(gè)回路的過(guò)流、短路、斷路等故障報警提示

2、可長(cháng)期記錄電壓電流的歷史曲線(xiàn)，通過(guò)一段時(shí)間的運行狀態(tài)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)生問(wèn)題的隱患進(jìn)行預測。

防火門(mén)模塊

1、通過(guò)與門(mén)禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)監控消防通道們的關(guān)閉及消防通道堆放物的情況

2、根據消防通道們的關(guān)閉及消防通道堆放物的情況，可實(shí)現緊急情況下的開(kāi)閉。

視頻監控模塊

1、用?？滴炇破脚_進(jìn)行接入

2、數據中心收到感應端各個(gè)子系統報警信息后，可調出報警詳細信息查看報警現場(chǎng)視頻輔助進(jìn)行火情確認。

3、實(shí)現各個(gè)火災報警子系統之間的結合，實(shí)現了報警點(diǎn)和監控點(diǎn)之間的聯(lián)動(dòng)。

五、安科瑞智慧消防服務(wù)云平臺推薦配置

5.1、平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買(mǎi)，或者客戶(hù)自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

5.2、系統現場(chǎng)推薦硬件配置清單：

注：以上配置為針對1個(gè)回路選型，其中剩余電流互感器應根據現場(chǎng)回路電流大小選擇，根據實(shí)際三選一。

六、產(chǎn)品介紹

6.1電氣火災監控探測器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網(wǎng)絡(luò )上傳，單表流量說(shuō)明：

上傳間隔一分鐘， 小于30M/月；

上傳間隔二分鐘，小于15M/月；

上傳間隔五分鐘，小于10M/月

6.2ARCM300D產(chǎn)品介紹

ARCM300D 智慧用電在線(xiàn)監控裝置是針對 0.4kV 以下的 TT、TN 系統設計的智能電力裝置，具有的單相交流電測量、遙信輸入、遙信輸出功能，以及 RS485 通訊或 GPRS 無(wú)線(xiàn)通訊功能，通過(guò)對配電回路的剩余電流、導線(xiàn)溫度等火災危險參數實(shí)施監控和管理。

產(chǎn)品采用的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數字化，網(wǎng)絡(luò )化于身，是建筑監控裝置預防監控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。同時(shí)將原有 RS485 通訊升級為 GPRS 無(wú)線(xiàn)通訊方式，解決了現場(chǎng)布線(xiàn)難的情況，提高工作效率。作為種的智能化、數字化的采集元件，該智能裝置已廣泛應用于各種控制系統、SCADA 系統和能源管理系統中。

七、結語(yǔ)

綜上所述，當代消防行業(yè)應該利用信息技術(shù)以及通訊技術(shù)，建立健全智慧消防系統。智慧消防系統的應用不僅可以為消防工作贏(yíng)得更多的時(shí)間，降低火災帶來(lái)的危害，同時(shí)智慧消防系統也可以降低消防行業(yè)的成本， 讓消防行業(yè)得到發(fā)展。經(jīng)過(guò)具體的試驗可以發(fā)現，本文從操作功能、通信功能、數據處理、軟件平臺這些方面設計出來(lái)的智慧消防系統符合消防行業(yè)的需求，可以實(shí)現消防行業(yè)中的基礎功能。

【參考文獻】
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