無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中的應用介紹

【摘要】現有消防系統由于基礎數據感知點(diǎn)有限，難以實(shí)現對消防場(chǎng)所及消防設施的全監控和數據完善。文中通過(guò)對不同制式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行比較分析，為消防物聯(lián)網(wǎng)的構建，提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：智慧消防云、消防監督、智慧消防物聯(lián)網(wǎng)

1  背景

根據*消防救援局統計數據，近十年全國共發(fā)生了228.2萬(wàn)起火災，造成死亡超過(guò)1.5萬(wàn)人。伴隨著(zhù)城市建設的快速發(fā)展，城市消防安全風(fēng)險的不斷上升，城市高層建筑和大型建筑日益增多，建筑消防安全問(wèn)題越來(lái)越突出。消防工作面臨著(zhù)的挑戰，傳統工作方式與新形勢、新任務(wù)不相適應的矛盾日益凸顯。

近年來(lái)，隨著(zhù)信息技術(shù)飛速發(fā)展，現代城市的信息化水平有了很大提高，逐步形成了“智慧城市”的建設理念。城市消防安全作為城市建設的重要一環(huán)，逐步形成“智慧城市”相匹配的“智慧消防”。智慧消防已成為大勢所趨。

2  智慧消防

近年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、人工智能等一系列科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，火災科學(xué)、消防技術(shù)與消防軟科學(xué)等領(lǐng)域作為消防科學(xué)技術(shù)研究的主要方向。智慧消防行業(yè)逐漸向多級啟動(dòng)、智能化、滅火提效、特殊領(lǐng)域應用等方向發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，智慧消防就是利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現實(shí)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)，配合大數據云計算平臺、火警智能研判等專(zhuān)業(yè)應用，實(shí)現城市的消防的智能化，是智慧城市消防信息服務(wù)的數字化基礎，也是智慧城市智慧感知、互聯(lián)互通、智慧化應用架構的重要組成部分。

2017年10月10日，*發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“智慧消防”建設的指導意見(jiàn)》，意見(jiàn)中提出建設“智慧消防”的任務(wù)和明確工作目標。根據該指導意見(jiàn)，對智慧消防提出了五大任務(wù)：

（1）建設城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠程監控系統；

（2）建設基于“大數據”“一張圖”的實(shí)戰指揮平臺；

（3）建設高層住宅智能消防預警系統；

（4）建設數字化預案編制和管理應用平臺；

（5）建設“智慧”社會(huì )消防安全管理系統；

消防物聯(lián)網(wǎng)的構建作為五大任務(wù)之一，對于相關(guān)消防信息的獲取至關(guān)重要。也是其他任務(wù)完成的基礎。

3  物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹及對比

電信聯(lián)盟( ITU) 發(fā)布的ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告，對物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義：通過(guò)二維碼識讀設備、射頻識別(RFID) 裝置、紅外感應器、定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。

物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)很多，主要可以分為兩大類(lèi)：

（1）短距離通信技術(shù)：ZIGBEE、WIFI、藍牙、Z－WAVE等；

（2）廣域網(wǎng)通信技術(shù)：LPWAN，低功耗廣域網(wǎng)。

其中低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN，LOW POWER WIDE AREA NETWORK）技術(shù)是一種革命性的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)接入新技術(shù)，與WI-FI、藍牙、ZIGBEE等現有成熟商用的無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比，具有遠距離、低功耗、低成本、覆蓋容量大等優(yōu)點(diǎn)，適合于在長(cháng)距離發(fā)送小數據量且使用電池供電方式的物聯(lián)網(wǎng)終端設備。

由于消防設施分布的區域比較廣，業(yè)務(wù)主要適用于廣域網(wǎng)技術(shù)。因此本文針對LPWAN，即廣域網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行對比說(shuō)明。

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對比

目前面向物聯(lián)網(wǎng)的LPWAN（低功耗廣域技術(shù)）技術(shù)可以分為兩類(lèi)：一是*頻段的廣域網(wǎng)技術(shù)，以3GPP定義的NB-IOT、LTE 演進(jìn)技術(shù)eMTC等為代表；另一類(lèi)是非*頻段的廣域網(wǎng)技術(shù)，包括LoRa、Sigfox等技術(shù)，不同類(lèi)別的LPWAN技術(shù)方、部署方式、服務(wù)模式均存在差異。

（1）NB-IOT ：2017年6月16日，NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了3GPP 無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規范組會(huì )議通過(guò)。同年，*發(fā)公告稱(chēng)， 在已分配的GSM或FDD方式的IMT系統頻段上，電信運營(yíng)商可根據需要選擇帶內工作模式、保護帶工作模式、獨立工作模式部署NB- IoT系統。頻率使用有效期與相應頻段的公眾移動(dòng)通信系統頻率有效期一致。即該技術(shù)需要應用在運營(yíng)商已有頻段上。

（2）eMTC：基于LTE協(xié)議演進(jìn)而來(lái)。使用*頻段，較NB- IOT來(lái)說(shuō)，更適應于滿(mǎn)足中等速率業(yè)務(wù)。

（3）LoRa：由Semtech公司研發(fā)的低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。使用非*頻段，主要包括433 MHz、868 MHz、915 MHz等。

（4）Sigfox：Sigfox成立于2009年，主要用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)。使用非*頻段，法國Sigfox公司對其技術(shù)進(jìn)行嚴格控制，相對封閉，生態(tài)系統構建相對緩慢。

表3.1 各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)對比

3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定位對比

各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位對比如表3.2所示。

表3.2 各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位對比

4  物聯(lián)網(wǎng)在智慧消防中的應用

消防物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息傳感與通訊等技術(shù)，采用“感、傳、知、用”等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，綜合利用 RFID、無(wú)線(xiàn)傳感、云計算、大數據等技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò )，對消防設施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位與跟蹤，實(shí)現實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、互動(dòng)、融合的消防信息采集、傳遞和處理，通過(guò)信息處理、數據挖掘和態(tài)勢分析。將消防設施通過(guò)社會(huì )化消防監督管理和機關(guān)消防機構滅火救援涉及的各位要素所需的消防信息鏈接起來(lái)，實(shí)現實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、互動(dòng)、融合的消防信息采集，傳遞和處理。為政府及相關(guān)機構提供必要和可靠的信息，為*門(mén)提供高價(jià)值安全管理解決方案，利用消防物聯(lián)網(wǎng)為消防關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程服務(wù)，利用大數據智慧輔助消防決策，提升城市消防安全水平。從而促進(jìn)與提高社會(huì )消防監督與管理水平，顯著(zhù)增強機關(guān)消防機構滅火救援的指揮、調度、決策和處置能力。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構建火災自動(dòng)報警系統、電氣火災監控系統、消防水源監控系統、消防設施監控系統、消防通道監控系統、九小場(chǎng)所監控系統等。通過(guò)這些系統完成（1）自動(dòng)信息采集匯總：目標檢測設備、消防設施自動(dòng)檢測、移動(dòng)信息采集；（2）分級分類(lèi)遠程監督檢查；（3）滅火救援信息支撐。

由于多數業(yè)務(wù)屬于小流量，大連接的業(yè)務(wù)，同時(shí)考慮安全性、可靠性以及穩定性，目前通過(guò)租用運營(yíng)商NB-IOT網(wǎng)絡(luò )或自建LoRa 網(wǎng)絡(luò )來(lái)構建消防物聯(lián)網(wǎng)成為可選途經(jīng)。

5  安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平臺介紹

5.1安科瑞智慧消防管理云平臺系統結構

?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

5.2安科瑞智慧消防管理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)。

5.3安科瑞智慧消防管理云平臺系統設備選型推薦

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。

6  結語(yǔ)

智慧消防是城市消防建設的必然趨勢，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)的建設順應智慧城市的建設潮流，是智慧城市和消防信息化建設的重要內容。本文通過(guò)對LPWAN（低功耗廣域技術(shù)）各種制式技術(shù)的對比，以及對智慧消防應用的業(yè)務(wù)類(lèi)型分析，提出相應的網(wǎng)絡(luò )選擇策略，為推進(jìn)智慧消防提供有益的思路。

【參考文獻】

[1]胡劍飛.丁 寧.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中的應用研究

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版

[3]AcrelCloud-6800智慧消防管理云平臺.2020.5版