淺談基于物聯網的智慧消防系統設計與應用

鮑靜君

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214400

　　【摘要】隨著時代的發展，科學技術的進步，智慧時代這一理念被正式提出，消防系統作為國家公共安全行業的基礎，基于物聯網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行設計，對設計完成的智慧消防系統進行試驗分析具體性能。

　　關鍵詞：物聯網  智慧消防系統  操作功能  通信功能

　　隨著國家經濟的發展，社會不斷進步，但是其他方面的社會問題卻逐漸凸顯出來，其中消防救援行業問題凸顯。在信息技術革命不斷發展的今天，利用信息技術、通訊技術等現代化手段實現消防救援信息化建設，對消防工作實現現代化管理，是消防救援現階段的工作。國內外的實踐證明，智慧消防系統在消防工作中可以發揮出巨大的作用，是未來現代化消防發展的主要趨勢，應該得到優先的發展。

　　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代發展的主要趨勢，對消防行業的現代化發展具有這十分重要的促進作用，智慧消防系統是基于柵格化網絡構建而成，借助互聯網技術實現的一個自感知、自適應網絡，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：

　　1、智慧消防系統采用的體系架構是面向服務對象的，結合了云計算技術，實現了音視頻數據交互等核心功能。

　　2、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等協議，也正是通過這些協議改變了音視頻數據原有的接入方式， 成為了 IP 網絡接入方式。

　　3、智慧消防系統中的數據資源被無級別放置在云服務平臺上，不同的單位可以受地域、級別的限制，調度資源，實現了資源共享。

　　4、在智慧消防系統中，根據不同任務用戶的實際需要，建立了預設組網功能，基于這種功能，可以在網絡上臨時召開不同的會議。

　　5、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的出來的平臺，可以有效解決傳統消防工作指揮過程中出現的問題。

　　6、智慧消防系統中可以根據用戶權限調整平臺權限，以此形成網絡自適應，保證消防工作開展過程中調度、指揮的順利進行。

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

　　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、語音模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤、調試串口、SD 卡模塊、網口模塊等部分，其中 ARM 處理器是核心控制模塊。

　　（一）操作功能設計

　　本文以智慧消防系統中監控平臺的軟件設計為例，進行詳細的設計分析，智慧消防系統的首要原則就是要保證操作簡便，要盡可能地簡化人員的操作步驟，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。

圖 1 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時有效性。在智慧消防系統中監控平臺和終端設備一般會采用 CAN 總線的方式進行通信，但是在實際應用的過程中，非常容易出現數據丟失的情況。考慮到這個問題，本文在設計時，采用了 FIFO+Hash 算法，這種解決方案可以對 CAN 總線傳遞過來的數據進行優先級處理，然后采用多線程的方式對 A 線程進行循環讀取，并且將讀取到的CAN 數據插入到設定好的 FIFO 隊列中。B 線程則對 FIFO 隊列進行出隊操作，從而有效解決 CAN 數據出現的數據丟包問題。

　　（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務，因此不同的業務的通信方式不同，數據處理也不同，在終端設備上，需要對傳輸的信息進行分析處理。尤其是在分析火災情況時，需要智慧消防系統中的火災自動報警和消防聯動系統在一時間動起來，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進行統一管理，以此解決了傳統消防工作中出現的記錄不完整問題，避免消防過程中因為信息缺失，而錯過搶險時機。除了上述三點內容之外，其他功能設計也十分重要，在監控平臺中，還要實現短信發送以及聯網報警功能，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，要選擇功能強大、穩定性較高、開發周期較短的操作系統，還要盡可能的降低開發成本，因此，智慧消防系統軟件平臺設計搭建一般選擇 Linux內核進行，編程語言程序采用 QT 語言，開發環境為 QtCreator2.4.1，交叉編譯器采 用 arm-linux-gcc-4.4.1。 首先在虛擬機上進行開發，在開發成功后，在進行交叉編譯，將開發成功的程序移植到 ARM 板上。

　　三、智慧消防系統監控平臺測試應用

　　（一）試驗測試環境構建

　　在完成智慧消防系統的設計后，還要進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行測試，主要采用的是黑白盒測試方法。軟件環境中包括 IAR 開發軟件、串口調試助手等，硬件環境包括電源適配器、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，本文設計出來的智慧消防系統可以通過模擬火災現場情況，引入干擾源，在數據傳輸過程中的，數據前后一致，通信正常，數據準確性較高，也沒有出現丟包的情況，同時，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，相關人員可以登錄這個系統，查詢有關單位的消防設施情況，明確不同場所中的消防信息，包括： 疏散通道、消防水源的具體位置，還可以對消防產品的維護情況、使用情況等信息進行的了解。對于智慧消防系統來講，只有建立起來消防物聯網，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議， 基于此，才能夠進一步組建相應的智慧消防系統，更好的為社會服務。

　　四、安科瑞智慧消防服務云平臺介紹

　　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、系統通過標簽感知消防設施位置狀態消息

　　2、把消防設施的購買時間、到期時間、安裝時間、負責人、巡檢次數等信息都錄入到數據中心的服務器中

　　3、可以分門別類地對消防設備進行維護和管理；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GSM400上傳

　　2、消防水位水壓探測，判斷是否漏水、開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，用手機app推送、短信等方式及時通知相關人員及時維修維護，保證消防安全

　　3、實時采集水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動狀態信息；實時采集主管網實時壓力信息；在各閥門處安裝傳感器，實時采集各閥門狀態

　　防排煙模塊

　　1、目前可接入鑫豪斯/眾山（UDP）和嘉德/海康威視（NB平臺）的NB煙感，也可以接入485輸出的煙感，通過GSM400上傳

　　2、系統通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現對煙霧、可燃氣體進行監測，一旦發現監測數據超過報警值，通過設備的標簽、地理位置定位，用手機app推送、短信等方式及時通知相關人員，讓相關人員獲知相關位置的火災隱情。

　　消防電源模塊

　　1、實時監控消防系統各個部分的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，并對各個回路的過流、短路、斷路等故障報警提示

　　2、可長期記錄電壓電流的歷史曲線，通過一段時間的運行狀態進行分析，對可能產生問題的隱患進行預測。

　　防火門模塊

　　1、通過與門禁報警、視頻識別的關聯，實時監控消防通道們的關閉及消防通道堆放物的情況

　　2、根據消防通道們的關閉及消防通道堆放物的情況，可實現緊急情況下的開閉。

　　視頻監控模塊

　　1、用海康螢石云平臺進行接入

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

　　3、實現各個火災報警子系統之間的結合，實現了報警點和監控點之間的聯動。

　　五、安科瑞智慧消防服務云平臺推薦配置

　　5.1 平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶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 系統現場推薦硬件配置清單：

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

　　六、產品介紹

　　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網絡上傳，單表流量說明：

　　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

　　6.2 ARCM300D產品介紹

　　ARCM300D 智慧用電在線監控裝置是針對 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 無線通訊功能，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理。

　　產品采用的微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數字化，網絡化于身，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。同時將原有 RS485 通訊升級為 GPRS 無線通訊方式，解決了現場布線難的情況，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

　　綜上所述，當代消防行業應該利用信息技術以及通訊技術，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得更多的時間，降低火災帶來的危害，同時智慧消防系統也可以降低消防行業的成本， 讓消防行業得到發展。經過具體的試驗可以發現，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的智慧消防系統符合消防行業的需求，可以實現消防行業中的基礎功能。