浅谈基于物联网的智慧消防系统设计与应用

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【摘要】随着时代的发展，科学技术的进步，智慧时代这一理念被正式提出，消防系统作为国家公共安全行业的基础，基于物联网的智慧消防系统设计与应用是现阶段的工作内容。本文首先简单了解了智慧消防系统总体架构搭建方法及系统组成，然后从操作功能、通信功能、数据处理、其他功能、软件平台等方面对智慧消防系统监控平台软件进行设计，对设计完成的智慧消防系统进行试验分析具体性能。

关键词：物联网  智慧消防系统  操作功能  通信功能

　　随着国家经济的发展，社会不断进步，但是其他方面的社会问题却逐渐凸显出来，其中消防救援行业问题凸显。在信息技术革命不断发展的今天，利用信息技术、通讯技术等现代化手段实现消防救援信息化建设，对消防工作实现现代化管理，是消防救援现阶段的工作。国内外的实践证明，智慧消防系统在消防工作中可以发挥出巨大的作用，是未来现代化消防发展的主要趋势，应该得到优先的发展。

一、智慧消防系统总体架构搭建方法

　　智慧消防系统是当今时代发展的主要趋势，对消防行业的现代化发展具有这十分重要的促进作用，智慧消防系统是基于栅格化网络构建而成，借助互联网技术实现的一个自感知、自适应网络，本文设计的智慧消防系统总体架构搭建方法以及系统组成包括：

　　一，智慧消防系统采用的体系架构是面向服务对象的，结合了云计算技术，实现了音视频数据交互等核心功能。

　　二，在智慧消防系统中采用了统一的接入标准，其中还兼容了 SIP、H.323、Oonvif、PSIA等协议，也正是通过这些协议改变了音视频数据原有的接入方式， 成为了 IP 网络接入方式。

　　三，智慧消防系统中的数据资源被无级别放置在云服务平台上，不同的单位可以受地域、级别的限制，调度资源，实现了资源共享。

　　四，在智慧消防系统中，根据不同任务用户的实际需要，建立了预设组网功能，基于这种功能，可以在网络上临时召开不同的会议。

　　五，智慧消防系统中采用的是计划指挥平台，这种基于流程化思想研发的出来的平台，可以有效解决传统消防工作指挥过程中出现的问题。

　　六，智慧消防系统中可以根据用户权限调整平台权限，以此形成网络自适应，保证消防工作开展过程中调度、指挥的顺利进行。

　　除此之外，还形成了多屏画面的远程同步技术、执勤管理系统、音视频数据系统以及语音保底通信功能。

二、智慧消防系统监控平台软件设计

　　智慧消防系统中硬件是软件的载体，在监控平台中包括了 ARM 处理器和CAN 通信模块、存储模块、语音模块、显示模块、矩阵键盘、调试串口、SD 卡模块、网口模块等部分，其中 ARM 处理器是核心控制模块。

　　（一）操作功能设计

　　本文以智慧消防系统中监控平台的软件设计为例，进行详细的设计分析，智慧消防系统的首要原则就是要保证操作简便，要尽可能地简化人员的操作步骤，因此监控平台应该提供可视化的操作界面以此帮助操作人员更快的完成操作，图 1 为智慧消防系统监控平台软件中的操作界面功能。

　　图 1 智慧消防系统监控平台软件中的操作界面功能

　　（二）通信功能设计

　　在智慧消防系统监控平台软件设计中通信功能的实现也非常重要，对于智慧消防系统而言，重要的就是数据的实时有效性。在智慧消防系统中监控平台和终端设备一般会采用 CAN 总线的方式进行通信，但是在实际应用的过程中，非常容易出现数据丢失的情况。考虑到这个问题，本文在设计时，采用了 FIFO+Hash 算法，这种解决方案可以对 CAN 总线传递过来的数据进行优先级处理，然后采用多线程的方式对 A 线程进行循环读取，并且将读取到的CAN 数据插入到设定好的 FIFO 队列中。B 线程则对 FIFO 队列进行出队操作，从而有效解决 CAN 数据出现的数据丢包问题。

　　（三）数据处理设计

　　在智慧消防系统中监控平台和管理平台之间涉及到大量的业务，因此不同的业务的通信方式不同，数据处理也不同，在终端设备上，需要对传输的信息进行分析处理。尤其是在分析火灾情况时，需要智慧消防系统中的火灾自动报警和消防联动系统在一时间动起来，因此数据处理设计和数据分析设置都需要形成明确的设置。不仅如此，在平台上的信息都会进行统一管理，以此解决了传统消防工作中出现的记录不完整问题，避免消防过程中因为信息缺失，而错过抢险时机。除了上述三点内容之外，其他功能设计也十分重要，在监控平台中，还要实现短信发送以及联网报警功能，以此才能够保证数据的正确性。

　　（四）软件平台设计

　　综上所述，在设计智慧消防系统时，要选择功能强大、稳定性较高、开发周期较短的操作系统，还要尽可能的降低开发成本，因此，智慧消防系统软件平台设计搭建一般选择 Linux内核进行，编程语言程序采用 QT 语言，开发环境为 QtCreator2.4.1，交叉编译器采 用 arm-linux-gcc-4.4.1。 首先在虚拟机上进行开发，在开发成功后，在进行交叉编译，将开发成功的程序移植到 ARM 板上。

三、智慧消防系统监控平台测试应用

　　（一）试验测试环境构建

　　在完成智慧消防系统的设计后，还要进一步验证系统的使用情况，系统功能测试主要是根据系统功能进行测试，主要采用的是黑白盒测试方法。软件环境中包括 IAR 开发软件、串口调试助手等，硬件环境包括电源适配器、温度、湿度、烟雾浓度传感设备等。在完成具体的构建工作后，就可以在虚拟机上运行 Linux 操作系统。

　　（二）软件功能的测试

　　根据：操作界面功能测试、通信测试和数据分析处理功能测试的结果显示，本文设计出来的智慧消防系统可以通过模拟火灾现场情况，引入干扰源，在数据传输过程中的，数据前后一致，通信正常，数据准确性较高，也没有出现丢包的情况，同时，数据处理也可以正常运行。比如，将智慧消防系统应用在消防监督工作中，可以改变传统的消防监督模式，相关人员可以登录这个系统，查询有关单位的消防设施情况，明确不同场所中的消防信息，包括： 疏散通道、消防水源的具体位置，还可以对消防产品的维护情况、使用情况等信息进行的了解。对于智慧消防系统来讲，只有建立起来消防物联网，才能够建立起相应的智慧功能。那么首先就要收集掌握智慧消防所需要的信息数据，并且建立统一的数据格式和协议， 基于此，才能够进一步组建相应的智慧消防系统，更好的为社会服务。

四、安科瑞智慧消防服务云平台介绍

　　4.1安科瑞消防云平台系统结构

　　火灾报警子系统

　　消防设备管理子系统

　　消防水子系统

　　电气火灾子系统

　　防排烟子系统

　　消防设备电源子系统

　　防火门子系统

　　视频监控子系统

　　应急照明和疏散子系统

　　 电能管理子系统

　　APP子系统

　　4.2安科瑞智慧云平台系统功能介绍

　　消防设备模块

　　1、系统通过标签感知消防设施位置状态消息

　　2、把消防设施的购买时间、到期时间、安装时间、负责人、巡检次数等信息都录入到数据中心的服务器中

　　3、可以分门别类地对消防设备进行维护和管理；生成消防设备台账。

　　消防水模块

　　1、消防水源的水位和水压监测仪表，通过GSM400上传

　　2、消防水位水压探测，判断是否漏水、开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，用手机app推送、短信、邮箱等方式及时通知相关人员及时维修维护，保证消防安全

　　3、实时采集水泵控制柜电源、故障、启停和手/自动状态信息；实时采集主管网实时压力信息；在各阀门处安装传感器，实时采集各阀门状态

　　防排烟模块

　　1、目前可接入鑫豪斯/众山（UDP）和嘉德/海康威视（NB平台）的NB烟感，也可以接入485输出的烟感，通过GSM400上传

　　2、系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、可燃气体进行监测，一旦发现监测数据超过报警值，通过设备的标签、地理位置定位，用手机app推送、短信、邮箱等方式及时通知相关人员，让相关人员获知相关位置的火灾隐情。

　　消防电源模块

　　1、实时监控消防系统各个部分的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个回路的过流、短路、断路等故障报警提示

　　2、可长期记录电压电流的历史曲线，通过一段时间的运行状态进行分析，对可能产生问题的隐患进行预测。

　　防火门模块

　　1、通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道们的关闭及消防通道堆放物的情况

　　2、根据消防通道们的关闭及消防通道堆放物的情况，可实现紧急情况下的开闭。

　　视频监控模块

　　1、用海康萤石云平台进行接入

　　2、数据中心收到感应端各个子系统报警信息后，可调出报警详细信息查看报警现场视频辅助进行火情确认。

　　3、实现各个火灾报警子系统之间的结合，实现了报警点和监控点之间的联动。

五、安科瑞智慧消防服务云平台推荐配置

　　5.1、平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。

　　推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）

　　5.2、系统现场推荐硬件配置清单：

　　序号名称型号、规格单位数量备注

　　　　注：以上配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大小选择，根据实际三选一。

　　六、产品介绍

　　6.1电气火灾监控探测器

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　　ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：

　　上传间隔一分钟， 小于30M/月；

　　上传间隔二分钟，小于15M/月；

　　上传间隔五分钟，小于10M/月

　　6.2ARCM300D产品介绍

　　ARCM300D 智慧用电在线监控装置是针对 0.4kV 以下的 TT、TN 系统设计的智能电力装置，具有的单相交流电测量、遥信输入、遥信输出功能，以及 RS485 通讯或 GPRS 无线通讯功能，通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理。

　　产品采用的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于身，是建筑监控装置预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。同时将原有 RS485 通讯升级为 GPRS 无线通讯方式，解决了现场布线难的情况，提高工作效率。作为种的智能化、数字化的采集元件，该智能装置已广泛应用于各种控制系统、SCADA 系统和能源管理系统中。

　　七、结语

　　综上所述，当代消防行业应该利用信息技术以及通讯技术，建立健全智慧消防系统。智慧消防系统的应用不仅可以为消防工作赢得更多的时间，降低火灾带来的危害，同时智慧消防系统也可以降低消防行业的成本， 让消防行业得到发展。经过具体的试验可以发现，本文从操作功能、通信功能、数据处理、软件平台这些方面设计出来的智慧消防系统符合消防行业的需求，可以实现消防行业中的基础功能。

　　【参考文献】

　　[1]邓志明.基于物联网的智慧消防服务云平台[J].江西化工，2017，（03）:225-227.

　　[2]左超.袁琳.基于物联网的智慧消防系统设计与应用[J].消防论坛，2018.

　　[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版