城市消防物聯網監測系統

匡萃芃++祝實

摘 要：目前，消防管理存在消防重點單位數量眾多而消防警力不足的矛盾。消防物聯網系統的引入，將對消防設備進行遠程監控、排查故障并預警，緩解警力不足的情況。因此，設計了一種消防物聯網監測系統架構，分析了系統給不同用戶帶來的功能特性。消防物聯網系統的全面推廣，將大力提升消防管理的信息化水平。

關鍵詞：消防物聯網；監測系統；遠程監控；功能特性

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.079

隨著經濟的發展，城鎮化建設步伐不斷加快，新型建筑結構復雜、體量巨大，對消防管理的要求也隨之提高。“全國創新社會消防管理暨2016年防火監督工作會議”在湖北省宜昌市召開。會議指出：2016年底前，我國三類城市將完成城市消防遠程監控系統建設。各地消防部門應推動將火災防控納入當地科技信息化建設總體規劃，積極借助物聯網、大數據、云計算、移動互聯網等技術手段。同時，各地應積極推進城市消防遠程監控系統建設。消防物聯網系統的全面推廣，將大力提升消防管理的信息化水平。

1 消防物聯網介紹

1.1 物聯網定義

“物聯網”是通過射頻識別（RFID）（RFID+互聯網）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府民生、公共安全、智慧消防等多個領域。

1.2 消防物聯網的作用

目前，消防管理存在的挑戰主要有以下3點：①自有設施穩定性不高。各單位內部自動消防設施運行不夠穩定，會發生火警誤報、漏報的現象。②消防部件數量繁多。一棟樓內有上百件消防設備設施，所有的設備設施都依賴人力去檢查管理，消耗人力多，周期長。③消防部門人力不足。消防安全重點單位的監管依賴支隊、大隊數量有限的消防監督員檢查，使得消防監督員工作量巨大且完成效果難以保證。消防物聯網系統的引入，將對消防設備進行遠程監控、排查故障并預警，以便解放人力，緩解警力不足的情況。

2 系統架構

消防物聯網監測系統分為聯網用戶單位端設備和消防遠程監控中心2個主要組成部分。系統整體架構如圖1.

聯網用戶端設備主要包括用戶信息傳輸裝置及其附屬設備。用戶信息傳輸裝置通過串行接口與用戶單位的消防報警聯動控制主機相連，接收主機通訊信息，并通過互聯網或虛擬專網傳輸到遠程監控中心服務器。

對于消防水池水位、消防管網壓力、消防泵組供電等傳統消防報警聯動控制信息，消防物聯網系統通過在消防水池內投入水位傳感器，在管網內接入壓力傳感器，以及在消防配電柜設置電壓傳感器監測。上述傳感器輸出信號經物聯網接入單元轉化，以有線或者無線方式傳輸到用戶信息傳輸裝置，并通過其上傳到遠程監控中心服務器。

聯網用戶單位通常自行建設視頻監控系統，通過將監控攝像頭接入消防物聯網監測系統，可以對消防值班室和疏散通道、防火門等消防重點部位進行監測。消防遠程監控中心可根據需要調取攝像頭的實時視頻或歷史視頻，以進行人工監測或智能分析處理。

遠程監控中心設置有信息機柜和報警受理臺。服務器采用虛擬化私有云平臺，具備接收并歸檔用戶信息傳輸裝置上傳的信息、手機及電腦端應用訪問以及各類數據存儲的功能。

3 系統功能特性

城市消防物聯網監測系統為聯網用戶單位、消防維保單位、消防主管單位分別建立相關用戶角色，并提供有針對性的服務。因而，按照用戶不同，系統的功能特性如下。

3.1 聯網用戶單位功能特性

聯網用戶單位功能特性包括以下幾點：①系統對火災自動報警主機進行實時監測，提取主機及其控制的火災探測器、手動報警按鈕和氣體滅火裝置等設備狀態和運行情況，并傳到遠程監控中心；②監控其他建筑消防重點設施，比如消防水池、噴淋管道等，并且將設施運行狀態信息傳輸至遠程監控中心；③系統可接入單位視頻監控系統，獲取消防重點部位的視頻監控圖像，及時發現消防隱患；④聯網單位消防主管領導可通過電腦和手機實時查看本單位消防系統狀態。

3.2 消防維保單位功能特性

消防維保單位功能特性包括以下3點：①可接收來自用戶信息傳輸裝置發送的實時消息，實時提交相關程序進行處理；②能夠實時查看用戶單位聯動、故障、監測、隔離事件，由系統自動處理或人工確認處理；③系統定期通過手機向維保服務工作人員推送維護、保養、監測等工作任務。

3.3 消防主管單位功能特性

消防主管單位功能特性包括以下3點：①用戶單位消防聯

動、故障、監測、隔離事件可按照設定的級別自動推送至消防主管單位，以便進行消防監管和遠程督導；②可查看存檔的聯網用戶單位事件及處理狀況，并查看消防設施狀態監測信息和消防關鍵部位的監控視頻；③實現用戶單位消防相關基礎數據和圖紙的無紙化存儲和便捷化調用。

4 結束語

物聯網技術在消防管理中各個層面都有著很好的應用前景，如何有效發揮其功能，是目前消防主管部門思考的主要問

題。本文設計了消防物聯網監測系統架構和硬件組成，分析了系統給不同用戶帶來的功能特性。系統架構的確立，對消防物

聯網的整體技術應用具有一定的指導作用。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕

搗固機液壓系統采用三位四通閥，其中溢流閥起過載保護作用。系統通過行走調速閥節流調速，建立與負載相適應的背壓，使搗固機系統運行平穩可靠。系統中還設置了過濾器，保證油液的清凈。散熱器的作用是防止液壓油溫度過高。

在搗固過程中，搗固頭液壓缸向左橫移，觸發左接近開關，停止向左橫移，搗固頭震動開啟、升降油缸下降，下降至設定的搗固深度，觸發下接近開關，搗固頭液壓缸停止下降，搗固頭開合油缸先夾緊，后松開，然后搗固頭升級液壓缸上升，上升至起始高度，觸發接近開關升降油缸停止上升，關閉振抖馬達震動。

3 系統建模與仿真

3.1 系統模型建立

從AMESim各庫中拉出所需要的元件模型，然后接線，各元件模型選擇與系統相適應的特性，系統模型如圖3所示。

AMESim中有非常豐富的液壓元件，包括液壓庫、機械庫、信號庫、熱液壓庫等，元件庫中還有各種管道的子模型。另外，還有不同液體性質的液壓油，通常一些液壓元件可以直接選用。液壓泵選用的是PU003，由于系統存在容積損失，所以還有必須的機械損失。RV00-1是一個簡單的溢流閥模型，溢流閥起安全閥的作用，能夠防止系統內的壓力過高。

HSV36是一個三位四通電磁閥，其工作原理是通過輸入的電流使銜鐵在電磁力的作用下產生位移，從而改變閥口大小和

工作位。HJ010是一個帶質量塊的液壓缸，活塞桿運動到最左端時，進油口壓力大于負載力，用這種情況模擬搗固機開合。DT000是一個位移傳感器。搗固臂的位移量由位移傳感器取得，不同的時間搗固臂位移量是不一樣的。

3.2 參數設置

搗固機液壓系統AMESim仿真參數如表1所示。

3.3 液壓系統的AMESim仿真結果分析

在建立搗固機液壓系統模型和參數設置的基礎上，對液壓模型整體以及各部件進行仿真。搗固臂在工作過程中，按照“左移—下降—夾緊—松開—上升—右移”的順序，在下降時開啟震動狀態，每個動作時間約5 s，因此取仿真時間為30 s，步長為0.01 s，仿真結果如下。

在下圖中，藍色曲線表示橫移液壓缸內變化，綠色曲線表示升降液壓缸變化曲線，紅色曲線表示開合液壓缸變化。仿真分析結果如下：①圖4中，0～5 s，橫移液壓缸活塞桿運動至0.6 m，隨后在5～10 s內升降液壓缸運動到1.2 m后保持恒定，模仿搗固臂下降到作業地面位置，從10～15 s，夾緊液壓缸運動到0.5 m，之后每個活塞桿逐漸回復到原位。此時，搗固臂完成一個工作流程，進入下一個工作道軌上。②從圖5中位移速度曲線的變化可以看出一個搗固工作流程的速度，每一個工序的變化快慢，還可看出搗固臂在工作過程中所用的時間。③從圖6中可以看到，系統在工作起步時壓力達到了30 MPa，然后在20 MPa左右波動，在系統溢流閥的作用下，壓力也逐漸趨向穩定，液壓系統設定的工作壓力為16 MPa。由于系統誤差的存在，其壓力變化與理論要求比較接近。④流量變化如圖7中所示。流量變化曲線始終在20 L/min左右波動，搗固機設計計算時液壓缸所需流量是18.7 L/min，兩者較為接近。

4 結論

本文通過對搗固機搗固控制液壓系統的仿真，得到如下結論：①活塞桿位移的變化量是實際工作中搗固臂在工作過程中的位移量，搗固臂的位移量必須準確、穩定，才能保證搗固臂安全作業。②搗固臂液壓系統的工作流程時間為30 s，即搗固一根道軌所需的時間為30 s。由此可以得出搗固機每小時可以搗固120根鐵路道軌，能夠保證搗固機的作業量。③在液壓系統誤差允許的范圍內，搗固機液壓系統由于存在泄漏和誤差，其流量供應要比液壓缸需求量大一些。這樣能夠滿足搗固機整體流量要求。由仿真結果可以看出，仿真結果數值比計算時的18.7 L/min偏大，得出搗固液壓系統的設計性能參數符合設計要求。

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作者簡介：張新（1966—），男，湖南長沙人，教授，博士，主要研究方向為機電液集成控制。楊學文（1989—），男，河南洛陽人，碩士研究生，研究方向為機電液壓控制。李岳林（1963—），男，教授，博士生導師，博士學位，主要研究方向為車輛運行安全與效率。