淺談窄帶物聯網技術在消防中的應用

毛紅海

摘要：基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-IoT）已經成為物聯網領域內的一個重要分支。NB-IoT作為物聯網領域的一個新興技術，具備明顯的技術和應用優勢。本文探討了窄帶物聯網在消防領域的應用，提出并分析了窄帶物聯網技術在消防設施智能管理、危險源智能管理、火災初期通知應用、消防員安全保障和消防水源控制等方面的應用模式。窄帶物聯網（NB-IoT）技術在消防領域的應用，一定會提升消防部隊的戰斗能力，避免或減少人民群眾生命財產損失。

關鍵詞：窄帶物聯網；NB-IoT；消防

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0055-02

物聯網通信技術繁多，從傳輸距離上可劃分成兩類：第一類是短距離通信技術，例如ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等，典型的應用場合如智能家居；第二類是低功耗廣域網（Low Power Wide Area Network， LPWAN），典型的應用為智能抄表系統。LPWAN技術又可根據工作頻段分為兩類：一類工作在非授權頻段，如Lora、SigFox等，此類技術無統一標準，自定義實現；工作于授權頻段下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術，如第二代移動通信系統（GSM）、長期演進（Long Term Evolution， LTE）和基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-IoT）等。

2014年5月，華為聯合沃達豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網（GSM EDGE Radio Access Network，GERAN）研究項目中提出NB-M2M技術。同年，高通公司提交了窄帶正交頻分復用（Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing， NB-OFDM）技術。2015年5月，NB-M2M與NB-OFDM合并為NB-CIoT。7月，愛立信提出NB-LTE方案。2015年9月的RAN#69次會議經過激烈討論，最終將NB-CIoT與NB-LTE進一步融合，并重新命名為NB-IoT。

2016年6月16日，NB-IoT作為3GPP R13一項重要課題，與之相對應的3GPP協議有關技術標準獲得了RAN會議的批準，這一結果正式宣告了窄帶物聯網（NB-IoT）這項受到產業界廣泛關注和支持的標準核心協議在經過了2年多的研究后終于取得了階段性成果。

從目前的情況來看基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-IoT）已經成為物聯網領域內的一個重要分支。窄帶物聯網作為物聯網領域的一個新興技術，由于其具備支持低功耗設備在廣域網內的數據連接功能，也被稱為低功耗廣域網（LPWAN）。基于蜂窩網絡構建的窄帶物聯網技術，所占帶寬大約為180KHz，可直接構建于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，可以有效降低建設成本、實現不同網絡間的平滑升級。

概況來說，NB-IoT具備五大特點：（1）連接能力強：窄帶物聯網系統一個扇區能夠保障10萬個左右的終端連接，支持對延時敏感程度低、設備成本低、設備功耗低的網絡架構。（2）廣覆蓋：一個基站可以覆蓋幾公里范圍。可以滿足農村這樣廣覆蓋需求的區域要求。（3）穿透能力強：窄帶物聯網對于室內覆蓋方式有新的改進，與傳統物聯網技術相比在相同的頻段條件下，窄帶物聯網可以獲得比現有的網絡高20dB的增益；（4）更低的功耗：初步理論技術和實驗表明窄帶物聯網終端設備的待機時間可接近10年；（5）更低的設備成本：根據企業預期，目前單個窄帶物聯網連接模塊成本不超過5美元。

1 窄帶物聯網在消防領域的應用

由于窄帶物聯網技術具備以上優點，其在消防領域會有極好的應用前景。依靠窄帶物理網構建智慧化消防平臺，利用智慧化消防平臺可以實現防火、滅火、人員管理的智能化、網格化，達到提高管理效率、提升滅火戰斗力的目標。

1.1 基于窄帶物聯網（NB-IoT）技術的設施智能管理

建筑物內的消防設施主要包括消防噴淋、消防泵、煙感、溫感等。建筑物消防設施的工作狀態好壞，對初期火災撲救有十分重要的作用。利用窄帶物聯網（NB-IoT）技術，可以對建筑物內消防設備的工作狀態實現全過程智能監控。例如：對噴淋系統，通過在噴淋管網中安裝的傳感器全時段監控噴淋管網的工作狀態。通過安裝在消防泵開關閥上的遠程窄帶物聯網芯片，可以遠程監測和控制消防泵的工作狀態。利用窄帶物聯網（NB-IoT）技術，可以組建基于窄帶物聯網的設施管理智慧物聯網，高效協助監管人員實現消防檢查無盲區遠程智能監控。

1.2 基于窄帶物聯網的危險源智能管理

特殊裝置、倉庫等場所是消防安全需要關注的重點區域，對于這些重點區域進行實時監控，能夠在第一時間自動完成火情上報，對于降低災害事故影響至關重要。

利用窄帶物聯網技術，通過在重點區域設置傳感器及各種智能終端設備，可以構建高靈敏度的環境感知監測網絡，通過該網絡可以對周邊環境中的濕度、溫度、有害氣體濃度、大氣壓力等環境安全信息進行多維度的全程實時監測。將監測得到的信息通過窄帶物聯網（NB-IoT）平臺送至指揮中心，由指揮中心對信息進行綜合研判，當研判發生異常情況時可以通過多種方式發出警報信息。通過窄帶物聯網（NB-IoT）平臺，指揮中心可以全程實時了解到重要部位的全方位狀況，從而降低災害事故發生概率。

1.3 火災初期通知應用

基于窄帶物聯網技術可以開發出可靠性和靈敏度更高的火災探測器。通過無線方式將多類型傳感器和窄帶物聯網（NB-IoT）智能設備進行連接。窄帶物聯網（NB-IoT）智能設備收集現場傳回的地理位置信息和火情信息后，及時向發生火情地點范圍內的所有手機用戶發送火情警報和相關信息。窄帶物聯網（NB-IoT）智能設備還可以不間斷的監視和記錄現場傳感器傳回來的信息，為快速準確處理火災，挽救生命財產提供有效可靠的技術支撐。

1.4 消防員安全保障

利用窄帶物聯網技術還可以有效地保護消防人員的安全。通過可穿戴窄帶物聯網（NB-IoT）設備，能將消防人員的生命體征參數、環境信息參數等信息實時進行監測、反饋，及時發現異常和求助信號，快速準確的對需要救助人員的位置、所處環境、生命體征等進行確認，根據不同情況安排救援，能夠非常有效的防止消防人員出現意外情況。

1.5 基于窄帶物聯網的消防水源控制

將窄帶物流網（NB-IoT）技術應可以用于消防用水源到管理和控制。窄帶物聯網（NB-IoT）設備可以將遠距離消防水源的水位、水壓等信息傳送到監控指揮中心。這樣指揮員就能夠在接警的同時對火情發生地周邊的消防水源情況全面掌握，可以有針對性點快速制定科學可靠供水方案，為滅火作戰提供水源保障。

2 結語

由于NB-IoT相較于傳統物聯網技術有著自身的優勢，可以預見，窄帶物聯網技術在社會公共安全領域將會有廣泛的需求和應用前景。不過，其仍舊有著自身的局限性。窄帶物聯網在消防領域應用還處于試驗和示范性探索階段，規模化應用少，創新活力不足。面臨的幾個問題還需要學界和業界做更進一步的研究和產品開發。一是對窄帶物聯網應用對于消防業務特殊需求的分析還不夠深入，缺少針對性強的新技術和新產品。二是由于窄帶物聯網提出時間較短，缺少大量應用數據和實驗，對于其應用與消防系統的可靠性和穩定性分析還較欠缺。物聯網技術在消防中的全方位應用還有很長的路要走。

持續關注和跟蹤窄帶物聯網（NB-IoT）技術的最新發展動態，研究解決窄帶物聯網（NB-IoT）技術在消防領域應用中遇到的新問題，不斷開發出適應于在消防領域應用的基于窄帶物聯網技術的新產品，一定會提升消防部隊的戰斗能力。

參考文獻

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