消防物聯網系統實施方法及關鍵技術研究

陳祥

摘 要：針對傳統消防在日常管理中設備分散、無法實時監控、數據不能共享、改造難度大、實施成本高等問題，提出了一種消防物聯網系統實施方法。該方法根據監測的消防屬性，將消防物聯網系統分成水系統、電系統、報警系統、外部設備四個層級。在綜合考慮技術、實施難易程度、成本等因素下，確定各分系統的實施部位、監測量、輸出信號等信息，闡述對應的關鍵技術。實際應用表明，該實施方法能夠合理滿足在消防物聯網實施過程中關于數據獲取、成本適宜等需求，適合規模化的推廣應用。

關鍵詞：消防物聯網;水系統;電系統;報警系統;通信;智慧化管理

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）12-00-03

0 引 言

消防物聯網是區別于傳統消防的一種互聯網管理模式，是保障公共安全的智慧化管理手段[1]。近年來，基于互聯網及通信技術的發展，各種設備已不再僅具有獨立封閉式功能，越來越多的設備已實現數據共享，接口開放，標準統一，及在一定技術層面上的物聯網對接和實施[2]。

傳統消防設備在單位竣工驗收前就已完成設備布線、整體調試，且是分批分階段進行，一旦正式投入使用后再對單位消防系統進行物聯網改造將是一個規模頗大的工程[3]。隨著國家對消防的管控越來越嚴格，此類消防物聯網實施工程將趨于常態化，各地的消防主管部門也將逐步對消防物聯網的實施制定標準，實現統一管理[4]。

針對消防物聯網實施過程中消防設施分散、不能及時上報數據、成本高、難度大的問題[5]，本文提出了一種系統化消防物聯網實施方法，該方法采用分系統方式，合理部署實施部位，提供輸出信號，采用便捷的通信方式，加強了分系統的數據聯系，成本可控，易組織實施，提高了消防單位的管理水平和消防主管部門的智慧化管理能力。

1 系統描述

本文根據要監測的消防屬性，將消防系統分為水系統、電系統、報警系統以及外部設備四個子系統。

水系統實施部位主要是泵房、樓頂水箱、室內消火栓，主要監測水壓、液位、水質等信息，采用壓力傳感器、液位傳感器等輸出4～20 mA的模擬量信號供外部采集，目的是監測是否有水、水壓是否滿足要求、水質是否良好等，保證消防用水及時可靠供應。

電系統實施部位主要是各配電柜、配電箱，用以監測三相四線的相電流、相電壓、剩余電流、溫度。相電流、相電壓用以表示三相負載的均衡程度;剩余電流用以表示漏電大小;溫度用以表示各負載相實際運行時的溫度。目的是統計以一個配電箱為單位的各回路的電氣火災發生的可能性。

報警系統的主要部位是放在各單位消防控制室的消防報警主機控制器，通過專用協議卡接入報警主機[6]，使得報警主機的事件數據信息能及時可靠地上報，實時監控報警主機下接的各消防設備的異常事件狀態，這也是消防物聯網系統的核心。

外部設備是一個擴展型子系統，根據實際需要選擇，以獨立式煙感和消火栓監測終端為例，獨立式煙感多實施在老舊小區等不宜布線的消防改造、重要監控死角等部位;消火栓監測終端主要布設在消防登高面等外圍救援部位，通過監測水壓、流量等信息保障外部消防用水的可靠性。

系統的體系結構見表1所列。

2 系統設計

2.1 水系統

水系統一般選擇在泵房、樓頂水箱以及各層的室內消火栓接口處。

在這些位置進行監測的關鍵在于，選擇合適量程的傳感器，使輸出信號值處于合適的測量區間;考慮取電難易程度，根據現場情況選擇布線式設備或者獨立供電式設備;考慮各監測位置的通信部署方案，根據現場信號強度和布線難易程度來判定，一般選擇區域內總線組網、再經中繼網關的通信模組轉發到平臺，這種方式能夠有效降低設備成本。通信部署方案如圖1所示。

中繼網關既可以作為樞紐轉發下級網關的數據，同時本身也可作為獨立網關使用。總線一般選擇RS 485形式，在總線上標定每個RS 485設備的地址;通信模組設置成可擴展模式，選擇2G/4G/NB中的一種，即插即用。

2.2 電系統

電系統的主要作用是監測漏電，這是防止電氣火災的重要途徑。這種測量可精確到每一戶，甚至一個具體的電氣設備供電回路。

通過特定的電能計量芯片、特定的信號輸出接口，利用分壓原理進行ADC采樣，得到一個三相四線的相電壓、相電流、剩余電流，根據相關標準，當剩余電流值大于300 mA時即可報警。當相電壓、相電流、溫度值超過一定閾值時也可發出預警，提示用戶的不合理用電行為。

電系統監測設備要考慮自身電氣安全，所以在電路原理上要設置輸入隔離措施，通過非接觸方式采集輸入信號。在測量精度方面，要提高出廠前校準要求。在對接平臺方面，要選擇可靠穩定的通信模組，如2G/4G模組[7]，設置成區域總線組網，中繼轉發模式，考慮合理控制成本和實施難易程度。

2.3 報警系統

報警系統主要對接消防控制室的消防報警主機控制器，選擇合適的接入口，接收報警主機的事件數據信息，實時轉發到平臺。

報警系統的關鍵在于選擇合適的接入口。常見接入口類型有CRT口、CAN聯網口、第三方集成口、打印機接口等，每一類接口又可分為多種不同的電氣特性接口。

打印機接口[8]需要明確幾點，如是串口還是并口打印機;并口打印機引腳定義;打印出來的字符是明文還是加密格式等。

對于需要專門協議卡的接口，需要明確協議格式是問答式還是主動上報式以及巡檢指令、回答格式等。

報警主機上報的數據內容一般遵循一定的格式，統計見表2所列。

對于主從機模式，主機號表示具體的分機;回路號表示掛在哪一個回路板下面;地址編碼是編碼器操作的實際編碼，一般為1 B，在0～255之間;事件類型常見的有火警、故障、電源、聯動啟動、停動、反饋等;設備類型有煙感、溫感、手報、輸入模塊、輸出模塊等;產生/消除表示事件產生/恢復;中文碼一般描述設備的實際位置;時間表示事件發生的時間。

2.4 外部設備

外部設備根據實際需要添加，比如在老舊小區等不宜布線的地方加裝獨立式煙感;在外圍消防登高面等重要部位加裝消火栓監測終端，實時監測外部消防供水的水壓、流量等信息。這些獨立式設備適宜采用NB模組，通過控制上報頻次來控制使用時間。

3 結 語

消防物聯網實施是一個系統化的工程，需要綜合考量實施成本、難易程度、安全性、可擴展性等因素，選取合適的水系統、電系統、報警系統以及外部設備的部署方式，將各系統數據歸一化到統一的管理平臺，實現智能化管理。本文提供了一系列可選部署方案，并針對不同環境進行了可行性分析，經實際應用和驗證，是一個適宜規模化推廣的實施方法。

參 考 文 獻

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[2]劉延吉.物聯網技術研究綜述[J].價值工程，2013（22）：226-227.

[3]王蔚，南江林，薄建偉.物聯網技術應用于社會消防安全管理[J].消防管理研究，2012（8）：864-866.

[4]李廣遠.物聯網技術的消防裝備智能管理系統[J].中國應急救援，2016（3）：54-57.

[5]隋虎林，范玉峰.消防物聯網技術體系研究[J].消防科學與技術，2012（11）：1182-1185.

[6]馮衛華.物聯網在通信設施管理中的應用分析與研究[J].現代信息科技，2018，2（8）：193-194.

[7]李志剛，齊寶金，張迪，等.消防遠程監控通信協議測試系統的研究[J].消防科學與技術，2012（9）：961-965.

[8]饒緒黎，張美平，馬現虎.基于物聯網技術的實驗設備運行監控管理系統設計[J].山東大學學報（理學版），2012，47（11）：74-77.

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