基于NB-IoT的智能煙感系統

劉思彤，劉平山，黃志國，石瑞正，覃瑞秋，鄒國龍

（桂林電子科技大學商學院，廣西桂林，541010）

1 系統總體設計

本文基于NB-IoT智能煙感消防系統的主要技術路線主要按照云、管、端的系統架構來建設，方案包括終端層、網絡層、云平臺、應用層和服務層等幾個層面，通過物聯網、云計算、大數據等技術將各個層面整合統一為有機的整體。終端設備集成NB-IoT標準模組，與NB-IoT基站連接，實現通訊，智能終端通過NB-IoT基站將信息上傳給云平臺，云平臺將相關消防信息發送給相應人員[1]。系統工作流程如圖1所示。

圖1 智能煙感系統工作流程

2 web云平臺端

該Web系統將接入系統的煙感設備進行統一管理，具有煙感報警管理、實時煙感數據監控、地圖顯示煙感分布、建筑管理、人員管理等功能。該Web系統的主要用戶是小區、學校、出租屋、酒店、醫院等人員密集場所。本文中所提出的Web系統平臺就是用于管理NB-IoT型的煙感設備。該Web系統屬于B/S（瀏覽器/服務器）架構，Web頁面運行在電腦瀏覽器上。在開發的過程中使用了Web前后端分離開發的方案，通過前端和后端的工程分離、代碼分離、服務器分離等方式充分進行了前后端的解耦，能更好的實現系統的功能。

圖2 web云平臺端系統架構

Web與云平臺結合，實現了煙感設備的管理、煙感設備地圖、單位人員管理、單位建筑管理這四大功能模塊。其中煙感設備管理包括煙感基本信息管理、煙感上傳數據查看，將分布在各建筑的煙感的位置顯示到百度地圖上，用戶可以點擊地圖上的煙感查看設備信息。該Web系統的核心功能是將真實的煙感設備的傳感器探測的數據通過各種途徑上傳到Web平臺頁面進行顯示。當有煙感設備發出報警時Web平臺也會有相應的提示，以便讓用戶進行處理，判斷煙感是誤報還是真實火警。Web系統中使用了餅圖和橫向直方圖來表示煙感狀態分布和煙感建筑分布，直觀的反應所有的煙感數據。

該Web系統作為基于NB-IoT技術的煙感的接入平臺，使用了相關物聯網通信協議，例如使用CoAP協議進行煙感數據傳輸，CoAP作為受限制的應用協議，傳輸的數據報文比HTTP協議的報文小的多，而且功能不比HTTP少和強大，畢竟CoAP是針對物聯網設備開發的，有極強的適用性。

Web系統用到了前端的AJAX、百度地圖插件、Materialize框架等技術，并且把它們較好的結合在了一起。而Web系統的后端使用了較為成熟的SSM框架技術，包括SpringMVC、Spring、MyBatis等主要框架，也使用了單元測試Juint、日志slf4j、json轉換工具、字符串工具類、druid數據庫連接池、文件上傳工具commons-fileupload、MD5加密工具類等jar依賴包。

3 移動APP端

移動端APP，是指能夠在手機等移動端設備中可以運行的軟件。通過移動端APP進行煙感設備的管理，可減少了設備的人員管理成本。使用“智慧消防”系統的用戶大多具備使用智能手機的能力，因此降低了設備的普及和推廣成本。本文使用Vue作為前端開發框架，搭配VantUI組件，實現前端界面的構建和還原。后端用Sequelize實現數據庫版本控制，配合Express與mysql搭建后端服務器。使用 Web APP開發，大大節約了開發成本，通過Hbuildx 打包，不僅可以打包出能在在Android系統上使用的APP，同時也可以通過申請iOS開發者證書，在使用同一套源碼的前提下打包出能在iOS系統上運行的APP。

移動APP端完成以下功能：用戶的注冊和登錄、數據的安全校驗、警情推送、設備添加與刪除、設備管理、警情反饋和統計管理相關模塊，本系統能夠滿足用戶的基本需求，完成基本的業務流程。

移動APP可使用煙感設備的添加功能，保證用戶在按照指定的編碼和設備密鑰錄入信息后，系統便能夠給當前用戶提供該設備的數據展示、分析和警報提示燈功能。移動APP警情推送功能確保了用戶能夠遠程獲取設備異常時的響應，當智能煙感發送預警或狀態異常時，用戶在使用APP的期間，同步獲取到異常通知，及時做出緊急措施或進入警備狀態，降低火災的損失擴大。當用戶得知設備出現異?；驁缶?，可以通過警情反饋，并留下處理記錄，在解決問題后，還可以進行煙感報警的遠程消音。設備分類不僅可以從煙感的使用場所進行區分管理，也可以通過自身綁定的所有設備的不同狀態進行區分管理。對于綁定是設備，APP也能提供展示功能，讓用戶實時獲取設備的參數信息，便于用戶在非警報狀態下也能輕松管理自己安裝的所有設備。為了滿足大規模使用煙感設備的用戶的需求，系統提供了數據分析統計功能，包括狀態統計和電量統計。

移動App的主要用戶是智能煙感使用單位的職工，使用單位主要有企事業單位用戶，如酒店、學校或博物館、圖書館等。用戶通過該移動APP可以對相關場所實現實時監控，并進行報警處理。

用戶通過注冊賬號，購買使用煙感設備后，獲取設備編碼和密鑰，在智能煙感App上綁定相應的煙感，綁定的過程中需要輸入自己對應的信息，以便后續管理。再綁定完成后，用戶可以通過對自己安裝的煙感的地區分類，進行相應的管理操作。并且在煙感發生警報后，及時獲取到報警信息，查看報警煙感的相關參數。對于發生報警的設備，用戶可以前往設備地點，他對現場狀況進行處理后，根據處理情況，進行警情反饋，對于誤報的警情，用戶可以一鍵反饋，對后臺發出相應的誤報反饋。面對現場火災無法控制或處理的情況，用戶也可以進行相應反饋，且在后續的反饋過程中可以看到上一次的反饋信息。后臺保留所有反饋記錄。具體的反饋內容可以包含文字信息和不超過3張現場圖片和1個現場視頻。用戶的所有操作都需要通過安全校驗，保證數據的安全性[2-3]。

對于企業來說，智能煙感移動APP能夠大大提高設備的管控效率，從而增加煙感的用戶數量。而且APP能夠有效降低管理成本，同時提供數據分析，推動業務發展，為公司帶來較高的經濟效益。

4 結語

本文設計了一個基于NB-IoT的智能煙感系統，依托云平臺，設計web云平臺端，聯結智能煙感與用戶。利用移動APP端實時準確地把消防信息發送給相關人員，實現新一代的智慧消防，通過實際應用,系統運行穩定可靠,擁有良好的市場前景與應用前景[4]。