毛紅海
摘要:基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的一個重要分支。NB-IoT作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個新興技術(shù),具備明顯的技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢。本文探討了窄帶物聯(lián)網(wǎng)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用,提出并分析了窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防設(shè)施智能管理、危險源智能管理、火災(zāi)初期通知應(yīng)用、消防員安全保障和消防水源控制等方面的應(yīng)用模式。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用,一定會提升消防部隊的戰(zhàn)斗能力,避免或減少人民群眾生命財產(chǎn)損失。
關(guān)鍵詞:窄帶物聯(lián)網(wǎng);NB-IoT;消防
中圖分類號:TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2017)10-0055-02
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)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(shù),例如ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth等,典型的應(yīng)用場合如智能家居;第二類是低功耗廣域網(wǎng)(Low Power Wide Area Network, LPWAN),典型的應(yīng)用為智能抄表系統(tǒng)。LPWAN技術(shù)又可根據(jù)工作頻段分為兩類:一類工作在非授權(quán)頻段,如Lora、SigFox等,此類技術(shù)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),自定義實(shí)現(xiàn);工作于授權(quán)頻段下,3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù),如第二代移動通信系統(tǒng)(GSM)、長期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)和基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)等。
2014年5月,華為聯(lián)合沃達(dá)豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網(wǎng)(GSM EDGE Radio Access Network,GERAN)研究項目中提出NB-M2M技術(shù)。同年,高通公司提交了窄帶正交頻分復(fù)用(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NB-OFDM)技術(shù)。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(jīng)過激烈討論,最終將NB-CIoT與NB-LTE進(jìn)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(yīng)的3GPP協(xié)議有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)獲得了RAN會議的批準(zhǔn),這一結(jié)果正式宣告了窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)這項受到產(chǎn)業(yè)界廣泛關(guān)注和支持的標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議在經(jīng)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(lián)網(wǎng)(NB-IoT)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的一個重要分支。窄帶物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個新興技術(shù),由于其具備支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)連接功能,也被稱為低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)?;诜涓C網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),所占帶寬大約為180KHz,可直接構(gòu)建于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),可以有效降低建設(shè)成本、實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的平滑升級。
概況來說,NB-IoT具備五大特點(diǎn):(1)連接能力強(qiáng):窄帶物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一個扇區(qū)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(shè)備成本低、設(shè)備功耗低的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。(2)廣覆蓋:一個基站可以覆蓋幾公里范圍??梢詽M足農(nóng)村這樣廣覆蓋需求的區(qū)域要求。(3)穿透能力強(qiáng):窄帶物聯(lián)網(wǎng)對于室內(nèi)覆蓋方式有新的改進(jìn),與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比在相同的頻段條件下,窄帶物聯(lián)網(wǎng)可以獲得比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)高20dB的增益;(4)更低的功耗:初步理論技術(shù)和實(shí)驗(yàn)表明窄帶物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的待機(jī)時間可接近10年;(5)更低的設(shè)備成本:根據(jù)企業(yè)預(yù)期,目前單個窄帶物聯(lián)網(wǎng)連接模塊成本不超過5美元。
1 窄帶物聯(lián)網(wǎng)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用
由于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備以上優(yōu)點(diǎn),其在消防領(lǐng)域會有極好的應(yīng)用前景。依靠窄帶物理網(wǎng)構(gòu)建智慧化消防平臺,利用智慧化消防平臺可以實(shí)現(xiàn)防火、滅火、人員管理的智能化、網(wǎng)格化,達(dá)到提高管理效率、提升滅火戰(zhàn)斗力的目標(biāo)。
1.1 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)的設(shè)施智能管理
建筑物內(nèi)的消防設(shè)施主要包括消防噴淋、消防泵、煙感、溫感等。建筑物消防設(shè)施的工作狀態(tài)好壞,對初期火災(zāi)撲救有十分重要的作用。利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù),可以對建筑物內(nèi)消防設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)全過程智能監(jiān)控。例如:對噴淋系統(tǒng),通過在噴淋管網(wǎng)中安裝的傳感器全時段監(jiān)控噴淋管網(wǎng)的工作狀態(tài)。通過安裝在消防泵開關(guān)閥上的遠(yuǎn)程窄帶物聯(lián)網(wǎng)芯片,可以遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制消防泵的工作狀態(tài)。利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù),可以組建基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施管理智慧物聯(lián)網(wǎng),高效協(xié)助監(jiān)管人員實(shí)現(xiàn)消防檢查無盲區(qū)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控。
1.2 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)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(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域,對于這些重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,能夠在第一時間自動完成火情上報,對于降低災(zāi)害事故影響至關(guān)重要。
利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過在重點(diǎn)區(qū)域設(shè)置傳感器及各種智能終端設(shè)備,可以構(gòu)建高靈敏度的環(huán)境感知監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),通過該網(wǎng)絡(luò)可以對周邊環(huán)境中的濕度、溫度、有害氣體濃度、大氣壓力等環(huán)境安全信息進(jìn)行多維度的全程實(shí)時監(jiān)測。將監(jiān)測得到的信息通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)平臺送至指揮中心,由指揮中心對信息進(jìn)行綜合研判,當(dāng)研判發(fā)生異常情況時可以通過多種方式發(fā)出警報信息。通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)平臺,指揮中心可以全程實(shí)時了解到重要部位的全方位狀況,從而降低災(zāi)害事故發(fā)生概率。
1.3 火災(zāi)初期通知應(yīng)用
基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以開發(fā)出可靠性和靈敏度更高的火災(zāi)探測器。通過無線方式將多類型傳感器和窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)智能設(shè)備進(jìn)行連接。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)智能設(shè)備收集現(xiàn)場傳回的地理位置信息和火情信息后,及時向發(fā)生火情地點(diǎn)范圍內(nèi)的所有手機(jī)用戶發(fā)送火情警報和相關(guān)信息。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)智能設(shè)備還可以不間斷的監(jiān)視和記錄現(xiàn)場傳感器傳回來的信息,為快速準(zhǔn)確處理火災(zāi),挽救生命財產(chǎn)提供有效可靠的技術(shù)支撐。
1.4 消防員安全保障
利用窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以有效地保護(hù)消防人員的安全。通過可穿戴窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)設(shè)備,能將消防人員的生命體征參數(shù)、環(huán)境信息參數(shù)等信息實(shí)時進(jìn)行監(jiān)測、反饋,及時發(fā)現(xiàn)異常和求助信號,快速準(zhǔn)確的對需要救助人員的位置、所處環(huán)境、生命體征等進(jìn)行確認(rèn),根據(jù)不同情況安排救援,能夠非常有效的防止消防人員出現(xiàn)意外情況。
1.5 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的消防水源控制
將窄帶物流網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)應(yīng)可以用于消防用水源到管理和控制。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)設(shè)備可以將遠(yuǎn)距離消防水源的水位、水壓等信息傳送到監(jiān)控指揮中心。這樣指揮員就能夠在接警的同時對火情發(fā)生地周邊的消防水源情況全面掌握,可以有針對性點(diǎn)快速制定科學(xué)可靠供水方案,為滅火作戰(zhàn)提供水源保障。
2 結(jié)語
由于NB-IoT相較于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著自身的優(yōu)勢,可以預(yù)見,窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會公共安全領(lǐng)域?qū)袕V泛的需求和應(yīng)用前景。不過,其仍舊有著自身的局限性。窄帶物聯(lián)網(wǎng)在消防領(lǐng)域應(yīng)用還處于試驗(yàn)和示范性探索階段,規(guī)?;瘧?yīng)用少,創(chuàng)新活力不足。面臨的幾個問題還需要學(xué)界和業(yè)界做更進(jìn)一步的研究和產(chǎn)品開發(fā)。一是對窄帶物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對于消防業(yè)務(wù)特殊需求的分析還不夠深入,缺少針對性強(qiáng)的新技術(shù)和新產(chǎn)品。二是由于窄帶物聯(lián)網(wǎng)提出時間較短,缺少大量應(yīng)用數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn),對于其應(yīng)用與消防系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性分析還較欠缺。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防中的全方位應(yīng)用還有很長的路要走。
持續(xù)關(guān)注和跟蹤窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài),研究解決窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)在消防領(lǐng)域應(yīng)用中遇到的新問題,不斷開發(fā)出適應(yīng)于在消防領(lǐng)域應(yīng)用的基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新產(chǎn)品,一定會提升消防部隊的戰(zhàn)斗能力。
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