物聯(lián)網(wǎng)在消防系統(tǒng)應(yīng)用探索

田莉莉 趙靜

【摘?要】物聯(lián)網(wǎng)即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。重工業(yè)單位特別是煤礦企業(yè)的消防系統(tǒng)探索物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也就逐漸重要起來(lái)。

【關(guān)鍵詞】煤礦;物聯(lián)網(wǎng);消防;火災(zāi)

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，IT行業(yè)又叫：泛互聯(lián)，意指物物相連，萬(wàn)物萬(wàn)聯(lián)。由此，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò) [1]。

1?物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來(lái)之路》一書(shū)，在《未來(lái)之路》中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時(shí)受限于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。

1998年，美國(guó)麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想 [2]。

中科院早在1999年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。同年，在美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

2?火災(zāi)形成原因

除了森林大火和人為縱火之外，大多數(shù)住宅火災(zāi)事件都可以追溯到線路故障、煤氣泄漏、蠟燭、易燃酒精和烹飪火焰等。每一場(chǎng)火災(zāi)事件都有一些共同點(diǎn)，如熱放反應(yīng)、能量的快速釋放等，而燃燒的快慢取決于物質(zhì)環(huán)境的可燃性。

然而，也有一些關(guān)鍵區(qū)別。如果有易燃液體，如汽油或液化天然氣，則由于其揮發(fā)性氣體而導(dǎo)致自燃，而且燃燒速度也非常快。

另一類火災(zāi)具有較慢的氧化速度，可以長(zhǎng)時(shí)間不被發(fā)現(xiàn)。到目前為止，這種火災(zāi)更危險(xiǎn)。無(wú)人留意的煙蒂、裸露的光伏電池或萘球都會(huì)導(dǎo)致緩慢的悶燒，只需一個(gè)觸發(fā)因素即可點(diǎn)燃并持續(xù)蔓延。

3?物聯(lián)網(wǎng)在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

伴隨著各大企業(yè)研發(fā)和使用，物聯(lián)網(wǎng)逐漸出現(xiàn)在人們的生活中。然而，可以實(shí)現(xiàn)智能火災(zāi)報(bào)警的物聯(lián)網(wǎng)——物聯(lián)網(wǎng)智慧消防系統(tǒng)，更是讓人大吃一驚。

智慧消防是一個(gè)全新的概念和理念，目前尚處于發(fā)展階段，還沒(méi)有權(quán)威和統(tǒng)一的定義和標(biāo)準(zhǔn)。智慧消防應(yīng)該覆蓋城市消防安全的全環(huán)節(jié)，通過(guò)獲取消防安全的關(guān)鍵信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為城市消防安全管理、消防重點(diǎn)單位、消防設(shè)備廠商、保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)和科研機(jī)構(gòu)等提供決策支持，實(shí)現(xiàn)消防行業(yè)的整體轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

無(wú)論火災(zāi)是意外還是人為，都很難預(yù)測(cè)開(kāi)始燃燒的確切時(shí)間以及蔓延的速度。根據(jù)2019年的一份研究報(bào)告顯示，盡管煙霧探測(cè)器使火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)降低了一半，但令人擔(dān)憂的是，這些裝置的故障率仍然高達(dá)17%，光是電池沒(méi)電就導(dǎo)致了至少四分之一的煙霧探測(cè)器無(wú)法正常工作。還有一個(gè)煩人的問(wèn)題，香煙或熏香、烹飪或不相關(guān)濕度的增加會(huì)產(chǎn)生虛假警報(bào)。

這些裝置缺少一種能準(zhǔn)確替代人為探測(cè)和控制火災(zāi)方法的能力。因此，這為物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了空間，物聯(lián)網(wǎng)可以提供全天候的防火解決方案，以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度和高效的消防救援。傳統(tǒng)的煙霧探測(cè)器已經(jīng)成為過(guò)去，因?yàn)樵谖锫?lián)網(wǎng)時(shí)代處理火災(zāi)需要一種更具戰(zhàn)略性的綜合方法。

4?物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成及關(guān)鍵點(diǎn)

4.1?射頻識(shí)別技術(shù)

談到物聯(lián)網(wǎng)，就不得不提到物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中備受關(guān)注的射頻識(shí)別技術(shù)。RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)，由一個(gè)詢問(wèn)器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯擴(kuò)展詞條一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，它通過(guò)天線將射頻信息傳遞給閱讀器，閱讀器就是讀取信息的設(shè)備。RFID技術(shù)讓物品能夠“開(kāi)口說(shuō)話”。這就賦予了物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)特性即可跟蹤性。就是說(shuō)人們可以隨時(shí)掌握物品的準(zhǔn)確位置及其周邊環(huán)境。[3]。

4.2?傳感網(wǎng)

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)。它是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。它是比較通用的傳感器。因?yàn)镸EMS，賦予了普通物體新的生命，它們有了屬于自己的數(shù)據(jù)傳輸通路、有了存儲(chǔ)功能、操作系統(tǒng)和專門的應(yīng)用程序，從而形成一個(gè)龐大的傳感網(wǎng)。這讓物聯(lián)網(wǎng)能夠通過(guò)物品來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人的監(jiān)控與保護(hù)[4]。

4.3?M2M系統(tǒng)框架

M2M是是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它將使對(duì)象實(shí)現(xiàn)智能化的控制[5]。M2M技術(shù)涉及5個(gè)重要的技術(shù)部分：機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用?；谠朴?jì)算平臺(tái)和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對(duì)象的行為進(jìn)行控制和反饋。具體來(lái)說(shuō)主要有以下幾部分：

1、早期預(yù)警系統(tǒng)，它可以預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生而不僅僅是探測(cè)到它。為此，需要使用煙霧探測(cè)器和傳感器來(lái)評(píng)估事件區(qū)域。

2、智能手機(jī)或智能揚(yáng)聲器上的警報(bào)系統(tǒng)?？梢员鎰e面包烤焦或蒸鍋水汽的警報(bào)探測(cè)器。

3、基于攝像頭的監(jiān)控系統(tǒng)可以跟蹤火災(zāi)或縱火事件。

4、長(zhǎng)壽命電池或110-240伏有線電源以及低電量警報(bào)。

5、通過(guò)WI-FI或低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如LoRaWAN）進(jìn)行連接，可以改善安全反饋。

這種框架的其他附加組件可以包括自動(dòng)灑水裝置、滅火器和其他消防設(shè)備。

5?結(jié)論

目前，一些主要的工業(yè)火災(zāi)探測(cè)公司使用集成方法來(lái)探測(cè)和控制火災(zāi)。為此，他們使用人工智能技術(shù)，將傳感器、攝像頭監(jiān)控和天氣預(yù)報(bào)/火災(zāi)危險(xiǎn)分析結(jié)合起來(lái)。目前，谷歌 Nest Protect是預(yù)防火災(zāi)的最流行設(shè)備之一，盡管它不是集成框架。該設(shè)備有一個(gè)一氧化碳探測(cè)器來(lái)檢測(cè)無(wú)煙燃燒的可能性，還有一個(gè)光譜傳感器來(lái)探測(cè)明火和悶燒火災(zāi)，以及帶有電池電量檢測(cè)的智能手機(jī)報(bào)警器。

每年，意外和故意的火災(zāi)都會(huì)造成大量財(cái)產(chǎn)損失，并導(dǎo)致人員傷亡，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以幫助從源頭上消除火災(zāi)隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]、劉陳，景興紅，董鋼.淺談物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)及其廣泛應(yīng)用[J].科學(xué)咨詢，2011（9）：86-86.

[2]、賈益剛.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警中的應(yīng)用研究[J].上海建設(shè)科技，2010（6）：65-67.

[3]、晨曦.說(shuō)說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)那些事情[J].今日科苑，2011（20）：54-59.

[4]、陳天超.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本架構(gòu)綜述[J].林區(qū)教學(xué)，2013（3）：64-65.

[5]、甘志祥.物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展背景的研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2010（1）.

作者簡(jiǎn)介：

田莉莉（1979.11），女，漢，陜西西安，本科，郭家河煤業(yè)，計(jì)算機(jī)

趙靜（1990.4），女，漢，陜西銅川，本科，郭家河煤業(yè)，機(jī)械制造及其自動(dòng)化

（作者單位：1.陜西郭家河煤業(yè);2、陜西郭家河煤業(yè)）