基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)

（東莞理工學(xué)院(東莞)城市學(xué)院 廣東 523419）

在各種災(zāi)害中火災(zāi)是發(fā)生頻率高最能威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害?；馂?zāi)不僅給國家財(cái)產(chǎn)和公民人身、財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失，還會(huì)影響正常的社會(huì)秩序、生產(chǎn)秩序、工作秩序、教學(xué)科研秩序以及公民的生活秩序，因此國家頻繁出臺(tái)關(guān)于消防安全的政策和法規(guī)，但是智慧消防建設(shè)剛剛起步，各地發(fā)展水平參差不齊，還存在碎片化發(fā)展、數(shù)據(jù)孤島、標(biāo)準(zhǔn)化不一等問題，針對(duì)智慧消防現(xiàn)有的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)，它包含火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，消防水源監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，消防通道監(jiān)控系統(tǒng)這四大系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)后臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示監(jiān)控、移動(dòng)端在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控、技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)的維護(hù)管理，從而提高消防安全管理水平和社會(huì)防災(zāi)能力，消防監(jiān)督執(zhí)法的效率和消防工作社會(huì)化水平。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖

（1）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)：在火災(zāi)發(fā)生初期，通過產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)疏散及報(bào)警，控制器記錄火災(zāi)發(fā)生部位、時(shí)間等，使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)。

（2）消防水源監(jiān)控系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)控消防水源、消防栓水壓等情況，通過壓力傳感器將壓力值轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到智慧消防平臺(tái)，記錄水壓信息，并在壓力值過低時(shí)及時(shí)修復(fù)，做好消防安全工作。

（3）消防設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)：對(duì)常閉型防火門開關(guān)狀態(tài)、應(yīng)急照明疏散燈和滅火器老化損失等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；通過門磁傳感器，光傳感器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，通過物聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到智慧消防平臺(tái)，增強(qiáng)防火規(guī)范的監(jiān)控。

（4）消防通道監(jiān)控系統(tǒng)：對(duì)消防通道進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像監(jiān)控，對(duì)雜物堵塞消防通道實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障公民生命的第一通道。

（5）火災(zāi)隱患管理：通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控火災(zāi)隱患，通過大數(shù)據(jù)能對(duì)火災(zāi)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)系統(tǒng)具有火災(zāi)隱患準(zhǔn)確預(yù)警、報(bào)警功能，并能通過短信、微信等移動(dòng)端通知提醒發(fā)現(xiàn)隱患的社會(huì)單位。系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，也便于對(duì)火災(zāi)隱患的歷史數(shù)據(jù)查詢和隱患原因分析，從而對(duì)火災(zāi)起到預(yù)防作用。

（6）移動(dòng)端在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)管：提供移動(dòng)端在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)管APP；移動(dòng)端APP在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)管；短信提醒隱患；提供隱患位置

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)將“智能化”消防和服務(wù)功能相結(jié)合，平臺(tái)可以概括為三層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖2所示。

其中平臺(tái)可以概括為三層，最上層是應(yīng)急管理部、設(shè)備生產(chǎn)商和服務(wù)商，當(dāng)消防設(shè)備、消防水源、消防通道等出現(xiàn)隱患時(shí)通知服務(wù)商和設(shè)備生產(chǎn)商及時(shí)處理解決問題；中間層后臺(tái)服務(wù)中心和移動(dòng)端，這一層是數(shù)據(jù)層，主要以互聯(lián)網(wǎng)為核心的通訊層，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到移動(dòng)端App、后臺(tái)管理系統(tǒng)；最底層是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防水源監(jiān)控、消防設(shè)備監(jiān)控和消防通道監(jiān)控，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（WIFI，NI-IOT）上傳至服務(wù)器。火災(zāi)智能終端可實(shí)時(shí)地獲取數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，移動(dòng)端可以實(shí)時(shí)查看狀態(tài)，通過對(duì)終端用戶信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的采集和儲(chǔ)存，才能可靠保證上層部門人員分析數(shù)據(jù)的有效性，有效針對(duì)出現(xiàn)的各種隱患進(jìn)行維修。在使用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該還原建筑的自身特點(diǎn)，整合建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，充分確定其中的梁高位置特征。不容忽視的是建筑自身具有一定的特點(diǎn)，復(fù)雜性和多樣性是不能避免的，在進(jìn)行施工的過程中會(huì)出現(xiàn)信息傳遞失衡的現(xiàn)象，三維信息失真狀態(tài)下能夠借助BIM 手段展現(xiàn)信息的直觀性和真實(shí)性，保證信息進(jìn)行有效的傳遞和使用。

2 平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)硬件選型

（1）主控制器芯片：采用AVR單片機(jī)（ATmega328P），用于處理底層收集的防火門開關(guān)狀態(tài)，煙霧濃度、溫濕度、火光感應(yīng)、水壓、設(shè)備位置等數(shù)據(jù)。

（2）GSM/GPRS：采用A6模塊，用于傳送數(shù)據(jù)、位置信息至服務(wù)器。

（3）硬件網(wǎng)絡(luò)模塊電路如圖3所示。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)管平臺(tái)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

圖3 硬件網(wǎng)絡(luò)模塊電路圖

（4）常閉門磁傳感器：采用常閉型干簧管，用于監(jiān)控防火門開關(guān)狀態(tài)，保障常閉型防火門處于關(guān)閉狀態(tài)。

（5）煙霧檢測(cè)模塊：使用MQ-2 氣體傳感器獲取煙霧濃度，用于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

（6）溫濕度檢測(cè)模塊：使用SHT3X 新一代Sensirion 濕度和濕度傳感器，獲取溫濕度，用于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

（7）水壓傳感器：用于監(jiān)控消防栓水壓，保障消防栓水壓處于符合要求狀態(tài)。

（8）主動(dòng)紅外攝影機(jī)：適用于光線比較昏暗的消防通道，用于監(jiān)控消防通道是否被障礙物阻擋。

2.2 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為三部分：

（1）Web后臺(tái)管理系統(tǒng)

Web后臺(tái)管理系統(tǒng)采用MySQL 5.7.21 進(jìn)行開發(fā)，主要負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)的查看、設(shè)備狀態(tài)異常列表、日志管理、保修設(shè)備管理，其功能框圖如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)框圖

（2）安卓移動(dòng)程序

安卓移動(dòng)程序主要負(fù)責(zé)查看設(shè)備的狀態(tài)，接收異常報(bào)警信息，設(shè)備的保修，管理員信息的修改等。

（3）信息處理系統(tǒng)

信息處理系統(tǒng)通過建立一個(gè)TCP服務(wù)端接受設(shè)備的發(fā)送過來的設(shè)備狀態(tài)信息，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)是否正常，如果檢測(cè)到異常則發(fā)出相應(yīng)的異常，提醒管理員對(duì)設(shè)備進(jìn)行處理。物聯(lián)網(wǎng)模型是以“模庫一體化”的形式收集高度真實(shí)的數(shù)字信息，在此基礎(chǔ)上能夠有效地整合和完善相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程和設(shè)備的有效監(jiān)督監(jiān)管。對(duì)于傳統(tǒng)意義上的工程設(shè)計(jì)，能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)支持下的信息更新及時(shí)有效的上傳到移動(dòng)終端上，管理人員根據(jù)相應(yīng)的信息能夠進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和判定，并且有效的采取相應(yīng)的處理和整合手段，保證工程運(yùn)行的穩(wěn)定性和可操作性。

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：采用Web后臺(tái)管理系統(tǒng)結(jié)合APP對(duì)消防設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠隨時(shí)查看消防設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)，及時(shí)對(duì)存在安全隱患的消防設(shè)備進(jìn)行處理，以達(dá)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)減少人員的傷亡。

3 結(jié)束語

本文所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防綜合監(jiān)測(cè)平臺(tái)將“智能化”消防和服務(wù)功能相結(jié)合，此平臺(tái)主要有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防水源監(jiān)控、消防設(shè)施監(jiān)控、消防通道監(jiān)控這四大系統(tǒng)以及火災(zāi)隱患管理和移動(dòng)端在線實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，以此實(shí)現(xiàn)全方位、全覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，在線監(jiān)督管理，智能化預(yù)警，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，很好地幫助人們預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生以及在發(fā)生時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的措施，減少人員的傷亡。