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浅谈物联网的消防综合监管平台

浏览次数:95发布日期:2021-07-28

刘丹 

安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定 201801 

摘 要:针对当前智慧消防中存在的数据不全、数据质量差;各业务系统分散独立、各自为政;平台运营服务难度大等问题,在传统监测火灾自动报警系统的运行状态及故障、报警信号基础上,开发基于物联网的智慧消防综合监管平台,将火灾自动报警系统、电气火灾监控系统、消防水源监控系统、消防设施监控系统、消防通道监控系统等融为一体,从而达到、全覆盖的物联网在线实时监控,多数据融合实现智能化预警,使用无线网络进行远程监测的智慧消防效果。 

关键词:物联网;智慧消防;综合监管;远程监控 

0引言 

在各种灾害中火灾是发生频率高威胁公众和社会发展的主要灾害。火灾不仅给国家财产和公民人身、财产带来了巨大损失,还会影响正常的社会秩序、生产秩序、工作秩序、教学科研秩序以及公民的生活秩序,因此国家频繁出台关于消防的政策和法规,但是智慧消防建设刚刚起步,各地发展水平参差不齐,还存在碎片化发展、数据孤岛、标准化不一等问题,针对智慧消防现有的问题,我们设计了基于物联网的智慧消防综合监管平台,它包含火灾自动报警系统,消防水源监控系统,消防设备监控系统,消防通道监控系统这四大系统,以此实现后台实时数据显示监控、移动端在线实时远程监控、技术服务系统的维护管理,从而提高消防管理水平和社会防灾能力,消防监督执法的效率和消防工作社会化水平。 

1 系统总体设计方案 

1.1基于物联网的智慧消防综合监管平台 

基于物联网的智慧消防综合监管平台总体结构图如图 1 所示。 

  

图 1 基于物联网的智慧消防综合监管平台总体结构图 

(1)火灾自动报警系统:在火灾发生初期,通过产生的烟雾、热量、火焰等物理量,通过火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,并同时疏散及报警,控制器记录火灾发生部位、时间等,使人们能够及时发现火灾,并及时采取有效措施,扑灭初期火灾。 

(2)消防水源监控系统:实时监控消防水源、消防栓水压等情况,通过压力传感器将压力值转变为模拟信号,通过物联网监控数据发送到智慧消防平台,记录水压信息,并在压力值过低时及时修复,做好消防工作。 

(3)消防设施监控系统:对常闭型防火门开关状态、应急照明疏散灯和灭火器老化损失等进行实时监控;通过门磁传感器,光传感器将数字信号转变为模拟信号,通过物联网将监控数据发送到智慧消防平台,增强防火规范的监控。 

(4)消防通道监控系统:对消防通道进行实时摄像监控,对杂物堵塞消防通道实现实时监控,保障公民生命的通道。 

(5)火灾隐患管理:通过大数据平台,通过监控系统监控火灾隐患,通过大数据能对火灾进行远程监控,同时系统具有火灾隐患准确预警、报警功能,并能通过短信、微信等移动端通知提醒发现隐患的社会单位。系统的大数据平台,也便于对火灾隐患的历史数据查询和隐患原因分析,从而对火灾起到预防作用。 

(6)移动端在线实时远程监管:提供移动端在线实时远程监管APP;移动端 APP 在线实时远程监管;短信提醒隐患;提供隐患位置 

1.2 基于物联网的智慧消防综合监管平台 

基于物联网的智慧消防综合监管平台将“智能化"消防和服务功能相结合,平台可以概括为三层结构,结构拓扑图如图 2 所示。 

  

图 2 基于物联网的智慧消防综合监管平台结构拓扑图 

其中平台可以概括为三层,上层是应急管理部、设备生产商和服务商,当消防设备、消防水源、消防通道等出现隐患时通知服务商和设备生产商及时处理解决问题;中间层后台服务和移动端,这一层是数据层,主要以互联网为核心的通讯层,实时将数据传送到移动端 App、后台管理系统;火灾自动报警、消防水源监控、消防设备监控和消防通道监控,主要负责数据的采集,实时、准确、可靠通过物联网设备(WIFI,NI-IOT)上传至服务器。火灾智能终端可实时地获取数据和存储数据,移动端可以实时查看状态,通过对终端用户信息实时、准确、采集和储存,才能可靠保证上层部门人员分析数据的有效性,有效针对出现的各种隐患进行维修。在使用物联网进行设计的过程中应该还原建筑的自身特点,整合建筑结构和内容,充分确定其中的梁高位置特征。不容忽视的是建筑自身具有一定的特点,复杂性和多样性是不能避免的,在进行施工的过程中会出现信息传递失衡的现象,三维信息失真状态下能够借助 BIM 手段展现信息的直观性和真实性,保证信息进行有效的传递和使用。 

2 平台的软硬件设计 

2.1 平台硬件选型 

(1) 主控制器芯片:采用 R 单片机(ATmega328P),用于处理底层收集的防火门开关状态,烟雾浓度、温湿度、火光感应、水压、设备位置等数据。 

(2) GSM/GPRS:采用 A6 模块,用于传送数据、位置信息至服务器。 

(3) 硬件网络模块电路如图 3 所示。 

  

图 3 硬件网络模块电路图 

(4) 常闭门磁传感器:采用常闭型干簧管,用于监控防火门开关状态,保障常闭型火门处于关闭状态。 

(5)烟雾检测模块:使用 MQ-2 气体传感器获取烟雾浓度,用于火灾自动报警系统。 

(6)温湿度检测模块:使用 SHT3X 新一代 Sensirion 湿度和湿度传感器,获取温湿度,用于火灾自动报警系统。 

(7)水压传感器:用于监控消防栓水压,保障消防栓水压处于符合要求状态。 

(8)主动红外摄影机:适用于光线比较昏暗的消防通道,用于监控消防通道是否被障碍物阻挡 

2.2 平台软件设计 

本系统的软件设计分为三部分: 

(1)Web 后台管理系统 

Web 后台管理系统采用 MySQL 5.7.21 进行开发,主要负责设备状态的查看、设备状态异常列表、日志管理、保修设备管理。 

(2)安卓移动程序 

安卓移动程序主要负责查看设备的状态,接收异常报警信息,设备的保修,管理员信息的修改等。 

(3)信息处理系统 

信息处理系统通过建立一个 TCP 服务端接受设备的发送过来的设备状态信息,同时检测设备的状态是否正常,如果检测到异常则发出相应的异常,提醒管理员对设备进行处理。物联网模型是以“模库一体化"的形式收集高度真实的数字信息,在此基础上能够有效地整合和完善相应的设备参数,实现对工程和设备的有效监督监管。对于传统意义上的工程设计,能够对物联网支持下的信息更新及时有效的上传到移动终端上,管理人员根据相应的信息能够进行风险识别和判定,并且有效的采取相应的处理和整合手段,保证工程运行的稳定性和可操作性。 

系统的软件设计:采用 Web 后台管理系统结合 APP 对消防设备状态的实时监测,能够随时查看消防设备当前的状态,及时对存在隐患的消防设备进行处理,以达到火灾发生时减少人员的伤亡。 

3 安科瑞智慧消防监控云平台介绍与选型 

3.1 平台简介 

安科瑞智慧消防综合管理云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术,将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络,并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位,实时动态采集消防信息,通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析,帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。原先针对“九小场所"和危化品生产企业无法有效监控的空白,适应于所有公建和民建,实现了无人化值守智慧消防,实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"、用电管理的实际需求。 

从火灾预防,到火情报警,再到控制联动,在统一的系统大平台内运行,用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况,并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下,在几秒时间内,相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段,就迅速能够迅速通知到达相关人员。同时,通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备,有效解决用电单位电气线缆老旧,小微企业无电工、肉眼无法直观系统即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题,及时排除安全隐患,安科瑞智慧消防监控云平台结构如下图所示: 

  

3.2 平台功能 

(1) 平台登陆 

用户登录成功之后进入首页,如图所示。主要展示的内容有:项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中地图可以选配成BIM建筑模型,任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。 

  

(2) 实时监控 

智慧用电子系统可接入电气火灾、故障电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测和母排无线测温探测等等各类子系统,实现对相关消防系统设备的信息实时监控,一且发现监测数剧超过风险阈值,APP、电话报警统统上阵,通过设备的标签、地理位置定位,快速通知,快速处置 

  

(3) 隐患管理 

隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、和隐患记录,隐患巡查的目的是为了系统在产生报警或隐患后,系统可以针对工程人员派发工单,处理完以后工程人员能够在系统中填写相关工单任务记录,以供历史查询。隐患统计支持对项目进行日、月、季、年的维度查询,并能够自定义时间查询,将项目下隐患以曲线,图表的形式展现 

  

(4) 统计分析 

统计分析包括数据汇总和分析报告,数据汇总以曲线和表格形式显示各个月份的报警和故障记录,同时显示控制日志,支持按照控制类和参数设置类分别显示,也可以按照操作是否成功分别显示,包括此次控制的操作情况,项目名称,设备信息以及对应的操作时间等;分析报告包括总体概况和设备回路特征分析。 

  

(5) 运维管理 

根据运维调度管理的需要,智能调度技术人员可以分为不同角色,系统支持巡检计划和巡检日历,可支持巡检人员使用手机NFC芯片巡检打卡的功能。 

  

(6) 手机APP功能 

手机APP软件具有IOS版本和安卓版本,并与电脑终端系统的数据同步,能展示剩余电流、温度、电压、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线;短路、断线、漏电、超温、过压、欠压、过流等电气故障实时报警数据等;能实时显示项目地理位置、未排除隐患数、未处理巡检数等;通过APP消息推送的方式提醒用户实时报警信息;可以实现远程复位、远程分闸功能;可以对所有现场探测器进行远程参数设定及修改;可以对所有现场探测器的远程控制记录进行查询; 

  

  

  

  

  

  

3.3 产品选型 

电气火灾监控探测器 

  

 4 结 论 

本文所述的基于物联网的智慧消防综合监测平台将“智能化"消防和服务功能相结合,此平台主要有火灾自动报警、消防水源监控、消防设施监控、消防通道监控这四大系统以及火灾隐患管理和移动端在线实时远程监控,以此实现全覆盖的物联网监控,在线监督管理,智能化预警,远程监测,很好地帮助人们预防火灾的发生以及在发生时及时采取相应的措施,减少人员的伤亡。 

参考文献 

[1] 陈振伟,杨子靖,贺婉茹,李洪超.基于物联网的智慧消防综合监管平台. 

[2]来银玲,汪伟.“智慧消防"拓路者[J].中关村, 2019(07). 

[3]韩丹,吴大洪.物联网技术在消防信息化建设中的应用[J].消防科学与技术, 2012(03). 

[3]静国光.消防信息化建设现状及对策研究[J].科技信息, 2010(16). 

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册, 2020.06 版. 


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