【摘要】隨著時代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，智慧時代這一理念被正式提出，消防系統(tǒng)作為國家公共安全行業(yè)的基礎(chǔ)，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用是現(xiàn)階段的工作內(nèi)容。本文首先簡單了解了智慧消防系統(tǒng)總體架構(gòu)搭建方法及系統(tǒng)組成，然后從操作功能、通信功能、數(shù)據(jù)處理、其他功能、軟件平臺等方面對智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺軟件進行設(shè)計，對設(shè)計完成的智慧消防系統(tǒng)進行試驗分析具體性能。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 智慧消防系統(tǒng) 操作功能 通信功能
隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，社會不斷進步，但是其他方面的社會問題卻逐漸凸顯出來，其中消防救援行業(yè)問題凸顯。在信息技術(shù)革命不斷發(fā)展的今天，利用信息技術(shù)、通訊技術(shù)等現(xiàn)代化手段實現(xiàn)消防救援信息化建設(shè)，對消防工作實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，是消防救援現(xiàn)階段的工作。國內(nèi)外的實踐證明，智慧消防系統(tǒng)在消防工作中可以發(fā)揮出巨大的作用，是未來現(xiàn)代化消防發(fā)展的主要趨勢，應(yīng)該得到優(yōu)先的發(fā)展。
一、智慧消防系統(tǒng)總體架構(gòu)搭建方法
智慧消防系統(tǒng)是當今時代發(fā)展的主要趨勢，對消防行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展具有這十分重要的促進作用，智慧消防系統(tǒng)是基于柵格化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建而成，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的一個自感知、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計的智慧消防系統(tǒng)總體架構(gòu)搭建方法以及系統(tǒng)組成包括：
一，智慧消防系統(tǒng)采用的體系架構(gòu)是面向服務(wù)對象的，結(jié)合了云計算技術(shù)，實現(xiàn)了音視頻數(shù)據(jù)交互等核心功能。
二，在智慧消防系統(tǒng)中采用了統(tǒng)一的接入標準，其中還兼容了 SIP、H.323、Oonvif、PSIA等協(xié)議，也正是通過這些協(xié)議改變了音視頻數(shù)據(jù)原有的接入方式， 成為了 IP 網(wǎng)絡(luò)接入方式。
三，智慧消防系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源被無級別放置在云服務(wù)平臺上，不同的單位可以受地域、級別的限制，調(diào)度資源，實現(xiàn)了資源共享。
四，在智慧消防系統(tǒng)中，根據(jù)不同任務(wù)用戶的實際需要，建立了預(yù)設(shè)組網(wǎng)功能，基于這種功能，可以在網(wǎng)絡(luò)上臨時召開不同的會議。
五，智慧消防系統(tǒng)中采用的是計劃指揮平臺，這種基于流程化思想研發(fā)的出來的平臺，可以有效解決傳統(tǒng)消防工作指揮過程中出現(xiàn)的問題。
六，智慧消防系統(tǒng)中可以根據(jù)用戶權(quán)限調(diào)整平臺權(quán)限，以此形成網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)，保證消防工作開展過程中調(diào)度、指揮的順利進行。
除此之外，還形成了多屏畫面的遠程同步技術(shù)、執(zhí)勤管理系統(tǒng)、音視頻數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及語音保底通信功能。
二、智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺軟件設(shè)計
智慧消防系統(tǒng)中硬件是軟件的載體，在監(jiān)控平臺中包括了 ARM 處理器和CAN 通信模塊、存儲模塊、語音模塊、顯示模塊、矩陣鍵盤、調(diào)試串口、SD 卡模塊、網(wǎng)口模塊等部分，其中 ARM 處理器是核心控制模塊。
（一）操作功能設(shè)計
圖 1 智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺軟件中的操作界面功能
本文以智慧消防系統(tǒng)中監(jiān)控平臺的軟件設(shè)計為例，進行詳細的設(shè)計分析，智慧消防系統(tǒng)的首要原則就是要保證操作簡便，要盡可能地簡化人員的操作步驟，因此監(jiān)控平臺應(yīng)該提供可視化的操作界面以此幫助操作人員更快的完成操作，圖 1 為智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺軟件中的操作界面功能。
（二）通信功能設(shè)計
在智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺軟件設(shè)計中通信功能的實現(xiàn)也非常重要，對于智慧消防系統(tǒng)而言，重要的就是數(shù)據(jù)的實時有效性。在智慧消防系統(tǒng)中監(jiān)控平臺和終端設(shè)備一般會采用 CAN 總線的方式進行通信，但是在實際應(yīng)用的過程中，非常容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。考慮到這個問題，本文在設(shè)計時，采用了 FIFO+Hash 算法，這種解決方案可以對 CAN 總線傳遞過來的數(shù)據(jù)進行優(yōu)先級處理，然后采用多線程的方式對 A 線程進行循環(huán)讀取，并且將讀取到的CAN 數(shù)據(jù)插入到設(shè)定好的 FIFO 隊列中。B 線程則對 FIFO 隊列進行出隊操作，從而有效解決 CAN 數(shù)據(jù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟包問題。
（三）數(shù)據(jù)處理設(shè)計
在智慧消防系統(tǒng)中監(jiān)控平臺和管理平臺之間涉及到大量的業(yè)務(wù)，因此不同的業(yè)務(wù)的通信方式不同，數(shù)據(jù)處理也不同，在終端設(shè)備上，需要對傳輸?shù)男畔⑦M行分析處理。尤其是在分析火災(zāi)情況時，需要智慧消防系統(tǒng)中的火災(zāi)自動報警和消防聯(lián)動系統(tǒng)在一時間動起來，因此數(shù)據(jù)處理設(shè)計和數(shù)據(jù)分析設(shè)置都需要形成明確的設(shè)置。不僅如此，在平臺上的信息都會進行統(tǒng)一管理，以此解決了傳統(tǒng)消防工作中出現(xiàn)的記錄不完整問題，避免消防過程中因為信息缺失，而錯過搶險時機。除了上述三點內(nèi)容之外，其他功能設(shè)計也十分重要，在監(jiān)控平臺中，還要實現(xiàn)短信發(fā)送以及聯(lián)網(wǎng)報警功能，以此才能夠保證數(shù)據(jù)的正確性。
（四）軟件平臺設(shè)計
綜上所述，在設(shè)計智慧消防系統(tǒng)時，要選擇功能強大、穩(wěn)定性較高、開發(fā)周期較短的操作系統(tǒng)，還要盡可能的降低開發(fā)成本，因此，智慧消防系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計搭建一般選擇 Linux內(nèi)核進行，編程語言程序采用 QT 語言，開發(fā)環(huán)境為 QtCreator2.4.1，交叉編譯器采 用 arm-linux-gcc-4.4.1。 首先在虛擬機上進行開發(fā)，在開發(fā)成功后，在進行交叉編譯，將開發(fā)成功的程序移植到 ARM 板上。
三、智慧消防系統(tǒng)監(jiān)控平臺測試應(yīng)用
（一）試驗測試環(huán)境構(gòu)建
在完成智慧消防系統(tǒng)的設(shè)計后，還要進一步驗證系統(tǒng)的使用情況，系統(tǒng)功能測試主要是根據(jù)系統(tǒng)功能進行測試，主要采用的是黑白盒測試方法。軟件環(huán)境中包括 IAR 開發(fā)軟件、串口調(diào)試助手等，硬件環(huán)境包括電源適配器、溫度、濕度、煙霧濃度傳感設(shè)備等。在完成具體的構(gòu)建工作后，就可以在虛擬機上運行 Linux 操作系統(tǒng)。
（二）軟件功能的測試
根據(jù)：操作界面功能測試、通信測試和數(shù)據(jù)分析處理功能測試的結(jié)果顯示，本文設(shè)計出來的智慧消防系統(tǒng)可以通過模擬火災(zāi)現(xiàn)場情況，引入干擾源，在數(shù)據(jù)傳輸過程中的，數(shù)據(jù)前后一致，通信正常，數(shù)據(jù)準確性較高，也沒有出現(xiàn)丟包的情況，同時，數(shù)據(jù)處理也可以正常運行。比如，將智慧消防系統(tǒng)應(yīng)用在消防監(jiān)督工作中，可以改變傳統(tǒng)的消防監(jiān)督模式，相關(guān)人員可以登錄這個系統(tǒng)，查詢有關(guān)單位的消防設(shè)施情況，明確不同場所中的消防信息，包括： 疏散通道、消防水源的具體位置，還可以對消防產(chǎn)品的維護情況、使用情況等信息進行的了解。對于智慧消防系統(tǒng)來講，只有建立起來消防物聯(lián)網(wǎng)，才能夠建立起相應(yīng)的智慧功能。那么首先就要收集掌握智慧消防所需要的信息數(shù)據(jù)，并且建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議， 基于此，才能夠進一步組建相應(yīng)的智慧消防系統(tǒng)，更好的為社會服務(wù)。
四、安科瑞智慧消防服務(wù)云平臺介紹
4.1安科瑞消防云平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
?火災(zāi)報警子系統(tǒng)
?消防設(shè)備管理子系統(tǒng)
?消防水子系統(tǒng)
?電氣火災(zāi)子系統(tǒng)
?防排煙子系統(tǒng)
?消防設(shè)備電源子系統(tǒng)
?防火門子系統(tǒng)
?視頻監(jiān)控子系統(tǒng)
?應(yīng)急照明和疏散子系統(tǒng)
?電能管理子系統(tǒng)
?APP子系統(tǒng)
4.2安科瑞智慧云平臺系統(tǒng)功能介紹
消防設(shè)備模塊
1、系統(tǒng)通過標簽感知消防設(shè)施位置狀態(tài)消息
2、把消防設(shè)施的購買時間、到期時間、安裝時間、負責人、巡檢次數(shù)等信息都錄入到數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中
3、可以分門別類地對消防設(shè)備進行維護和管理；生成消防設(shè)備臺賬。
消防水模塊
1、消防水源的水位和水壓監(jiān)測儀表，通過GSM400上傳
2、消防水位水壓探測，判斷是否漏水、開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，用手機app推送、短信等方式及時通知相關(guān)人員及時維修維護，保證消防安全
3、實時采集水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動狀態(tài)信息；實時采集主管網(wǎng)實時壓力信息；在各閥門處安裝傳感器，實時采集各閥門狀態(tài)
防排煙模塊
1、目前可接入鑫豪斯/眾山（UDP）和嘉德/海康威視（NB平臺）的NB煙感，也可以接入485輸出的煙感，通過GSM400上傳
2、系統(tǒng)通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現(xiàn)對煙霧、可燃氣體進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過報警值，通過設(shè)備的標簽、地理位置定位，用手機app推送、短信等方式及時通知相關(guān)人員，讓相關(guān)人員獲知相關(guān)位置的火災(zāi)隱情。
消防電源模塊
1、實時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部分的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對各個回路的過流、短路、斷路等故障報警提示
2、可長期記錄電壓電流的歷史曲線，通過一段時間的運行狀態(tài)進行分析，對可能產(chǎn)生問題的隱患進行預(yù)測。
防火門模塊
1、通過與門禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實時監(jiān)控消防通道們的關(guān)閉及消防通道堆放物的情況
2、根據(jù)消防通道們的關(guān)閉及消防通道堆放物的情況，可實現(xiàn)緊急情況下的開閉。
視頻監(jiān)控模塊
1、用海康螢石云平臺進行接入
2、數(shù)據(jù)中心收到感應(yīng)端各個子系統(tǒng)報警信息后，可調(diào)出報警詳細信息查看報警現(xiàn)場視頻輔助進行火情確認。
3、實現(xiàn)各個火災(zāi)報警子系統(tǒng)之間的結(jié)合，實現(xiàn)了報警點和監(jiān)控點之間的聯(lián)動。
五、安科瑞智慧消防服務(wù)云平臺推薦配置
5.1、平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）
5.2、系統(tǒng)現(xiàn)場推薦硬件配置清單：
注：以上配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場回路電流大小選擇，根據(jù)實際三選一。
六、產(chǎn)品介紹
6.1電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網(wǎng)絡(luò)上傳，單表流量說明：
上傳間隔一分鐘， 小于30M/月；
上傳間隔二分鐘，小于15M/月；
上傳間隔五分鐘，小于10M/月
6.2ARCM300D產(chǎn)品介紹
ARCM300D 智慧用電在線監(jiān)控裝置是針對 0.4kV 以下的 TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的智能電力裝置，具有的單相交流電測量、遙信輸入、遙信輸出功能，以及 RS485 通訊或 GPRS 無線通訊功能，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理。
產(chǎn)品采用的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于身，是建筑監(jiān)控裝置預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。同時將原有 RS485 通訊升級為 GPRS 無線通訊方式，解決了現(xiàn)場布線難的情況，提高工作效率。作為種的智能化、數(shù)字化的采集元件，該智能裝置已廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)、SCADA 系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。
七、結(jié)語
綜上所述，當代消防行業(yè)應(yīng)該利用信息技術(shù)以及通訊技術(shù)，建立健全智慧消防系統(tǒng)。智慧消防系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以為消防工作贏得更多的時間，降低火災(zāi)帶來的危害，同時智慧消防系統(tǒng)也可以降低消防行業(yè)的成本， 讓消防行業(yè)得到發(fā)展。經(jīng)過具體的試驗可以發(fā)現(xiàn)，本文從操作功能、通信功能、數(shù)據(jù)處理、軟件平臺這些方面設(shè)計出來的智慧消防系統(tǒng)符合消防行業(yè)的需求，可以實現(xiàn)消防行業(yè)中的基礎(chǔ)功能。
【參考文獻】
[1]鄧志明.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防服務(wù)云平臺[J].江西化工，2017，（03）:225-227.
[2]左超.袁琳.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧消防系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].消防論壇，2018.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版
