消防安全管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用

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【摘要】現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅改變了人與人的交流方式，還改變了信息的收集、處理和傳遞方式。其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)更是為各行各業(yè)和人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。消防領域也不例外。消防安全管理工作事關國計民生、社會穩(wěn)定、人民平安幸福，必須予以足夠的重視。為了更好地完成復雜且艱巨的消防安全管理工作，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引進成為必然。本文在概述物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)的基礎上，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防安全管理中的應用。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；消防安全管理；應用

1引言

作為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)在世界范圍內(nèi)發(fā)展起來，并逐漸滲透進人們生產(chǎn)生活的各個領域。例如，物流配送、智能交通、智能家居、公共安全、生態(tài)環(huán)境、智慧城市等[1]。而在消防安全管理領域中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠從整體上優(yōu)化消防安全管理的水平，能夠有效解決消防安全隱患難以發(fā)現(xiàn)等問題，以最大限度地保證人民群眾的人身財產(chǎn)安全[2]。

2物聯(lián)網(wǎng)概述

2.1物聯(lián)網(wǎng)的含義

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，簡稱IoT）是一種按照約定協(xié)議，利用射頻識別技術(shù)（RFID）、GPS、激光掃描器等傳感設備進行物網(wǎng)連接，具有全面感知、傳輸可靠、智能處理、智能控制等功能特征的網(wǎng)絡。簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)就是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上拓展而來的萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡。可以說，物聯(lián)網(wǎng)的核心是物物相聯(lián)，靈魂是傳感和識別，骨架是網(wǎng)絡通信，核心是計算。2.2物聯(lián)網(wǎng)的特點首先，物聯(lián)網(wǎng)具有異構(gòu)設備互聯(lián)化的特點。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，不同型號、不同類別的RFID標簽、傳感器、手機等各種異構(gòu)設備，能夠利用無線通信模塊、標準通信協(xié)議形成自組織網(wǎng)絡。且這些異構(gòu)網(wǎng)絡在運行不同協(xié)議時，可通過網(wǎng)關進行聯(lián)結(jié)，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的信息共享。其次，物聯(lián)網(wǎng)具有管理及處理智能化的特點。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒑Ａ繑?shù)據(jù)可靠且高效地組織在一起，這就為行業(yè)應用提供了智能支撐平臺。最后，物聯(lián)網(wǎng)具有應用服務鏈條化的特點。物聯(lián)網(wǎng)能夠覆蓋企業(yè)運行的所有步驟，能夠帶動整個企業(yè)甚至行業(yè)的整體信息化進程。

2.3物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)主要分為感知層、網(wǎng)絡層、應用層三個層面。首先，感知層由各種傳感器、傳感網(wǎng)節(jié)點、短距離組網(wǎng)設備等構(gòu)成，主要負責數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，涉及傳感器技術(shù)、射頻識別技術(shù)（RFID）、GPS技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器組網(wǎng)技術(shù)、協(xié)同信息處理技術(shù)等。其次，網(wǎng)絡層主要負責傳輸感知層獲取的數(shù)據(jù)，還要滿足不同設備能夠自由接入不同網(wǎng)絡，涉及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)等。最后，應用層由各種管理設備和顯示設備構(gòu)成，構(gòu)建滿足人們各種需求的系統(tǒng)平臺，主要負責與用戶連接，涉及云計算、人工智能、中間件等技術(shù)。

2.4物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)

2.4.1自動識別技術(shù)自動識別技術(shù)（AutomaticIdentificationandDataCapture）是目前普遍使用的、發(fā)展相對較快且相對主流的識別技術(shù)，是一種能讓物品“開口說話”的技術(shù)，即通過一定識別裝置對各類物體信息進行自動識別，并傳輸給計算機處理系統(tǒng)進行一系列智能處理。自動識別技術(shù)可分為條碼識別技術(shù)、生物識別技術(shù)、圖像識別技術(shù)、磁卡識別技術(shù)、IC卡識別技術(shù)、光學字符識別技術(shù)、射頻識別技術(shù)等。其中，射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，簡稱RFID）被認為是21世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一，是應用領域最為廣泛且最為重要的識別技術(shù)之一。因此，本文主要探討射頻識別技術(shù)（RFID）。首先，與其他自動識別技術(shù)相比，其有著以下優(yōu)點：采用電子技術(shù)，借助芯片，且芯片功耗較低、讀寫較為準確；標簽體積小，更易嵌入其他材料或物體之中；射頻技術(shù)透過外部材料即可讀取數(shù)據(jù)，且能夠?qū)Ω咚龠\動中的物體進行識別、讀取；可在同一時間識別多個標簽，且這些標簽信息之間獨立互不影響；數(shù)據(jù)存儲量更大，且穩(wěn)定性好等。其次，射頻識別系統(tǒng)主要由射頻標簽、射頻接收基站、應用系統(tǒng)三部分構(gòu)成。射頻標簽嵌入被識別物體，向外界收發(fā)射頻信號，一般分為主動式標簽（有源電子標簽）和被動式標簽（無源電子標簽）。射頻接收基站一般分為固定式和移動式兩種模式，主要負責向射頻標簽發(fā)送無線信號，并接收射頻標簽發(fā)回的無線信號，在將接收的無線信號解碼處理之后將數(shù)據(jù)傳輸至上層應用系統(tǒng)。位于系統(tǒng)頂層的應用系統(tǒng)主要負責接收射頻接收基站的數(shù)據(jù)，并控制基站的工作狀態(tài)；管理接收的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過計算處理將其儲存至后臺；接收外界終端的指令信息，并將轉(zhuǎn)換后的信息發(fā)送至基站執(zhí)行，以此來實現(xiàn)人機交互。

2.4.2傳感器組網(wǎng)技術(shù)如何能讓區(qū)域中的傳感器構(gòu)成網(wǎng)絡組，實現(xiàn)高效協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)是傳感技術(shù)應用的關鍵。為更好地解決這一問題，傳感器網(wǎng)絡也在不斷發(fā)展完善，其中無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)以其低功耗、低成本、低復雜度、低數(shù)據(jù)速率的特征得到了人們的普遍青睞。無線傳感器網(wǎng)絡一般采用星狀網(wǎng)、樹狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)三種組網(wǎng)方式，借助工作于ISM頻段和FSK調(diào)制方式的射頻芯片，以及微控制器、少數(shù)外圍器件組成專用或適用強的無線通信模塊。其中的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議通常是簡單透明的，就算是加密協(xié)議也是較為簡單的，這就使得人們只要遵循一定規(guī)則進行操作即可傻瓜式地實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡體系可分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層，若再應用中間件思維，則可使網(wǎng)絡更具層次化、模塊化。

2.4.3無線通信技術(shù)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、GPRS、GSM等通信技術(shù)層出不窮。而受工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的制約，短距離無線通信技術(shù)受到人們的普遍青睞。其具有信息傳輸快捷、靈活、安全等特征，在物聯(lián)網(wǎng)中有著極為廣泛有效的運用。短距離無線通信技術(shù)主要有以下幾種。一是藍牙技術(shù)（Bluetooth）。其主要采用2.4GHzISM頻段和1600MHz快速跳頻技術(shù)，具有全球開放性、通信簡單、傳播速度快、抗干擾能力強、使用簡單等特點，但僅限于在小于十米內(nèi)的距離范圍內(nèi)具有良好的通信質(zhì)量和效果。二是ZigBee技術(shù)。其具有良好的網(wǎng)絡拓撲能力，每個ZigBee節(jié)點都可進行獨立監(jiān)控，支持距離擴展，擁有低成本（協(xié)議沒有專利費）、低功耗（傳輸速率低，發(fā)射功率小，擁有休眠模式）、低時延（休眠到激活時間短）、網(wǎng)絡容量大（可連接200多個設備和100多個網(wǎng)絡）、組網(wǎng)靈活、傳輸可靠（在數(shù)據(jù)傳輸之后會等待接收方確認信息，并采取碰撞避免策略來避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖突）、信息安全（采用特別加密法進行數(shù)據(jù)循環(huán)冗余校驗）等特點。三是Wi-Fi技術(shù)。其支持多種網(wǎng)絡協(xié)議的加密傳輸，傳輸距離可達100m，傳輸速度可達54Mbps，但傳輸?shù)陌踩院蛡鬏斮|(zhì)量還有待提升。四是IrDA技術(shù)。其依靠紅外線進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸，具有體積小、功耗低、連接方便、保密性強、安全性強等特點，但由于存在視距限制，在運用時要先保證位置的確定性才能實現(xiàn)靈活傳輸。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防安全管理中的應用

3.1在消防安全管理服務平臺構(gòu)建中的應用

消防安全管理服務平臺旨在橫向覆蓋消防監(jiān)督、縱向貫通各級消防部門，對消防信息進行實時采集和實時發(fā)送，對威脅消防安全的不穩(wěn)定或不安全因素進行提前預警，以進一步提升消防工作效率和質(zhì)量。該平臺綜合運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)等新一代信息技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、展現(xiàn)、分析等消防管理環(huán)節(jié)。可采用分布式廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并將系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)分為物聯(lián)智能感知層、網(wǎng)絡傳輸層、數(shù)據(jù)管理層、應用層（Web平臺）。其中，物聯(lián)智能感知層將通過傳感設備、射頻識別技術(shù)（RFID）等采集消防信息；網(wǎng)絡傳輸層將采用基于TCP/IP的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，利用有線、無線等接入方式進行組網(wǎng)，利用TCP/IP或電話線進行有線傳輸、GPRS或CDMA進行無線傳輸?shù)龋粩?shù)據(jù)管理層將融合采集到的信息，并進行計算和處理；應用層則負責提供不同的消防服務。就消防數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計來說，硬件設計可采用ZigBee技術(shù)支撐的基本框架，具體包括路由器、采樣終端設施、網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器等組成的無線傳感網(wǎng)絡和采集終端。由ZigBee協(xié)議處理和上傳終端采樣傳感器收集到的信息，這些信息由路由器接收、處理之后被傳送至ZigBee協(xié)調(diào)器，再由協(xié)調(diào)器將接收的信息上傳至Web網(wǎng)絡，經(jīng)過一系列匯總處理之后信息將被傳輸至系統(tǒng)平臺，以此來完成數(shù)據(jù)采集為后期決策、分析提供相應依據(jù)。軟件設計則包括操作系統(tǒng)和應用軟件，整體采用嵌入式系統(tǒng)，主要涉及板極支持包（BSP）、RS232通信軟件、DM9000網(wǎng)卡通信軟件、ZigBee協(xié)議棧等。就平臺Web層系統(tǒng)設計來說，主要包括平臺通知公告管理功能、平臺審閱通知功能、平臺短信通知功能、信息管理功能、日常檢查功能、監(jiān)督抽查功能等模塊，其中涉及數(shù)據(jù)信息的存儲和處理可采用數(shù)據(jù)庫等技術(shù)。

3.2在其他消防安全管理工作中的應用

第一，就消防資源的動態(tài)管理而言，可采用射頻識別技術(shù)（RFID）、GPS技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)、計算機處理技術(shù)、移動通信技術(shù)、云計算技術(shù)等構(gòu)建基于B/S架構(gòu)的消防裝備管理系統(tǒng)。首先，可通過射頻識別技術(shù)（RFID）采集消防車輛和消防裝備信息，并采用“一裝一標”的方式來綁定RFID標簽，在信息采集完成之后需要上傳至消防指揮調(diào)度系統(tǒng)，以便實現(xiàn)裝備出入庫、電子驗證、報警處理等智能化管理。其次，可采用消防指揮調(diào)度專線網(wǎng)絡進行通信；采用數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器等進行數(shù)據(jù)的存儲和處理等；采用TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、HTTP協(xié)議等進行傳輸。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，消防資源得以實現(xiàn)動態(tài)的智能化統(tǒng)籌管理，并有效提升消防部隊的戰(zhàn)斗能力。第二，就消防遠程監(jiān)測管理而言，可借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防安全管理監(jiān)測平臺，并開發(fā)手機終端APP、建立B/S架構(gòu)模式的云平臺，便于對消防對象、環(huán)境、人員等的狀態(tài)進行感知、傳輸和處理。具體來說，可利用用戶信息傳輸裝置及協(xié)議解析與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)接口監(jiān)測等方式，對不同型號和不同廠家的有源類消防設施（火災報警控制器、自動噴淋滅火系統(tǒng)、疏散指示系統(tǒng)等）的反饋信息進行采集識別，一旦接到故障信號或者報警信號，監(jiān)管人員則可借助用戶信息傳輸裝置將信息傳送至消防安全管理監(jiān)測平臺；利用壓力傳感器、NB-IoT技術(shù)實時監(jiān)測消防管網(wǎng)的水壓，利用射頻識別技術(shù)（RFID）、ZigBee技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)等實時監(jiān)測室內(nèi)外可移動的消防設施和器材（滅火器、水帶等）的在位狀態(tài)和位置信息，利用人臉識別技術(shù)、圖像處理技術(shù)等監(jiān)督消防控制室值班人員的在崗情況，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字圖像形態(tài)學方法識別消防管閥的啟閉狀態(tài)；利用IoT/LoRa無線數(shù)據(jù)傳輸模塊實時遠程監(jiān)測獨立煙感故障、火災報警等信息。如此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防安全管理監(jiān)測平臺的構(gòu)建能夠評估火災風險，協(xié)助做好防火巡查工作，提高相關部門的防火工作管理能力。最后，就消防應急救援管理而言，可借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智慧消防戰(zhàn)斗指揮體系。例如，在滅火救援中，可利用各種感知設備、視頻采集設備、應急通信系統(tǒng)等獲取現(xiàn)場的音視頻數(shù)據(jù)，實時掌握火情發(fā)展態(tài)勢，便于指揮人員依據(jù)火場動態(tài)進行救援力量、裝備等方面的部署和精確指揮，同時也便于戰(zhàn)斗在一線的消防人員進行精準救援。

4結(jié)語

信息技術(shù)的進步是推動行業(yè)發(fā)展的動力之一。作為關乎社會穩(wěn)定和人民幸福安危的消防行業(yè)更應主動革新，采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升消防工作的精準度和效率[3]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，消防安全管理工作將得到更為智能化、高效化、便捷化的保障。

【參考文獻】

[1]李向偉.基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：試論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展[J].電腦知識與技術(shù)，2018，14(35):35-36.

[2]王煒.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防安全管理中的應用[J].科技經(jīng)濟導刊，2016(1):25.

[3]杜永霞.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防中的應用探討[J].消防科學與技術(shù)，2016，35(9):1333-1335.

作者：劉志鵬 單位：北京市海淀區(qū)消防救援支隊