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【智慧消防】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中的應(yīng)用研究

2020年11月11日 10:48:50智慧消防2700

【智慧消防】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中的應(yīng)用研究

胡劍飛;丁寧


一、背景

根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),近十年全國(guó)消防部門(mén)總接報(bào)火災(zāi)228.2萬(wàn)起,火災(zāi)造成死亡人數(shù)超過(guò)1.5萬(wàn)人。伴隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,城市消防安全風(fēng)險(xiǎn)的不斷上升,城市高層、超高層建筑和大型建筑日益增多,建筑消防安全問(wèn)題越來(lái)越突出。消防工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)工作方式與新形勢(shì)、新任務(wù)不相適應(yīng)的矛盾日益凸顯。

近年來(lái),隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展,現(xiàn)代城市的信息化水平有了很大提高,逐步形成了智慧城市的建設(shè)理念。城市消防安全作為城市建設(shè)的重要一環(huán),逐步形成智慧城市相匹配的智慧消防。智慧消防已成為大勢(shì)所趨。

 

二、智慧消防

近年來(lái),隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等一系列科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,火災(zāi)科學(xué)、消防技術(shù)與消防軟科學(xué)等領(lǐng)域作為消防科學(xué)技術(shù)研究的主要方向。智慧消防行業(yè)逐漸向多級(jí)啟動(dòng)、智能化、滅火提效、特殊領(lǐng)域應(yīng)用等方向發(fā)展。具體來(lái)說(shuō),智慧消防就是利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+等最新技術(shù),配合大數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺(tái)、火警智能研判等專(zhuān)業(yè)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)城市的消防的智能化,是智慧城市消防信息服務(wù)的數(shù)字化基礎(chǔ),也是智慧城市智慧感知、互聯(lián)互通、智慧化應(yīng)用架構(gòu)的重要組成部分。

智慧消防02.jpg

20171010日,公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,意見(jiàn)中提出建設(shè)“智慧消防”的重點(diǎn)任務(wù)和明確工作目標(biāo)。根據(jù)該指導(dǎo)意見(jiàn),對(duì)智慧消防提出了五大重點(diǎn)任務(wù)

1)建設(shè)城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);

2)建設(shè)基于大數(shù)據(jù)”“一張圖實(shí)戰(zhàn)指揮平臺(tái)

3)建設(shè)高層住宅智能消防預(yù)警系統(tǒng);

4)建設(shè)數(shù)字化預(yù)案編制和管理應(yīng)用平臺(tái);

5)建設(shè)智慧社會(huì)消防安全管理系統(tǒng);

消防物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建作為五大重點(diǎn)任務(wù)之一,對(duì)于相關(guān)消防信息的獲取至關(guān)重要。也是其他重點(diǎn)任務(wù)完成的基礎(chǔ)。

 

三、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹及對(duì)比

國(guó)際電信聯(lián)盟( ITU) 發(fā)布的ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義:通過(guò)二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別(RFID) 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和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)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信技術(shù)很多,主要可以分為兩大類(lèi):

1)短距離通信技術(shù):ZIGBEEWIFI、藍(lán)牙、ZWAVE等;

2)廣域網(wǎng)通信技術(shù):LPWAN,低功耗廣域網(wǎng)。

其中低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN,LOW POWER WIDE AREA NETWORK)技術(shù)是一種革命性的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線接入新技術(shù),與WI-FI、藍(lán)牙、ZIGBEE等現(xiàn)有成熟商用的無(wú)線技術(shù)相比,具有遠(yuǎn)距離、低功耗、低成本、覆蓋容量大等優(yōu)點(diǎn),適合于在長(zhǎng)距離發(fā)送小數(shù)據(jù)量且使用電池供電方式的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。

由于消防設(shè)施分布的區(qū)域比較廣,業(yè)務(wù)主要適用于廣域網(wǎng)技術(shù)。因此本文重點(diǎn)針對(duì)LPWAN,廣域網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。

3.1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)比

目前面向物聯(lián)網(wǎng)的LPWAN(低功耗廣域技術(shù))技術(shù)可以分為兩類(lèi):一是授權(quán)頻段的廣域網(wǎng)技術(shù),以3GPP定義的NB-IOT、LTE演進(jìn)技術(shù)eMTC等為代表;另一類(lèi)是非授權(quán)頻段的廣域網(wǎng)技術(shù),包括LoRa、Sigfox等技術(shù),不同類(lèi)別的LPWAN技術(shù)的主導(dǎo)方、部署方式、服務(wù)模式均存在差異。

1NB-IOT 2017616日,NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了3GPP 無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會(huì)議通過(guò)。同年,工信部發(fā)公告稱,在已分配的GSMFDD方式的IMT系統(tǒng)頻段上,電信運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)需要選擇帶內(nèi)工作模式、保護(hù)帶工作模式、獨(dú)立工作模式部署NB-IoT系統(tǒng)。頻率使用有效期與相應(yīng)頻段的公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率有效期一致。即該技術(shù)需要應(yīng)用在運(yùn)營(yíng)商已有頻段上。

2eMTC:基于LTE協(xié)議演進(jìn)而來(lái)。使用授權(quán)頻段,較NB-IOT來(lái)說(shuō),更適應(yīng)于滿足中等速率業(yè)務(wù)。

3LoRa:由Semtech公司研發(fā)的低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)。使用非授權(quán)頻段,主要包括433 MHz、868 MHz、915 MHz等。

4SigfoxSigfox成立于2009年,主要用于低功耗物聯(lián)網(wǎng)。使用非授權(quán)頻段,法國(guó)Sigfox公司對(duì)其技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制,相對(duì)封閉,生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建相對(duì)緩慢。

3.1  各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)對(duì)比

序號(hào)

制式

特點(diǎn)

頻譜

信道帶寬

吞吐量

覆蓋

模組成本

功耗

建網(wǎng)

1

NB-IOT

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

授權(quán)頻段

180kHz

<200kbps

164dB

<5$

10

LTE軟件升級(jí)

2

eMTC

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

授權(quán)頻段

1.4MHz

<1Mbps

155dB

510$

10

LTE軟件升級(jí)

3

LORA

私有技術(shù)

非授權(quán)

125kHz/500kHz

<37.5kbps

155dB

<7$

10

新建網(wǎng)絡(luò)

4

SigFox

私有技術(shù)

非授權(quán)

100Hz

<100bps

162dB

<5$

10

新建網(wǎng)絡(luò)

3.2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定位對(duì)比

各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位對(duì)比如下表所示:

3.2  各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位對(duì)比

分類(lèi)

技術(shù)制式

網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)定位

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

NB-IOT

廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù):低成本、電信級(jí)、高可靠性、安全性

可與現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合演進(jìn)的低成本電信級(jí)的高可靠性、高安全性廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

eMTC

廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù):電信級(jí)、高可靠性、安全性

電信級(jí)、LTEUE等級(jí)或演進(jìn)技術(shù);部分業(yè)務(wù)具有移動(dòng)性與語(yǔ)音要求

私有技術(shù)

LoRa

局域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù):獨(dú)立建網(wǎng)、無(wú)執(zhí)照頻段、有風(fēng)險(xiǎn)

需獨(dú)立建網(wǎng)、無(wú)執(zhí)照波段的高風(fēng)險(xiǎn)局域網(wǎng)物聯(lián)技術(shù)

Sigfox

國(guó)內(nèi)無(wú)頻譜、不需要傳輸信令、速率低、覆蓋廣,但每天上傳數(shù)據(jù)有限,不適合數(shù)據(jù)傳送頻率較高的應(yīng)用

不適配國(guó)內(nèi)無(wú)執(zhí)照波段,由Sigfox建網(wǎng)與運(yùn)營(yíng)商合作的高成本高風(fēng)險(xiǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

 

四、物聯(lián)網(wǎng)在智慧消防中的應(yīng)用

消防物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息傳感與通訊等技術(shù),采用“感、傳、知、用”等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段,綜合利用 RFID、無(wú)線傳感、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù),通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò),對(duì)消防設(shè)施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位與跟蹤,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、互動(dòng)、融合的消防信息采集、傳遞和處理,通過(guò)信息處理、數(shù)據(jù)挖掘和態(tài)勢(shì)分析。將消防設(shè)施通過(guò)社會(huì)化消防監(jiān)督管理和公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)滅火救援涉及的各位要素所需的消防信息鏈接起來(lái),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、互動(dòng)、融合的消防信息采集,傳遞和處理。為政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)提供必要和可靠的信息,為消防部門(mén)提供高價(jià)值安全管理解決方案利用消防物聯(lián)網(wǎng)為消防關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程服務(wù),利用大數(shù)據(jù)智慧輔助消防決策,提升城市消防安全水平從而全面促進(jìn)與提高社會(huì)消防監(jiān)督與管理水平,顯著增強(qiáng)公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)滅火救援的指揮、調(diào)度、決策和處置能力。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防水源監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)、消防通道監(jiān)控系統(tǒng)、九小場(chǎng)所監(jiān)控系統(tǒng)等。通過(guò)這些系統(tǒng)完成1)自動(dòng)信息采集匯總:重點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)設(shè)備、消防設(shè)施自動(dòng)檢測(cè)、移動(dòng)信息采集;2)分級(jí)分類(lèi)遠(yuǎn)程監(jiān)督檢查;(3)滅火救援信息支撐。

由于多數(shù)業(yè)務(wù)屬于小流量,大連接的業(yè)務(wù),同時(shí)考慮安全性、可靠性以及穩(wěn)定性,目前通過(guò)租用運(yùn)營(yíng)商NB-IOT網(wǎng)絡(luò)或自建LoRa網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建消防物聯(lián)網(wǎng)成為可選途經(jīng)

 

五、小結(jié)

智慧消防是城市消防建設(shè)的必然趨勢(shì),智慧消防物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)順應(yīng)智慧城市的建設(shè)潮流,是智慧城市和消防信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。本文通過(guò)對(duì)LPWAN(低功耗廣域技術(shù))各種制式技術(shù)的對(duì)比,以及對(duì)智慧消防應(yīng)用的業(yè)務(wù)類(lèi)型分析提出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)選擇策略,為加快推進(jìn)智慧消防提供有益的思路。

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近年來(lái),“智慧消防”、“消防物聯(lián)網(wǎng)”、“消防大數(shù)據(jù)”一系列消防新詞語(yǔ)紛至沓來(lái),它到底是什么新技術(shù)、新科技能否讓我們的消防安全更有保障?消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),通過(guò)漏電實(shí)驗(yàn),將漏電的電線通電,模擬火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng),第一時(shí)間手機(jī)APP接收到了火警信號(hào)。它有別于一般電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),能實(shí)時(shí)發(fā)送信息,精準(zhǔn)定位。把探測(cè)到...

智慧消防大數(shù)據(jù)處理云平臺(tái),物聯(lián)網(wǎng)在智慧消防的具體實(shí)踐

智慧消防大數(shù)據(jù)處理云平臺(tái),物聯(lián)網(wǎng)在智慧消防的具體實(shí)踐

智慧消防大數(shù)據(jù)處理云平臺(tái),物聯(lián)網(wǎng)智慧消防的具體實(shí)踐1.1 行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)消防領(lǐng)域經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的高速發(fā)展,已經(jīng)形成了相對(duì)完備的城市建筑防火體系與消防設(shè)施系統(tǒng),消防設(shè)備高速迭代,消防管理能力極速提高,但是面對(duì)空前復(fù)雜的消防場(chǎng)景,紛繁的設(shè)備與龐大的體系,對(duì)故障或火警的排查定位的及時(shí)性、準(zhǔn)確性有了新的...

余姚市智慧消防:余姚市消防安全委員會(huì)文件《 關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》余消安委 【2019】1號(hào)

余姚市智慧消防:余姚市消防安全委員會(huì)文件《 關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》余消安委 【2019】1號(hào)

余姚市消防安全委員會(huì)文件《 關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》余消安委 【2019】1號(hào)近年來(lái),隨著城市城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展,消防安全面臨的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻?;馂?zāi)隱患總量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)消防安全因素相互交織、相互滲透,維護(hù)火災(zāi)形勢(shì)的風(fēng)險(xiǎn)和壓力不斷增加,人民群眾對(duì)包括消防工作在內(nèi)的...

物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)我國(guó)智慧消防體系建設(shè)的日益完善

物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)我國(guó)智慧消防體系建設(shè)的日益完善

近年來(lái),在各大互聯(lián)網(wǎng)公司研究人員的大力推動(dòng)下,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的構(gòu)建也日益提速。借助物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái),各個(gè)地區(qū)的消防部門(mén)可以合理配置消防資源、及時(shí)解決火災(zāi)隱患,構(gòu)建智慧消防云平臺(tái)?,F(xiàn)在,從“中國(guó)制造2025”到“互聯(lián)網(wǎng)+”,都離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)的支持。在國(guó)家政策帶動(dòng)下,我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、應(yīng)用示范和推...

甘肅省人民政府辦公廳關(guān)于 加強(qiáng)高層建筑消防安全管理的實(shí)施意見(jiàn)

甘肅省人民政府辦公廳關(guān)于 加強(qiáng)高層建筑消防安全管理的實(shí)施意見(jiàn)

甘肅省人民政府辦公廳關(guān)于加強(qiáng)高層建筑消防安全管理的實(shí)施意見(jiàn)甘政辦發(fā)〔2019〕81號(hào) 各市、自治州人民政府,蘭州新區(qū)管委會(huì),省政府有關(guān)部門(mén),中央在甘有關(guān)單位:  為切實(shí)加強(qiáng)高層建筑消防安全管理,依據(jù)《中華人民共和國(guó)消防法》《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》等法律法規(guī),經(jīng)省委、省政府同意,結(jié)合實(shí)際...