可视化消防器材轮巡系统研究

可视化消防器材轮巡系统研究

1王龙年,2张敏,3罗麟,4李爽

国网舟山供电公司 浙江舟山 316000

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浙江和朴实业有限公司 杭州余杭 311113

现阶段各企业对于消防器材点检均采用人工的方式，费时费力，并且不具备实时性，缺乏统一的信息管理平台，消防器材常规的安全检查制度体系建设不完善。随着“5G万物互联”时代的来临，运用新一代科学技术手段实现消防器材的统一管理成为现实，具体的，通过利用物联网监控技术对消防器材动态远程监测，运行的实时数据统一整合。代替传统的消防器材人工点检,实现消防器材的无人化轮巡、数据可视化,大幅度提高统一管理程度。本文从实际问题出发,设计出一种可视化消防器材轮巡系统来解决上述消防器材点检轮巡所存在的弊端和局限性，为未来消防器材点检提出了更好的解决方案。

关键词：物联网；可视化；IOT；感知器

1  研究背景

目前各公共场所、企业、易燃易爆场所主要以人工对消防器材进行检查，这样的巡检方式无法满足管理人员对消防器材的区域分布情况和可用性得到充分的了解。一旦由于人为原因导致某一区域器材异常或挪作他用而没有发现，火情发生时很难发挥灭火的作用，留下安全隐患。2017年12月1日，天津某办公大楼发生火灾，主要是由电梯间杂物起火导致，施工单位现场的灭火器设备维护不当，导致火灾爆炸事故发生后消防器材形同虚设，火势迅速蔓延，最终造成了10人死亡，5人重伤的重大消防事故。

上述事件暴露出企业消防管理混乱，消防安全意识浅薄等问题，给灭火救援造成影响，设施功能是否完好对于消防救援的顺利开展至关重要。许多企业的消防器材数量较多，且器材放置位置不固定，日常点检难度大，信息统计不全面。如何提高消防器材运维管理的效率和质量，是值得我们深思的重要问题。现提出一种新的解决方案，利用物联网技术，在消防器材前端安装物联网感知器，采集实时状态数据，再通过IoT通讯把信息回传到数据平台，以展示建筑模型和消防器材的真实情况，给用户提供一个可视化的消防器材轮巡系统。以灭火器为例，本系统可帮助工作人员更加直观，精准的掌握现场所有灭火器的全套信息（压力，位置，环境温度等）从而提高轮巡效率，降低人工成本，提高消防器材的运维管理水平，保证设备安全可靠，给消防救援提供保障。

2  关键技术

2.1  数据可视化

数据可视化是指利用计算机把数据以图形的形式呈现出来，更加清晰有效的进行展示，方便用户进行整合管理。其主要关键点为：数据的采集、传输、整合以及数据平台的开发设计。

数据的获取

采用“IoT物联网感知器”作为探测前端，采集消防器材的实时数据，多种感知器可用于各类灭火器（手提式/推车式）、消防水箱、消防管网等。本此研究以灭火器感知器为例，可采集到灭火器位置、环境温度、压力值和震动位移情况。

数据的传输

感知器采用双无线通讯方式（SmartNode/NB-IOT）,把采集到的各类数据打包发出，上传至云端服务器，最终由大数据平台进行获取。在数据传输过程的中，信号的完整覆盖是数据完整性的重要保障。SmartNode与NB-IOT形成互补，在NB-IOT覆盖不足（如地下空间、大楼内部、郊区…），可采用SmartNode，形成安全可靠的无线局域网，再通过4G/5G、以太网等多种数据接口形式传到服务器或者云端。

数据的展示

前端感知器采集到的各类数据最终通过大数据平台展示出来，为了数据的高效性，多样性，本研究采用B/S架构，结合WEB开发技术开发设计一套大数据可视化平台，其3D图形向量渲染效果相比于传统的2D画面更加形象直观，实现数据展示的高效性，多样性。

2.2  物联网技术

随着5G技术的迅速发展，物联网技术作为“万物互联”的核心。其中，传感器技术、嵌入式技术、组网技术又称之为物联网技术的三大核心。

2.2.1  传感器技术

在物联网技术的实际使用中，传感器占据了及其重要的角色，其作为各类信息数据的采集端，发送端。本研究中使用到了灭火器感知器，此感知器内部集成了数据采集模块(压力、温度、位移），以及数据处理终端。

2.2.2  组网技术

所谓“万物互联”，网络是连接设备与设备之间的桥梁，网络通讯技术包括短程通信和远程通信。短程通信包括NFC、蓝牙、wifi等；远程通信包括互联网，4G/5G网络，NB-IOT等。在本系统中采用了NB-IOT和SmartNode双无线远程通讯模式，保证设备之间的网络稳定和数据传输的可靠性。

2.2.3  嵌入式技术

计算机软硬件、传感器、集成电路和电子设计的综合应用共同构成了嵌入式的四大核心，本研究中所采用物联网感知器则是以嵌入式技术为支撑，主要应用在感知器内部的各个电路模块的硬件电路设计，程序开发，数模信号转换等，在物联网技术中充当人的大脑，在接收到信息后进行分类和处理。

3  系统介绍

3.1  可视化轮巡系统模型

综合上述消防器材点检所面临问题，基于此需求，构建一个科学、高效的物联网消防器材可视化轮巡系统模型。

3.2  可视化轮巡系统构成

系统主要包括消防器材感知装置前端，数据平台组成。

3.2.1  消防器材感知装置

该感知器集成了可视化轮巡系统模型中的数据采集模块和数据传输模块。消防器材感知装置安装在消防器材上，对其运行数据实时监测采集，主要用于灭火器，可对灭火器的压力，环境温度以及位移进行实时探测，通过无线通讯把数据发送给服务器，进一步分析处理。

通过N616芯片，进行数据处理以及模块的无线通讯，XC6504为稳压模块，借助内部纽扣电池，为N616提供稳定的2V-3.6V电压，保证模块的稳定工作。

3.2.2  物联网数据平台

本研究中，物联网数据平台来实现数据汇总，分析和可视化，兼具功能性和信息性的综合平台，其为开放式模式，用户采用Web方式访问来实现对感知器终端的资源获取和控制，采用基于HTTP/REST的协议访问平台上提供的WebService。感知设备接入服务器网关将采集到消防器材相关信息传输到物联网数据平台进行统一存储和管理。

3.3  可视化轮巡系统功能

3.3.1  消防器材轮巡功能

全天候采集设备器材信息，实现灭火器消防器材的位移、温度、压力，生命周期感知等，信息实时上传，若发现消防器材挪用，温度异常，消防灭火器失压等异常情况可实时告警，实现无人化的全天候消防器材轮巡。

3.3.2  数据可视化功能

对所采集数据的实时显示，具备合理化的数据图表，清晰的数据标注以及更直观的数据呈现效果，方便用户对数据的把握。对于灭火器来说，可以实时显示灭火器的压力，移动幅度，环境温度，以及感知器的信号强度，电池电量。

3.3.3  异常报警功能

物联网数据平台可实时监测数据异常情况，监测到消防器材状态比如灭火器失压，挪用，过期，环境温度过高等，平台实时告警，显示报警信息并生成报警记录，平台还可添加语音告警功能，满足用户的报警异常提醒需求。

4  总结

综上所述，结合现消防可视化研究现状，本文所提的消防器材可视化轮巡系统集成度高，可广泛应用于多个领域，实现消防器材的可视化以及统一管理，是未来消防物联网的一大趋势。实现实时、动态、融合的信息采集、传递和处理，全面促进与提高消防监督管理水平，增强事件响应和报警灭火救援的指挥调度，决策和处置能力，实现对消防器材的全面、综合管理，保证消防器材安全平稳的运行。