基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析

鄒少軍，孫紅軍

（江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院，廣東江門，529090）

0 引言

對(duì)于城市建設(shè)和發(fā)展來說，智能消防栓系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)性設(shè)施，智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于促進(jìn)消防栓的管理和維護(hù)效益實(shí)現(xiàn)具有重要意義，目前的消防栓更多的是給消防車和市政給水管網(wǎng)供水，方便進(jìn)行滅火操作，還可以直接連接水帶水槍進(jìn)行輸水[1]。傳統(tǒng)的消防栓使用中會(huì)出現(xiàn)一定比例的故障問題，影響出水及時(shí)性和持續(xù)性，對(duì)此，必須要對(duì)于消防栓實(shí)施全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控。而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)于相關(guān)消防栓進(jìn)行管理，讓系統(tǒng)和消防栓采集以及網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成一個(gè)專門的消防栓物聯(lián)網(wǎng)，這對(duì)于消防栓狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)很有必要。

1 監(jiān)控系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，安裝微型攝像頭，以便及時(shí)采集相關(guān)的視頻信息，為故障和相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等提供依據(jù)，這種視頻監(jiān)控主要是通過將前端監(jiān)控?cái)z像頭采集的相關(guān)音視頻材料借助信號(hào)線傳輸?shù)较嚓P(guān)的處理器中，進(jìn)行視頻處理后傳送到監(jiān)控中心，這樣相關(guān)工作人員就能夠按照信息進(jìn)行監(jiān)控指令的發(fā)送，監(jiān)控?cái)z像頭對(duì)于指令進(jìn)行下一步執(zhí)行安排，這種視頻監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)分鐘以及移動(dòng)，還能實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)的攝像頭的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)[2]。

1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該智能消防栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于終端系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的有效采集控制，相應(yīng)的控制模塊主要是通過單片機(jī)系統(tǒng)來操控的，這里使用的單片機(jī)是微芯公司產(chǎn)品，型號(hào)為PIC16F723[3]。這一控制模塊設(shè)計(jì)中，需要對(duì)于消防栓相關(guān)工作和運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行廣泛的采集和應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)處理粉刺，做好串口控制，促使通信模塊及時(shí)向監(jiān)控中心傳送信息。

1.3 傳感器和探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包含感煙系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)等部分，這些功能的設(shè)計(jì)中，需要用到相關(guān)的傳感設(shè)備和探測(cè)技術(shù)。這里將應(yīng)用紅外線熱成像技術(shù)、多傳感器自動(dòng)融合技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)信息的有效感測(cè)，并借助無線通訊技術(shù)及時(shí)傳遞信息，第一時(shí)間完成報(bào)警任務(wù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還包含紅外測(cè)溫儀以及攝像機(jī)等設(shè)備，便于對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，促進(jìn)消防栓設(shè)備和遙控檢測(cè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)相關(guān)設(shè)備問題及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行[4]。

1.4 紅外感測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這一部分的設(shè)計(jì)主要是在相關(guān)智能消防栓設(shè)備出現(xiàn)異常情況以及檢測(cè)到突發(fā)狀況的時(shí)候，及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置。通過設(shè)立獨(dú)立的報(bào)警聯(lián)動(dòng)裝置，將紅外探測(cè)器作為核心元件，實(shí)施對(duì)于檢測(cè)空間中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的及時(shí)上傳，在用戶室中設(shè)置報(bào)警警笛和語音提示器，在出現(xiàn)異常情況的時(shí)候，及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置，并通過短信形式發(fā)送到管理者的移動(dòng)終端設(shè)備上，引起足夠的重視，方便快速有效的解決問題。

1.5 系統(tǒng)集成部分設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)比較完整，功能多樣，多用在需要重點(diǎn)保護(hù)的區(qū)域，且這種消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較成熟，能夠滿足設(shè)備的安全監(jiān)控需要，不過，相對(duì)來說，這種消防栓監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要的配件比較多，相應(yīng)的網(wǎng)線設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，必須要要有合適的監(jiān)控軟件才能保證完成遠(yuǎn)程智能監(jiān)控目標(biāo)，確保消防栓設(shè)備監(jiān)控管理效益[5]。根據(jù)設(shè)計(jì)，得出大致的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

2 智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 服務(wù)器監(jiān)控平臺(tái)程序設(shè)計(jì)

這一平臺(tái)程序設(shè)計(jì)的主要作用是對(duì)于相關(guān)智能消防栓中高端構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的管理。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化后，系統(tǒng)整體步入等待狀態(tài)，在服務(wù)器激活下位機(jī)后，程序切換到監(jiān)控模式，對(duì)于檢測(cè)到的所有狀態(tài)信息傳遞到服務(wù)器中，在服務(wù)器接收信息后，再將具體的時(shí)間信號(hào)傳遞給下位機(jī)，將其作為下一次反饋給服務(wù)器的基準(zhǔn)時(shí)間，在這一過程中，外部設(shè)備處于關(guān)閉的狀態(tài)，在單片機(jī)進(jìn)入到休眠狀態(tài)后，如果發(fā)生異常，單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喚醒，并將相關(guān)的信息及時(shí)傳遞到服務(wù)器中。

2.2 通信傳輸數(shù)據(jù)格式

基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性和有效性實(shí)現(xiàn)需要，在進(jìn)行智能消防栓終端設(shè)計(jì)中，對(duì)于相關(guān)的采集信息進(jìn)行優(yōu)化處理，優(yōu)化通信傳輸數(shù)據(jù)格式。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)幀中，包含多個(gè)部分的信息，如幀首、幀尾、地質(zhì)信息、身份信息、校驗(yàn)信息等，在進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的程序設(shè)計(jì)中，幀首用S代替，幀尾用DOA表示，地址采取單字節(jié)設(shè)置，包含六十四個(gè)字節(jié)。在地址的設(shè)計(jì)中，相關(guān)采集模塊之間相互獨(dú)立，有相應(yīng)的容錯(cuò)性[6]。

3 物聯(lián)網(wǎng)在智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要處理的問題

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題

在智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自其中的有效應(yīng)用，必須要做好相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這對(duì)于相應(yīng)設(shè)計(jì)效果的實(shí)現(xiàn)很重要。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用分布式就地保護(hù)和測(cè)量等設(shè)備，依靠現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)設(shè)備之間的連接，構(gòu)建完成的消防栓監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系。在借助物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工作站、電氣設(shè)備等進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理。

值得注意的是，在這一監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要利用通信管理機(jī)實(shí)施對(duì)于DCS系統(tǒng)的連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)組件和MIS的連接[7]。在具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，采取分布式分層設(shè)計(jì)，處理好系統(tǒng)監(jiān)控層、通訊管理層和現(xiàn)場保護(hù)層之間的邏輯關(guān)系，保證系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框架有效性和完整性。

3.2 選擇獨(dú)立組網(wǎng)方式

借助物聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)中，要做好相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化組網(wǎng)方式。在這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，DCS是獨(dú)立子系統(tǒng)，因此，在組網(wǎng)中，必須要以共享目標(biāo)為基礎(chǔ)，進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的組網(wǎng)方案，要進(jìn)行優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比，確保相關(guān)消防栓設(shè)備在組網(wǎng)中的安全性和應(yīng)用效果可靠性實(shí)現(xiàn)[8]。

4 總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)于進(jìn)一步促進(jìn)消防栓監(jiān)控智能化具有重要作用，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要把握核心設(shè)計(jì)模塊，做好設(shè)計(jì)處理，重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感器和探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、紅外感測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成部分設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理，保證整體消防栓監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。