物聯(lián)網(wǎng)技術在滅火救援通信保障中的應用

舟山消防救援支隊 陳建君

物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)源于互聯(lián)網(wǎng)的一種新信息技術，其自身具有明顯的技術特征和完整的技術架構，并形成了相對成熟的應用模式，伴隨通訊網(wǎng)絡和信息技術的發(fā)展，中國物聯(lián)網(wǎng)很快將進入高速發(fā)展期間，對各行各業(yè)的滲透越來越深發(fā)展前景十分廣闊物聯(lián)網(wǎng)在消防隊伍救援偵察監(jiān)測、修建消防設施遠程監(jiān)控、裝備物資配備和人員管理等方面的應用，將大幅度提高消防救援隊伍各項業(yè)務的發(fā)展水平，為消防工作的發(fā)展帶來革命性改變。

現(xiàn)如今，隨著社會經(jīng)濟科技的迅速發(fā)展，消防工作一直是人們關注和研究的話題?；馂陌l(fā)生往往會造成重大人員傷亡、財產(chǎn)損失與環(huán)境污染等問題，給人民群眾帶來巨大壓力甚至威脅到生命安全。滅火救援通信保障系統(tǒng)作為一種有效手段能夠快速準確地將危險情況傳遞出去，以最大限度減少災害所產(chǎn)生的危害程度及經(jīng)濟損失，這對于提高人們生活質量和社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。人民生活水平不斷提高，人們對各種場所、各類物品都有了更高層次的要求，在這種情況下火災報警器和消防人員迅速成為重要力量。而我國現(xiàn)階段所使用的是傳統(tǒng)有線電話技術，由于其通信線路短且不穩(wěn)定等問題嚴重影響著滅火救援工作效率與質量，同時因為受到布線困難以及后期維護成本高等因素制約，因此對物聯(lián)網(wǎng)技術在滅火救援通信保障中的應用進行分析和探討。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術概述

所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術是指通過互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)和射頻識別系統(tǒng)等，利用網(wǎng)絡設備連接，實現(xiàn)對物品信息進行采集，并利用智能化工具來完成遠程監(jiān)控與管理，在消防控制中心中應用了RFID技術。該方法能夠實時獲取周圍環(huán)境溫度變化以及煙霧濃度值，一旦發(fā)生火情就可以及時通知給附近的救援人員發(fā)出警報并且采取相應處理措施將火勢撲滅，同時也能通過無線網(wǎng)絡對周邊建筑進行定位。這種新型網(wǎng)絡系統(tǒng)以射頻識別、傳感網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)為基礎，其中一個概念即無線傳輸。它主要用于實現(xiàn)遠距離通訊與遠程控制之間的有效結合，其次就是通過各種傳感器采集數(shù)據(jù)并對其分析處理后再發(fā)送給終端設備或主機來完成信息交互和通信任務，最后是利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行多節(jié)點協(xié)同工作，使整個網(wǎng)絡系統(tǒng)具有高可靠性。

物聯(lián)網(wǎng)技術是將各種傳感器、射頻識別裝置和通信網(wǎng)絡以及互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成一個具有完整連接功能的智能系統(tǒng)。它可以應用于很多領域，如：自動控制、工業(yè)自動化等。目前我國對火災報警消防救援通訊設備主要有三種類型即有線電話線(無線)與光纖線路，其中以無線方式為多，而在火情發(fā)生時也會通過傳統(tǒng)的有線呼叫器來通知滅火人員前往現(xiàn)場進行救助或者直接撥打119求救信息到指揮中心接處警。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術大幅度提高消防隊伍各項業(yè)務的發(fā)展水平，為消防工作的發(fā)展帶來革命性改變，對滅火救援工作帶來了很大的便利。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在滅火救援通信保障中的意義

滅火救援中，通信保障的應用是非常重要的，它可以在很大程度上降低人員傷亡和財產(chǎn)損失。而當火災發(fā)生時如果沒有及時有效地進行報警則會造成很大范圍內事故擴大，因此要做好火情監(jiān)控工作、防止火勢蔓延及控制火勢等方面工作，同時還應將信息采集系統(tǒng)應用于消防指揮中心或控制中心以便于第一時間了解情況并做出相應的對策。為了能夠有效地解決這些問題并使其更快發(fā)展壯大，便需要將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到消防救援過程之中來。實現(xiàn)對滅火救災的目的和效率提高以及降低事故損失等一系列救援活動順利進行，在火災發(fā)生之前通過利用現(xiàn)代通信手段可以及時準確地向周圍環(huán)境發(fā)出報警信息。

3 滅火救援通信保障系統(tǒng)的應用分析

3.1 滅火救援通信保障系統(tǒng)的功能

火災報警系統(tǒng)是由傳感器、控制器和通信網(wǎng)絡兩大部分組成，在滅火救援過程中，當探測器探測到火情時，將產(chǎn)生相應的電信號。通過無線傳輸模塊傳送到通訊中心進行數(shù)據(jù)信息傳遞處理，同時接收并反饋至消防監(jiān)控室或消防指揮中心后發(fā)出指令控制各警點及疏散路線向其他區(qū)域人員發(fā)送和呼叫相關信息給調度員或者通知人員撤離、救助等工作任務完成，火災報警系統(tǒng)可以在發(fā)生險情之后第一時間啟動救災通信?；馂膱缶到y(tǒng)的功能，在滅火救援通信保障中，通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術，將消防人員、火情探測裝置等設備安裝到報警器上，當發(fā)生火災時可以及時發(fā)出警醒信號，同時可根據(jù)不同情況進行自動警報。例如：當煙霧濃度過高時會導致燃燒或爆炸，煙霧超標會產(chǎn)生光亮現(xiàn)象或者是紅外傳感溫度過低則可能造成誤報和漏傳信息等問題的出現(xiàn)，該問題也需要完善，以更好地保障滅火救援工作[1]。

（1）無線信號采集模塊，火災報警信息通過該模塊向指揮中心發(fā)送，并在消防控制中心進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)對現(xiàn)場狀態(tài)的實時監(jiān)控。（2）自動噴水和排風裝置、煙霧傳感器等設備功能及參數(shù)設置與手動觸發(fā)按鈕相匹配，同時可根據(jù)情況設定預案。（3）無線型通訊模式，利用無線電技術作為傳輸手段來傳送火災發(fā)生時現(xiàn)場人員所散發(fā)出煙氣或有毒氣體等相關情報，同時也為報警系統(tǒng)提供相應數(shù)據(jù)、指令及信號源。

3.2 滅火救援通信保障系統(tǒng)的實現(xiàn)

消防救援通信保障系統(tǒng)的實現(xiàn)主要是以通訊網(wǎng)絡為基礎，通過對火災自動報警、視頻監(jiān)控等設備進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，并將這些信息上傳至指揮中心，在火情發(fā)生時及時向值班人員發(fā)布滅火通知，當現(xiàn)場情況與預設相符合。同時也要加強對火源的動態(tài)控制及報警功能，保證整個救援過程不間斷運行。在火情高發(fā)的地區(qū)，通信保障部門會及時向消防指揮中心進行報警，同時通過物聯(lián)網(wǎng)技術對該區(qū)域內的所有建筑物都實現(xiàn)信息監(jiān)控、定位和管理。當火災發(fā)生時就可以利用現(xiàn)有設備將其撲滅，在滅火救援工作中要注意幾點：（1）必須保證整個系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)；（2）需要確保每個探測器能夠接收到火情信號并迅速作出處理措施；（3）要保障通信模塊具有良好的抗干擾能力。

3.3 滅火救援通信保障系統(tǒng)的維護

（1）通訊保障設施和監(jiān)控設備的日常保養(yǎng)，在滅火救援通信保障中，其主要功能是對報警信息進行收集并傳遞，同時通過無線傳輸模塊將報警信號傳輸給火情中心控制中心，消防部門可以根據(jù)實際情況采取相應措施。首先要確?；馂默F(xiàn)場人員能夠及時了解到相關消息，其次需要注意的是對于通信通道與控制室之間的連接問題以及相關通訊線路是否有損壞等問題都必須嚴格按照要求做好檢查工作[2]。（2）監(jiān)控中心與各消防聯(lián)動站之間要相互聯(lián)系，并保證其獨立運行，在滅火救援過程中進行實時監(jiān)測及預警工作，在火情發(fā)生時及時向調度指揮部門報告情況并且通知采取相應措施來控制火勢蔓延范圍內撲滅火災所帶來的災害，同時也可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術對消防控制中心實現(xiàn)遠程操作和智能化管理。（3）消防監(jiān)控設備的維修與保養(yǎng)，為了保證報警信息能快速準確地傳輸至指揮中心，就必須對其進行定期檢查和檢修工作并做好記錄以便日后查找原因及處理情況。同時還應加強對通信系統(tǒng)的維護管理力度，確保在火災發(fā)生時能第一時間將通訊線路傳送到滅火救援指揮中心或調度人員手中[3]。（4）消防應急廣播和視頻通訊，當火情發(fā)生時可通過無線方式向指揮員匯報情況，若是由于人為因素導致火勢繼續(xù)蔓延則需立即啟動緊急預案并采取必要的措施來控制事態(tài)發(fā)展擴大或停止運行，而火災事故后需要盡快進行現(xiàn)場救援時，則由指揮中心將信息傳遞給前方滅火救援人員。

3.4 滅火救援通信保障系統(tǒng)的運行

消防應急通信保障系統(tǒng)的運行主要包括：火災探測、監(jiān)控報警裝置和無線網(wǎng)絡三個部分，首先是火源監(jiān)測。該功能是用于對火災發(fā)生時，各救援單位的人員狀態(tài)進行實時檢測，并通過視頻傳輸至指揮中心，同時將其傳回給消防指揮中心，當煙霧濃度超標時會自動開啟緊急廣播或電話等控制信息設備向消防中心報告情況。其次是監(jiān)控警報。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術在滅火救援中的應用，火災自動報警系統(tǒng)主要是通過現(xiàn)場煙霧傳感器、溫度控制器和無線通訊模塊實現(xiàn)對火情信息采集及傳輸?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測方面；當檢測到室內發(fā)生燃燒時，蜂鳴器發(fā)出警報，同時啟動消防泵進行噴水滅火。手動式監(jiān)控設備方面；可根據(jù)火勢等級設置不同參數(shù)值來控制設備的開啟與關閉等操作方式來達到有效預警、防止事故蔓延和減少損失的目的。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術在滅火救援通信保障的系統(tǒng)設計

4.1 系統(tǒng)總體方案設計

火災報警系統(tǒng)分為自動探測、手動報警和無線監(jiān)控三個部分。在自動偵測階段，火情信息被觸發(fā)，煙霧濃度超過警戒值時發(fā)出警報。當探測器檢測到的煙霧濃度大于設定值范圍或超出預警閾度后蜂鳴器會啟動聲光警示燈閃爍滅火救援人員，同時將現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過GSM模塊發(fā)送到消防中心控制中心室進行處理分析判斷是否繼續(xù)實施火災預防措施、報警時間間隔等情況并在系統(tǒng)中顯示出來，以便及時采取應急疏散和防火控制方案[4]。系統(tǒng)總體方案設計的主要內容包括：消防控制中心無線網(wǎng)絡布局，火災報警中心采用了“M”型結構。即由一個節(jié)點和兩個分支點組成，每個防火控制室都有多個獨立的主干線，在整個火情等級劃分中具有重要作用的是其與火源監(jiān)控中心、事故現(xiàn)場通訊等子系統(tǒng)之間能夠進行通信聯(lián)系，而其他子系統(tǒng)則是通過中繼器將各分支線連接起來形成一條完整線路鏈條系統(tǒng)來實現(xiàn)火災報警救援工作。

4.2 硬件電路

（1）滅火救援通信保障系統(tǒng)中，無線數(shù)據(jù)傳輸部分是該功能實現(xiàn)的核心，其工作原理如下：在火災發(fā)生后，通過煙霧傳感節(jié)點接收到信號之后會立即向消防控制中心發(fā)送指令并啟動報警裝置。當探測到周圍是否存在煙霧時就發(fā)出警報，同時可利用蜂鳴器對報警信息進行監(jiān)測，若檢測出有火情則將信息發(fā)回地面中心控制室處理。（2）探測器方面，感溫式煙霧傳感器用于探測環(huán)境中存在于空氣中會對其造成影響的可燃性氣體或粉塵，熱敏電阻在溫度變化時將阻值發(fā)生變化，從而使敏感元件失去工作而產(chǎn)生電信號(即電壓)并輸出低頻電流脈沖以實現(xiàn)火災報警功能，光電耦合器是一種能檢測非接觸、無損轉換過程和光導型半導體，它可以通過控制電路來調節(jié)傳感器內部煙霧濃度[5]。

4.3 軟件部分

火災報警器的軟件部分主要是對系統(tǒng)進行監(jiān)控、處理，實現(xiàn)自動滅火。在火情發(fā)生時，及時將警鈴聲關閉，同時也可以通過GPS定位模塊實時跟蹤到當前位置。通過GIS網(wǎng)絡傳輸至各消防控制中心后可直接訪問報警裝置和視頻顯示器等設備并顯示現(xiàn)場情況，并根據(jù)不同探測器的探測距離設置相應區(qū)域范圍內的閾值。消防人員在進行滅火救援通信保障工作時，必須要使用通用的軟件，比如GPS定位系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等。這些功能模塊能夠為公安指揮中心提供準確可靠地信息，例如可以通過對火情預警實現(xiàn)自動火災警報和手動控制，也可利用視頻監(jiān)控實現(xiàn)遠程遙控操作以及實時監(jiān)測報警功能等。而目前市場上所應用到的消防應急救援通信技術主要是以GPRS作為基本傳輸方式，即在發(fā)生火情時由火警現(xiàn)場傳送到滅火控制中心進行處理。

4.4 系統(tǒng)調試

在火災發(fā)生時，可以通過報警系統(tǒng)發(fā)出警報，控制室值班人員及時通知火情救援工作?；鹎轭A警的實現(xiàn)主要依靠兩個方面：(1)根據(jù)現(xiàn)場情況進行實時監(jiān)控并將數(shù)據(jù)信息傳遞給指揮中心；(2)對相關設備、傳感器等進行綜合管理和控制，這些就要求所應用的系統(tǒng)能高效實時的對火災情況做出反應。

5 結語

總之，在火災救援中，通信保障是一項重要的工作，發(fā)揮著非常重要的作用。而目前火災情況復雜、人員眾多且通訊方式正在初期階段。為了有效解決這些問題，使其發(fā)展更快，需要將物聯(lián)網(wǎng)技術引入消防救援過程之中，以提高消防救災的目的和效率，減少事故損失。在火災發(fā)生時，通過利用現(xiàn)代通信手段可以及時準確地向周圍環(huán)境發(fā)出報警信息，以便于盡快采取措施防止火勢蔓延擴大、人員疏散路線受阻等。