■ 王俊

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。在消防領(lǐng)域，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將微型傳感器件植入到消防設(shè)施內(nèi)，再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩?hù)終端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑消防設(shè)施的實(shí)時(shí)的、遠(yuǎn)程報(bào)警管理。

早在上個(gè)世紀(jì)90年代，中國(guó)就已經(jīng)提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，近幾年來(lái)，在國(guó)家的支持下，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)有了較快的發(fā)展。并已開(kāi)始應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，比如安防、市政管理、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療健康、家居建筑、物流能源、交通等。目前，在消防建筑設(shè)施監(jiān)管領(lǐng)域上的應(yīng)用還處于起步階段，而且基本上都是各單位獨(dú)立選購(gòu)安裝與獨(dú)立工作的，很容易導(dǎo)致火災(zāi)信息漏報(bào)、遲報(bào)，報(bào)警設(shè)備出現(xiàn)故障后不能及時(shí)恢復(fù)開(kāi)通的情況。

物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)也稱(chēng)傳感網(wǎng)，字面理解就是“物物相連”的一種網(wǎng)絡(luò)，它是物理世界與信息世界的無(wú)縫連接，利用射頻識(shí)別（FRID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，獲取物品的標(biāo)識(shí)、溫度、位置等物理量，并通過(guò)簡(jiǎn)單的處理和運(yùn)算，提取有用信息并加工成固定的格式，然后按約定的協(xié)議，與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，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)。它可以說(shuō)是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。

物聯(lián)網(wǎng)由三部分組成，包括傳感網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)絡(luò)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別，以二維碼、RFID、傳感器為主。這部分是物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)最大的區(qū)別之處，也是限制我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。傳輸網(wǎng)絡(luò)主要是利用現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)客戶(hù)端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工處理。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)候、任何地方物品點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)不同，它是物理世界和虛擬世界的結(jié)合，而互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)真實(shí)的虛擬世界?；ヂ?lián)網(wǎng)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，而物理世界中的事物本身無(wú)法產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，必須借助各種射頻設(shè)備，為其安裝上一個(gè)“身份”識(shí)別，并把它變得智能化，從而形成“物聯(lián)網(wǎng)”。RFID是解決這個(gè)“身份”的關(guān)鍵，也是“物聯(lián)網(wǎng)”最前端的關(guān)鍵技術(shù)，在“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展中，RFID起著非常重要的作用。RFID電子標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)至少應(yīng)包含電子標(biāo)簽、閱讀器數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的設(shè)備以及系統(tǒng)軟件。電子標(biāo)簽用來(lái)對(duì)物體進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每一個(gè)處于物聯(lián)網(wǎng)里的物體都嵌入或附著唯一的電子標(biāo)簽，這些標(biāo)簽都含有本身特有的電子編碼。識(shí)讀器用來(lái)自動(dòng)地識(shí)別實(shí)體對(duì)象，是一種可以寫(xiě)入或進(jìn)行讀取標(biāo)簽信息內(nèi)容的設(shè)備。天線(xiàn)傳遞射頻信號(hào)，用于標(biāo)簽和讀取器間。

實(shí)現(xiàn)原理

為了維護(hù)和管理建筑消防設(shè)施，消防人員要做經(jīng)常性的檢查工作，而這些檢查都需要對(duì)建筑消防設(shè)施進(jìn)行實(shí)際操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將可對(duì)建筑物內(nèi)的消防噴淋、消防泵、煙感、溫感、安全疏散標(biāo)志、消防安全門(mén)等消防設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳遞到消防監(jiān)控中心，包括數(shù)據(jù)打包、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)安全加密、指令發(fā)送接收等，可以實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控中心對(duì)遍布全市范圍的建筑消防設(shè)施進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制管理。比如，通過(guò)在管網(wǎng)中安裝壓力感應(yīng)芯片，實(shí)時(shí)掌握噴淋裝置的壓力數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控噴淋管網(wǎng)內(nèi)是否有水以及管網(wǎng)的水壓大小；在消防泵開(kāi)關(guān)閥上安裝水流傳感器和無(wú)線(xiàn)傳輸裝置，遠(yuǎn)程掌握消防泵的開(kāi)合狀態(tài)。

圖1：消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)圖

高層建筑配備如電梯、風(fēng)機(jī)等大型機(jī)電設(shè)備,通過(guò)樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS）來(lái)對(duì)這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行檢測(cè), 但無(wú)法實(shí)時(shí)獲知建筑內(nèi)任何一臺(tái)設(shè)備除所有運(yùn)行參數(shù)之外的其它狀態(tài), 如電機(jī)內(nèi)部線(xiàn)圈的絕緣情況、工作溫度、老化程度等，這是傳統(tǒng)的BAS系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的, 而在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)環(huán)境下, 則可以通過(guò)在大樓內(nèi)機(jī)電設(shè)備的任何需要感知的部位植入傳感器得以實(shí)現(xiàn), 這無(wú)疑將大大提高大樓設(shè)備管理的全面性、有效性、可靠性。

由圖1可以看出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將工廠、學(xué)校和企業(yè)等單位的消防設(shè)施的運(yùn)行情況和各項(xiàng)指標(biāo)反映到監(jiān)控中心、消防指揮中心，以及數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。

通過(guò)對(duì)各單位自動(dòng)消防設(shè)施聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)單位自動(dòng)消防設(shè)施的集中統(tǒng)一管理，有效地降低各重點(diǎn)單位的管理成本，保證自動(dòng)消防設(shè)施的完整好用。而且通過(guò)與專(zhuān)業(yè)消防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控公司合作，可以及時(shí)地處理了一大批自動(dòng)消防設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)不正常、維護(hù)保養(yǎng)方法錯(cuò)誤等問(wèn)題，并通過(guò)開(kāi)展向聯(lián)網(wǎng)中單位提供網(wǎng)絡(luò)技術(shù)咨詢(xún)，有效地提高了各重點(diǎn)單位內(nèi)部管理人員的水平。

應(yīng)用案例

消防信息數(shù)據(jù)中心。山西省消防總隊(duì)在太原建成了全國(guó)首家消防信息數(shù)據(jù)中心。據(jù)介紹，該技術(shù)通過(guò)信息傳輸模塊，可全面了解單位管理狀況和消防設(shè)施完好程度，并實(shí)現(xiàn)火情的及時(shí)報(bào)警功能。如單位消防系統(tǒng)發(fā)生故障，維護(hù)人員可在第一時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。當(dāng)遇到起火建筑消防系統(tǒng)失靈的情況，數(shù)據(jù)中心平臺(tái)可直接向起火建筑消防設(shè)備發(fā)出指令，啟動(dòng)消防水泵、噴淋裝置、排煙設(shè)備等相應(yīng)的滅火及人員救生系統(tǒng)，使消防設(shè)施的作用在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮到最大，避免人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全遭受不必要的損失。

消火栓智能管理。重慶一大學(xué)在室內(nèi)消火栓上鑲?cè)胫悄苄酒?，把消防日常巡查工作從傳統(tǒng)紙筆記錄轉(zhuǎn)變?yōu)楦呖萍夹畔⒉杉?。該芯片為銀盾智能消防系統(tǒng)，采用最新的物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，可幫助當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)遠(yuǎn)程監(jiān)督重點(diǎn)單位的消防巡查數(shù)據(jù)。在實(shí)際操作中，巡查員只需手持銀盾終端，對(duì)事先預(yù)裝在每個(gè)巡查點(diǎn)上的芯片進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)采集即可。系統(tǒng)對(duì)采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，將對(duì)每個(gè)區(qū)域的總體消防巡查情況做出系統(tǒng)性報(bào)告，并和以往巡查數(shù)據(jù)做出分析比較后供消防部門(mén)參照。此外，一旦發(fā)生漏查、錯(cuò)查、隱患等情況，系統(tǒng)將會(huì)及時(shí)自動(dòng)通過(guò)手機(jī)短信或電子郵件等形式，將情況發(fā)送至單位安全負(fù)責(zé)人或相關(guān)監(jiān)督部門(mén)進(jìn)行提醒，以做到防患于未然。

目前需要解決的問(wèn)題

無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算，而網(wǎng)絡(luò)形式可以稱(chēng)為WSN，即無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。由于體積、成本和電源供給等條件的限制，WSN的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信能力較弱，因此，對(duì)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的微控制器（MCU）、嵌入式操作系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議等都有特殊的要求。此外，由于物聯(lián)網(wǎng)通信中的無(wú)線(xiàn)信道具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，缺少安全保障的節(jié)點(diǎn)十分脆弱，設(shè)備之間傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)信號(hào)很容易被干擾必須考慮傳感器的失效帶來(lái)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性方面的挑戰(zhàn)。

容錯(cuò)性問(wèn)題。此外，物聯(lián)網(wǎng)的容錯(cuò)性是必須考慮的一項(xiàng)指標(biāo)。所謂容錯(cuò)性是指系統(tǒng)在局部故障的情況下能夠繼續(xù)帶病工作以及能夠故障自恢復(fù)，從而達(dá)到整體功能不失效的特性?？梢赃@樣認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)通常工作在相對(duì)惡劣的環(huán)境中，它們?cè)陔娏?yīng)、計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬等諸多方面也都存在局限，因此，它們經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失效的狀況。對(duì)于安全問(wèn)題，失效可能意味著人民財(cái)產(chǎn)的巨大損失。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)瓶頸的突破和其在國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域的成熟運(yùn)用，必將引起消防建筑設(shè)施監(jiān)控方式的大變革，屆時(shí)將會(huì)大大提高消防監(jiān)督的效率以及消防設(shè)施的可用性。