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【智慧消防】物聯(lián)網(wǎng)手藝正在智慧消防中的運用研討

時間:2020/12/7 13:58:00 關(guān)鍵詞:技術(shù),智慧,頻段

本文作者:智慧用電理論分析,本文標(biāo)題:【智慧消防】物聯(lián)網(wǎng)手藝正在智慧消防中的運用研討,主要內(nèi)容是:摘要:現(xiàn)有消防系統(tǒng)由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)感知點有限,難以實現(xiàn)對消防場所及消防設(shè)施的全監(jiān)控和數(shù)據(jù)完善。文中通過對不同制式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行比較分析,為消防物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,提供有益的參考。關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng) &nb...

摘要:現(xiàn)有消防系統(tǒng)由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)感知點有限,難以實現(xiàn)對消防場所及消防設(shè)施的全監(jiān)控和數(shù)據(jù)完善。文中通過對不同制式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行比較分析,為消防物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,提供有益的參考。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)??智慧消防??智慧消防物聯(lián)網(wǎng)

一、背景

根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局網(wǎng)站統(tǒng)計數(shù)據(jù),近十年全國消防部門總接報火災(zāi)228.2萬起,火災(zāi)造成死亡人數(shù)超過1.5萬人。伴隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,城市消防安全風(fēng)險的不斷上升,城市高層、超高層建筑和大型建筑日益增多,建筑消防安全問題越來越突出。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、新任務(wù)不相適應(yīng)的矛盾日益凸顯。

近年來,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所趨。

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二、智慧消防

近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、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)逐漸向多級啟動、智能化、滅火提效、特殊領(lǐng)域應(yīng)用等方向發(fā)展。具體來說,智慧消防就是利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、移動互聯(lián)網(wǎng)+等最新技術(shù),配合大數(shù)據(jù)云計算平臺、火警智能研判等專業(yè)應(yīng)用,實現(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。

2017年10月10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》,意見中提出建設(shè)“智慧消防”的重點任務(wù)和明確工作目標(biāo)。根據(jù)該指導(dǎo)意見,對智慧消防提出了五大重點任務(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”的實戰(zhàn)指揮平臺;

(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;

(5)建設(shè)“智慧”社會消防安全管理系統(tǒng);

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

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三、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹及對比

國際電信聯(lián)盟( ITU)?發(fā)布的ITU?互聯(lián)網(wǎng)報告,對物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義:通過二維碼識讀設(shè)備、射頻識別(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,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

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

(1)短距離通信技術(shù):ZIGBEE、WIFI、藍(lán)牙、Z-WAVE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)無線接入新技術(shù),與WI-FI、藍(lán)牙、ZIGBEE等現(xiàn)有成熟商用的無線技術(shù)相比,具有遠(yuǎn)距離、低功耗、低成本、覆蓋容量大等優(yōu)點,適合于在長距離發(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)。因此本文重點針對LPWAN,即廣域網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行對比說明。

3.1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對比

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: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。

(1)NB-IOT?:2017年6月16日,NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了3GPP?無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會議通過。同年,工信部發(fā)公告稱,在已分配的GSM或FDD方式的IMT系統(tǒng)頻段上,電信運營商可根據(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)頻段的公眾移動通信系統(tǒng)頻率有效期一致。即該技術(shù)需要應(yīng)用在運營商已有頻段上。

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

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

(4)Sigfox:Sigfox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Sigfox公司對其技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制,相對封閉,生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建相對緩慢。

表3.1 ?各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)對比

序號

制式

特點

頻譜

信道帶寬

吞吐量

覆蓋

模組成本

功耗

建網(wǎng)

1

NB-IOT

國際標(biāo)準(zhǔn)

授權(quán)頻段

180kHz

<200kbps

164dB

<5$

10年

LTE軟件升級

2

eMTC

國際標(biāo)準(zhǔn)

授權(quán)頻段

1.4MHz

<1Mbps

155dB

5至10$

10年

LTE軟件升級

3

LORA

私有技術(shù)

非授權(quán)

125kHz/500kHz

<37.5kbps

155dB

<7$

10年

新建網(wǎng)絡(luò)

4

SigFox

私有技術(shù)

非授權(quán)

100Hz

<100bps

162dB

<5$

10年

新建網(wǎng)絡(luò)

3.2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定位對比

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

表3.2 ?各種制式的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位對比

分類

技術(shù)制式

網(wǎng)絡(luò)特點

網(wǎng)絡(luò)定位

國際標(biāo)準(zhǔn)

NB-IOT

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

電信級、LTE低UE等級或演進(jìn)技術(shù);部分業(yè)務(wù)具有移動性與語音要求

私有技術(shù)

LoRa

局域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù):獨立建網(wǎng)、無執(zhí)照頻段、有風(fēng)險

需獨立建網(wǎng)、無執(zhí)照波段的高風(fēng)險局域網(wǎng)物聯(lián)技術(shù)

Sigfox

國內(nèi)無頻譜、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

不適配國內(nèi)無執(zhí)照波段,由Sigfox建網(wǎng)與運營商合作的高成本高風(fēng)險物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

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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、無線傳感、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù),通過互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò),對消防設(shè)施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位與跟蹤,實現(xiàn)實時、動態(tài)、互動、融合的消防信息采集、傳遞和處理,通過信息處理、數(shù)據(jù)挖掘和態(tài)勢分析。將消防設(shè)施通過社會化消防監(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,實現(xiàn)實時、動態(tài)、互動、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,為消防部門提供高價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。

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建火災(zāi)自動報警系統(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)、九小場所監(jiān)控系統(tǒng)等。通過這些系統(tǒng)完成(1)自動信息采集匯總:重點目標(biāo)檢測設(shè)備、消防設(shè)施自動檢測、移動信息采集;(2)分級分類遠(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),同時考慮安全性、可靠性以及穩(wěn)定性,目前通過租用運營商NB-IOT網(wǎng)絡(luò)或自建LoRa網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建消防物聯(lián)網(wǎng)成為可選途經(jīng)。

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五、小結(jié)

智慧消防是城市消防建設(shè)的必然趨勢,智慧消防物聯(lián)網(wǎng)的建設(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。本文通過對LPWAN(低功耗廣域技術(shù))各種制式技術(shù)的對比,以及對智慧消防應(yīng)用的業(yè)務(wù)類型分析,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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