李茜

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

【摘要】該文提出一種基于阿里云的智能消防系統。利用NB-IOT技術和移動互聯網技術，用戶可以通過App隨時隨地監控智能終端設備的實時運行狀態和所處環境的實時數據，本系統由煙霧報警系統、云平臺測控系統和移動終端系統構成，用戶可以對遠端的智能消防設備進行實時的監控，并能及時的收到遠程的異常報警信息，從而可以及時地對異常情況

進行處理，降低災害所帶來的損失。

【關鍵詞】智能消防；阿里云；智能終端；物聯網

0引言

隨著移動互聯網和物聯網（Internet of Things，IoT）技術的高速發展，特別是近幾年來人工智能、大數據及云計算等新技術的飛速發展，生活中的各個領域都進入了智慧建設階段，其中智慧城市就是其中的一個重要的建設方向，在智慧城市中有智能交通，智慧消防等都是智慧城市建設范疇。作為保障人民生命財產中的重要一環，智慧消防建設是智慧城市建設的重要的一部分。智慧消防有兩個重要的組成部分，分別是智能化的終端設備和云端的物聯網平臺[1]，基于阿里云的智慧消防系統綜合了物聯網云平臺和智能終端的各自的優點，加上了低功耗的廣域網技術，充分利用智能技術、遠程無線通信技術和云計算技術，擴大了消防管理的廣度與深度，形成了一個新型的智慧安防系統，可以在火災監測、預警、滅火救援、消防設施的維護保養等方面發揮重要作用。

1系統總體架構

該系統主要是依托阿里云搭建的一套物聯網云平臺系統,由應用層、網絡層、設備層三層架構組成，應用層由兩部分構成，客戶端和云平臺端，其中客戶端分為PC端的Web和移動端 App，云平臺端包含應用服務器等各種服務器。網絡層由NB-IOT或4G/5G或WIFI等通信網絡構成、感知層由智能消防設備組成，包含有煙霧傳感器和控制系統STM32等。系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構圖

1.1 感知層

感知層主要功能為信息的采集，由各種傳感器以及傳感器網絡組成，本系統中主要由包括溫度傳感器、濕度傳感器和煙霧傳感器等感知終端，采集環境中的溫度和濕度以及煙霧等信息，并通過網絡傳輸到云平臺端。

1.2 網絡層

感知層采集到的數據要傳輸到云平臺端需要通信技術的支持。通信技術可以通過現有的局域網技術（如WIFI或有線網線）連接Internet到云平臺端，也可以通過移動通信技術（如：

3G、4G）遠程連接到云平臺端。目前物聯網通信技術中用得比較多的是無線通信方式，包括WIFI、3G、4G、5G 等方式。特別的，在低功耗廣域網技術中，目前比較熱門的通信技術NB-

IOT和LoRa兩種技術。具體使用哪種技術根據實際情況選擇以滿足應用的需要。

1.3 應用層

應用層由兩部分構成，客戶端和云平臺端，其中云平臺端包含應用服務器等各種服務器，其中Web應用也可以直接創建在云平臺端。客戶端分為 PC 端的 Web和移動端App，移動終

端應支持各種不同操作系統的及平板等各種移動設備，通過這些移動設備可以直接隨時查看云平臺端的監測數據，并實時接收一些云平臺端推送過來的數據,實現消防設備運行狀態的實時監控,云平臺推送的報警信息、設備電量信息等信息及時地被移動端接收到，以實現各種異常情況的報警。同時移動設備可以查詢歷史數據、各種狀態數據分析圖等功能。電腦終端通過Web瀏覽器與云平臺交互,除了實現移動端App全部功能外,還具備系統管理和維護的功能。

2 阿里云物聯網平臺介紹

阿里云是阿里巴巴旗下的一款互聯網產品，主要為用戶提供云服務器、彈性計算、云存儲、RDS等服務，為200多個國家和地區的企業、開發者和政府機構提供云計算基礎服務及解決方案。其中的物聯網云平臺為設備提供安全可靠的連接通信能力，向下連接海量設備，支撐設備數據采集上云；向上提供云端API，服務端通過調用云端API將指令下發至設備端，實現遠程控制。該平臺為各類IoT場景和行業開發者賦能，使開發者能夠實現全球快速接入、跨廠商設備互聯互通、調用第三方智能服務等，快速搭建穩定可靠的物聯網應用。

3 系統的設計與實現

3.1 硬件設計與實現

智能消防智能終端的設計如圖2所示，以STM32F103作為主控制器，搭載溫度和濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、報警模塊和NB-IOT通信模塊。STM32F103主控制器是整個系統的核心部分，負責各模塊之間的數據通信，并根據和各模塊通信情況，并及時做出異常判斷和處理。

圖2 智能終端結構圖

煙霧傳感器模塊傳感器用于監測當前環境中的煙霧濃度，并將監測到的煙霧濃度值傳送到STM32主控制器。溫度和濕度傳感器模塊用于監測當前環境中的溫度和溫度，也同樣將監

測到的溫度和溫度值傳送到STM32主控制器。NB-IOT通信模塊是智能終端和云平臺溝通的橋梁，它將智能終端設備采集到的各傳感器的數據上傳到云平臺，也將云平臺下發的指令傳遞到主控制器，用于用戶對智能終端進行控制。報警模塊在接收到主控制器發送過來報警指令時，報警模塊將啟動聲光報警，以提示用戶出現了異常情況。主控制器是整個系統的核心部分，負責各模塊之間的數據通信，并根據和各模塊通信情況，并及時做出異常判斷和處理。主控制器在收到各傳感模塊傳送過來的值之后將數據上傳到云平臺，管理系統根據這些數據進行綜合分析，如果煙霧濃度和溫濕度達到了報警的閾值則通過云平臺下發報警指令，主控制器啟動報警模塊進行火災報警。NB-IOT 通信模塊與阿里云平臺通過 MQTT 協議進行通

信。在STM32主控制器中的主要的連接代碼和步驟如下。

（1）：阿里云產品三元素的設置。

#define ProductKey "a1Qgy*****K"

#define DeviceName "W*****"

#define DeviceSecret "e8f35b629a918**********f5228b0d"

（2）：通過MQTT協議以下指令登錄到阿里云服務器。

lAT+CIMI

lAT+CSQ

lAT+CGATT

lAT+QMTCFG

lAT+QMTOPEN

lAT+QMTCONN

（3）：向阿里云服務器發送數據

lAT+QSOSEND

3.2 云平臺的設計與實現

云平臺端的設計主要是有設備模型的設計，設備的管理，設備的監控等，包括有Web端和移動端。首先要創建一個消防設備產品模型。如圖3所示。

圖3 智慧消防產品設備模型的創建

智慧消防產品創建好之后，這類型的產品下面就可以創具體的設備，與真實的硬件設備進行映射。設備的創建如圖4所示。

圖4 智慧消防設備的創建

消防設備創建好之后，啟動智能終端，智能終端會將采集到的數據信息上傳到阿里云平臺，如圖5所示。在阿里云平臺將顯示該設備為在線狀態，并且會顯示溫度，濕度和煙霧濃度信息。這些信息可以在云平臺端和本地端進行管理，設置報警閾值，一旦達到報警的條件，將通過發送短信或撥打的方式通知用戶，同時向智能終端下發報警指令，智能終端的報警模塊將觸發聲光報警。

圖5 云平臺數據的顯示

3.3 移動端的設計

移動端設計為了一個App軟件，可實現掌上在線數據監測，歷史數據在線查詢，設備的綁定和基本的設備管理等功能，以確保設備始終健康運行，防患于未“燃”。

4安科瑞智慧消防平臺介紹

4.1平臺結構

4.2平臺主要功能介紹

4.2.1首頁

用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

4.2.2消防子系統

智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統、防排煙子系統、消防水子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統、消防設備管理子系統和視頻監控子系統等。智慧用電子系統可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子系統進入智慧用電監控頁面，點擊菜單顯示整個項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節點顯示具體探測器的監控頁面。

消防水子系統可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監控消防水管網的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，系統也能實時地發出警報，能讓相關人員及時維修維護，保障消防安全。

防排煙子系統通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數據采集，實時秒級檢測煙霧，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、短信報警、報警統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業主、物業消防單位是哪個位置的火災隱情。

消防設備電源子系統實時監控消防系統各個部件（如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，并對各個部件電源產生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示。可長期記錄電壓電流運行參數，自動對消防電源一段時間的運行狀態進行分析，對可能產出問題的隱患進行警示。

防火門子系統通過與門禁報警、視頻識別的關聯，實時監控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環境。

應急照明與疏散指示子系統可實現對各個應急燈具的實時監控和控制，當發生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

視頻監控子系統數據部門收到感應端各子系統報警信息后，可調出報警位置關聯的監控攝像頭圖像，查看報警現場視頻輔助進行火情確認。實現火災報警子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、防排煙子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統和視頻監控子系統的有機結合，實現了報警點和監控點的聯動。

消防設備管理子系統能夠將每個建筑、項目節點的所有消防設備和資產納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯動GIS調度子系統進行調度。

4.2.3隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發、隱患處理和隱患分析四個模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康碾[患信息，并進行派發和處理操作，且對所有隱患進行統計分析。

4.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環比、能耗報表和能耗預測等五個模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康哪芎慕y計、同環比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗預測分析。

4.2.5APP

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監控、火災報警等子系統的實時監控數據、報警信息、能耗統計等。

4.3推薦配置

  4.3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

4.3.2系統現場推薦硬件配置清單： 

注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據現場回路電流大

4.4產品介紹

電氣火災監控探測器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網絡上傳，單表流量說明： 

上傳間隔一分鐘，小于30M/月；

上傳間隔二分鐘，小于15M/月；

上傳間隔五分鐘，小于10M/月

5結語

本文利用阿里的物聯網云平臺等技術，實現用戶對智能消防產品的實時監控。智能感知終端通過傳感器采集用戶環境的數據，通過NB-IOT通信模塊將這些數據發送到阿里云平臺，

當云平臺分析到這些采集到的數據異常時，向主控制器下發報警指令觸發報警，并向用戶發送報警信息或撥打，使得用戶能遠程獲取異常報警情況，通過遠程的實時監控及時處理異常信息，從而降低災害所帶來的損失。

參考文獻

[1].鄧志明.基于物聯網的智慧消防服務云平臺[J].江西化工,2017(3):225-227.

[2].張春香.基于阿里云的智慧消防系統的開發與設計.

[3].安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平臺2020版.

[4].安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：

李茜，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智慧消防平臺的設計與應用。QQ：3008713918，郵箱：3008713918@qq.com