基于LPWAN網絡智能消防預警系統的融合發展

崔鐵良

摘要：本文簡要介紹智能消防預警系統的發展和研究現狀，突出基于LPWAN網絡的智能消防預警系統的長距離、大范圍覆蓋、低成本和高度集中化管理等特點和優勢，指出了LPWAN網絡的智能消防預警系統的組成包括智能終端設備無線探測器（各種智能終端）、LPWAN基站系統、云平臺和應用軟件系統四個部分。最后介紹了智能消防預警系統的組網和建設。

關鍵詞：LPWAN網絡；智能消防報警系統；物聯網；融合

一、引言

基于LPWAN網絡的無線報警系統兼容傳統消防需求和物聯網智能設備的接入，可以實現對煙、水、電、火、視頻、RFID等傳感數據的采集。這種系統利用云計算和數據挖掘分析等技術，將不同的探測終端、信號模式和角色融合在一個信息平臺上，提供智能一體化的作業鏈。這意味著系統可以在火災初期監測到火災信號，并通過多種信息傳輸方式及時通知消防安全責任人、管理人員和相關人員。這樣可以及時采取撲救火災的措施，并提醒人員進行安全疏散。

此外，該系統還可以結合設備的日常運行情況，為消防安全管理提供輔助決策服務。通過對大量數據的分析和挖掘，可以發現潛在的風險和問題，并提供相應的解決方案。綜上所述，基于物聯網和云計算的無線報警系統在消防安全領域的應用具有很大的潛力，并可以為消防安全管理提供更加智能化和高效率的服務。

二、基于LPWAN網絡的智能消防預警系統

（一）低功耗廣域物聯網

LPWAN網絡（Low Power Wide Area Network：低功耗廣域網絡）[2] 是由無線探測器（各種智能終端）、LoRa主機系統和系統終端等組成。該網絡通過優化物聯網的各種應用場景，對碎片化的信息數據進行科學處理。它采用模塊化組成方式，按需接入包括無線探測器在內的各種智能化終端和各個應用管理模塊，實現大面積的區域性低成本、低功耗全覆蓋。

（二）基于LoRa技術的智能消防系統融合發展優勢

LoRa無線智能消防預警系統包括多層次的各種智能化應用，可以通過不同的終端設備進行信息查詢和管理操作。使用單位的消防安全責任人、消防安全管理人、工程維護部門能夠根據系統設置的角色管理權限，在不同場景下隨時隨地適時獲取并處理各種預警信息、風險提示和相關管理信息，有助于各個崗位的工作效率提升?；贚oRa技術的無線智能消防預警系統具有以下突出優點：

1.傳輸距離長，覆蓋范圍大

LoRa技術網關可以在5km以上范圍內實現無障礙數據傳輸。在大規模數據交互的情況下，其容量大，成本、適用性、穩定性和可靠性優于其他無線傳輸技術。特別適合應用于學校、工業園區、城鎮居民區等場景集中應用。

2.融合各種網絡終端信息

系統可以有效解析各種智能終端設備信息數據，融合多媒體、物聯網等多種信息通信技術，最大程度兼容地理信息技術和Internet等通信協議。通過容錯、糾錯機制避免單點故障、信息誤報等情況的發生。采用文本記錄、短信推送、電話推送、微信等各種通知手段，以及穿透性技術的應用，提高信息推送的效率、可靠性和準確性。

3.智能終端的全方位感知

系統實時采集傳統報警系統控制柜和包括無線報警探測器在內的各種智能終端的運行信息，實現大范圍的報警信息全方位感知。通過終端傳感器和地理信息技術、AR技術的應用，建立對應關系，實現可視化準確報警。同時，系統還支持日常防火巡查和檢查的智能化管理，并在發生火警時自動關聯相關資源數據，為決策提供輔助信息。

4.優化省電模式算法

通過算法模型優化故障報警和自動巡檢模式，在同樣條件下，最大可能提升電池的使用壽命，確保無線報警探測器和其他智能終端的長時間可靠運行。當電池電壓不足或智能終端發生其他數據錯誤時，相關故障信息數據會上傳信息平臺，并根據設定的角色推送給相關人員。一旦故障或錯誤消除，系統會自動恢復正常運行。

5.成本低、擴展性強

LoRa技術具有傳輸距離長、穿透性高的特點。結合省電模式的優化算法，系統在低成本施工和運行的基礎上實現了模塊化管理，增加了使用單位的選擇余地，可以按需選擇所需的應用功能模塊和無線智能終端。系統的升級更新和數據融合也更加便捷。使用單位可以根據自身行業特點增加和調整消防安全管理、消防安全培訓、宣傳、風險提示等各種擴展功能。

6.集約化管理程度高

系統可以兼容不同廠家、傳統報警和無線報警、監控視頻信號、RFID等多種信息數據。它支持多種接入傳輸方式，輕松實現原有報警系統的升級。通過數據分析和容錯處理，避免關鍵信息丟失和系統宕機等情況的發生。用戶的不同角色可以根據設定的權限，通過平板、手機、電腦、多媒體等各種終端隨時了解系統的工作狀態，實現可視化管理。信息的傳輸及時性和可靠性大大提高。單位的消防安全責任制能夠在一個信息平臺上輕松實現各項消防安全管理工作，并且數據和各個落實環節都可追溯。

（三）智能消防預警系統的組成

消防預警管理系統通過智能無線探測設備，利用LPWAN智能基站系統和綜合業務服務器，實現消防設備數據的實時上報、消防數據遠程獲取、消防設備的智能監管、GIS指導、定位以及消防知識推送等功能。智能消防預警系統建設內容包括智能終端設備無線探測器、各種智能終端、LPWAN基站系統、云平臺和應用軟件系統四個部分。

1.智能終端設備無線探測器和各種智能終端

智能終端設備實時采集火災自動報警系統消防設施的工作狀態、故障報警和火災報警等信息，并將這些信息傳輸到數據中心。同時，通過安裝簡便、使用范圍廣、高穩定性等特點，通過安全智能消防物聯網軟件系統和平臺實現在轄區監控中心的集中監管。

2.LPWAN基站系統

LoRa無線主機是連接前端設備與中心控制系統的中間通信部分。LoRa主機包括LoRa網關和網絡服務器兩個部分。其中，網關是建設低功耗廣域網的關鍵節點設備，負責接入煙感、溫感、水、電、監控等節點的報警信息，觸發聲光警報器并將火災報警信息上傳到平臺。網絡服務器則實現消防報警信息的集中化管理，對數據進行進一步處理，可由客戶決定是上傳到消防管理平臺還是電話通知相應人員進行火災處理。

3.云平臺

NS（Network Server）網絡服務器產品是設備和網絡管理服務器，主要用于復核LoRaWAN設備管理、GateWay網管與配置、節點配置及OTA服務、與應用服務器數據交互、基于源數據選擇最佳的下游路徑、節點定位及數據廣播、調度下行流量。與其他云服務提供商相比，它不僅實現了設備接入云及智能控制，還能夠深入客戶內部，為用戶整合碎片數據，統一內部平臺，幫助客戶向智能化過渡。

4.應用軟件系統

云計算利用互聯網、WEB2.0、虛擬化技術、分布式計算、集群及存儲技術等，滿足不斷擴展規模并增加復雜度的業務應用，提供分布式WEB服務支撐和數據存儲應用的技術模式。物聯網通過傳感設備和物物通信模式，將物體通過接入網與互聯網連接，形成巨大智能網絡，實現對物體的智能識別、定位、跟蹤、監控和管理?；贚oRa消防方案，云端主要用于智能處理，云計算數學模型與模糊容錯數學分析的深度融合，能在短時間內處理和分析海量信息和數據。在萬物相連的基礎上，實現智能化管理和控制的目的。

同時，通過一系列終端應用軟件，用戶可以通過Web或PC客戶端實現賬戶權限管理，并實時查看消防終端設備的狀態情況，包括設備電量情況、故障管理、歷史數據獲取等。通過在線用戶/設備、新增用戶/設備、活躍用戶/設備等關鍵指標數據，分析用戶/設備總體趨勢。對設備故障進行上報，對故障進行分類，并指派維修人員進行設備維修。當發生火災時，能夠實時報警，并觸發119報警。

（四）智能消防預警系統的組網和建設

如圖1所示，智能消防預警系統的組網可以看出，LoRa無線智能預警系統由無線感煙火災探測器、無線感溫火災探測警報器、監控等各種智能終端設備以及無線主機（包括網關和服務器）組成。當某一部位發生火災時，探測器將精確預警，并自動將數據上傳到主機（LoRa網關+服務器）。主機將持續撥打報警電話或發送消息至火災負責人的手機，通知相關人員采取應對措施。主機還可將數據報送給消防管理平臺，方便消防進行出警。

三、結束語

綜上所述，基于LPWAN網絡的智能消防預警系統具有長距離、大范圍覆蓋、低成本和高度集中化管理等特點和優勢。研究LPWAN網絡智能消防預警系統的組成、各種智能終端設備（包括無線探測器、LPWAN基站系統、云平臺和應用軟件系統四個部分）以及智能消防預警系統的組網和融合發展是非常有意義的?？梢灶A見，未來基于LPWAN網絡的智能消防預警系統在安防領域會研究得更加深入。

參考文獻

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