物联网在消防系统应用探索

田莉莉 赵静

【摘 要】物联网即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。重工业单位特别是煤矿企业的消防系统探索物联网的应用也就逐渐重要起来。

【关键词】煤矿;物联网;消防;火灾

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，IT行业又叫：泛互联，意指物物相连，万物万联。由此，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络 [1]。

1 物联网的发展

物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。

1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想 [2]。

中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。同年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2 火灾形成原因

除了森林大火和人为纵火之外，大多数住宅火灾事件都可以追溯到线路故障、煤气泄漏、蜡烛、易燃酒精和烹饪火焰等。每一场火灾事件都有一些共同点，如热放反应、能量的快速释放等，而燃烧的快慢取决于物质环境的可燃性。

然而，也有一些关键区别。如果有易燃液体，如汽油或液化天然气，则由于其挥发性气体而导致自燃，而且燃烧速度也非常快。

另一类火灾具有较慢的氧化速度，可以长时间不被发现。到目前为止，这种火灾更危险。无人留意的烟蒂、裸露的光伏电池或萘球都会导致缓慢的闷烧，只需一个触发因素即可点燃并持续蔓延。

3 物联网在消防系统中的应用

伴随着各大企业研发和使用，物联网逐渐出现在人们的生活中。然而，可以实现智能火灾报警的物联网——物联网智慧消防系统，更是让人大吃一惊。

智慧消防是一个全新的概念和理念，目前尚处于发展阶段，还没有权威和统一的定义和标准。智慧消防应该覆盖城市消防安全的全环节，通过获取消防安全的关键信息，进行数据分析，为城市消防安全管理、消防重点单位、消防设备厂商、保险机构和科研机构等提供决策支持，实现消防行业的整体转型和升级。

无论火灾是意外还是人為，都很难预测开始燃烧的确切时间以及蔓延的速度。根据2019年的一份研究报告显示，尽管烟雾探测器使火灾风险降低了一半，但令人担忧的是，这些装置的故障率仍然高达17%，光是电池没电就导致了至少四分之一的烟雾探测器无法正常工作。还有一个烦人的问题，香烟或熏香、烹饪或不相关湿度的增加会产生虚假警报。

这些装置缺少一种能准确替代人为探测和控制火灾方法的能力。因此，这为物联网创造了空间，物联网可以提供全天候的防火解决方案，以实现更快的响应速度和高效的消防救援。传统的烟雾探测器已经成为过去，因为在物联网时代处理火灾需要一种更具战略性的综合方法。

4 物联网系统组成及关键点

4.1 射频识别技术

谈到物联网，就不得不提到物联网发展中备受关注的射频识别技术。RFID是一种简单的无线系统，由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯扩展词条一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，它通过天线将射频信息传递给阅读器，阅读器就是读取信息的设备。RFID技术让物品能够“开口说话”。这就赋予了物联网一个特性即可跟踪性。就是说人们可以随时掌握物品的准确位置及其周边环境。[3]。

4.2 传感网

MEMS是微机电系统。它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是比较通用的传感器。因为MEMS，赋予了普通物体新的生命，它们有了属于自己的数据传输通路、有了存储功能、操作系统和专门的应用程序，从而形成一个庞大的传感网。这让物联网能够通过物品来实现对人的监控与保护[4]。

4.3 M2M系统框架

M2M是是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制[5]。M2M技术涉及5个重要的技术部分：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。具体来说主要有以下几部分：

1、早期预警系统，它可以预测火灾的发生而不仅仅是探测到它。为此，需要使用烟雾探测器和传感器来评估事件区域。

2、智能手机或智能扬声器上的警报系统。可以辨别面包烤焦或蒸锅水汽的警报探测器。

3、基于摄像头的监控系统可以跟踪火灾或纵火事件。

4、长寿命电池或110-240伏有线电源以及低电量警报。

5、通过WI-FI或低功耗无线网络（如LoRaWAN）进行连接，可以改善安全反馈。

这种框架的其他附加组件可以包括自动洒水装置、灭火器和其他消防设备。

5 结论

目前，一些主要的工业火灾探测公司使用集成方法来探测和控制火灾。为此，他们使用人工智能技术，将传感器、摄像头监控和天气预报/火灾危险分析结合起来。目前，谷歌 Nest Protect是预防火灾的最流行设备之一，尽管它不是集成框架。该设备有一个一氧化碳探测器来检测无烟燃烧的可能性，还有一个光谱传感器来探测明火和闷烧火灾，以及带有电池电量检测的智能手机报警器。

每年，意外和故意的火灾都会造成大量财产损失，并导致人员伤亡，而物联网设备可以帮助从源头上消除火灾隐患。

参考文献：

[1]、刘陈，景兴红，董钢.浅谈物联网的技术特点及其广泛应用[J].科学咨询，2011（9）：86-86.

[2]、贾益刚.物联网技术在环境监测和预警中的应用研究[J].上海建设科技，2010（6）：65-67.

[3]、晨曦.说说物联网那些事情[J].今日科苑，2011（20）：54-59.

[4]、陈天超.物联网技术基本架构综述[J].林区教学，2013（3）：64-65.

[5]、甘志祥.物联网的起源和发展背景的研究[J].现代经济信息，2010（1）.

作者简介：

田莉莉（1979.11），女，汉，陕西西安，本科，郭家河煤业，计算机

赵静（1990.4），女，汉，陕西铜川，本科，郭家河煤业，机械制造及其自动化

（作者单位：1.陕西郭家河煤业;2、陕西郭家河煤业）