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摘 要：目前，消防管理存在消防重點單位數(shù)量眾多而消防警力不足的矛盾。消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的引入，將對消防設(shè)備進行遠程監(jiān)控、排查故障并預(yù)警，緩解警力不足的情況。因此，設(shè)計了一種消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)，分析了系統(tǒng)給不同用戶帶來的功能特性。消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全面推廣，將大力提升消防管理的信息化水平。

關(guān)鍵詞：消防物聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)測系統(tǒng)；遠程監(jiān)控；功能特性

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.079

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐不斷加快，新型建筑結(jié)構(gòu)復雜、體量巨大，對消防管理的要求也隨之提高。“全國創(chuàng)新社會消防管理暨2016年防火監(jiān)督工作會議”在湖北省宜昌市召開。會議指出：2016年底前，我國三類城市將完成城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。各地消防部門應(yīng)推動將火災(zāi)防控納入當?shù)乜萍夹畔⒒ㄔO(shè)總體規(guī)劃，積極借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段。同時，各地應(yīng)積極推進城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全面推廣，將大力提升消防管理的信息化水平。

1 消防物聯(lián)網(wǎng)介紹

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

“物聯(lián)網(wǎng)”是通過射頻識別（RFID）（RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、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，按約定協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，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)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府民生、公共安全、智慧消防等多個領(lǐng)域。

1.2 消防物聯(lián)網(wǎng)的作用

目前，消防管理存在的挑戰(zhàn)主要有以下3點：①自有設(shè)施穩(wěn)定性不高。各單位內(nèi)部自動消防設(shè)施運行不夠穩(wěn)定，會發(fā)生火警誤報、漏報的現(xiàn)象。②消防部件數(shù)量繁多。一棟樓內(nèi)有上百件消防設(shè)備設(shè)施，所有的設(shè)備設(shè)施都依賴人力去檢查管理，消耗人力多，周期長。③消防部門人力不足。消防安全重點單位的監(jiān)管依賴支隊、大隊數(shù)量有限的消防監(jiān)督員檢查，使得消防監(jiān)督員工作量巨大且完成效果難以保證。消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的引入，將對消防設(shè)備進行遠程監(jiān)控、排查故障并預(yù)警，以便解放人力，緩解警力不足的情況。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)分為聯(lián)網(wǎng)用戶單位端設(shè)備和消防遠程監(jiān)控中心2個主要組成部分。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1.

聯(lián)網(wǎng)用戶端設(shè)備主要包括用戶信息傳輸裝置及其附屬設(shè)備。用戶信息傳輸裝置通過串行接口與用戶單位的消防報警聯(lián)動控制主機相連，接收主機通訊信息，并通過互聯(lián)網(wǎng)或虛擬專網(wǎng)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心服務(wù)器。

對于消防水池水位、消防管網(wǎng)壓力、消防泵組供電等傳統(tǒng)消防報警聯(lián)動控制信息，消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過在消防水池內(nèi)投入水位傳感器，在管網(wǎng)內(nèi)接入壓力傳感器，以及在消防配電柜設(shè)置電壓傳感器監(jiān)測。上述傳感器輸出信號經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)接入單元轉(zhuǎn)化，以有線或者無線方式傳輸?shù)接脩粜畔鬏斞b置，并通過其上傳到遠程監(jiān)控中心服務(wù)器。

聯(lián)網(wǎng)用戶單位通常自行建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過將監(jiān)控攝像頭接入消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，可以對消防值班室和疏散通道、防火門等消防重點部位進行監(jiān)測。消防遠程監(jiān)控中心可根據(jù)需要調(diào)取攝像頭的實時視頻或歷史視頻，以進行人工監(jiān)測或智能分析處理。

遠程監(jiān)控中心設(shè)置有信息機柜和報警受理臺。服務(wù)器采用虛擬化私有云平臺，具備接收并歸檔用戶信息傳輸裝置上傳的信息、手機及電腦端應(yīng)用訪問以及各類數(shù)據(jù)存儲的功能。

3 系統(tǒng)功能特性

城市消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)為聯(lián)網(wǎng)用戶單位、消防維保單位、消防主管單位分別建立相關(guān)用戶角色，并提供有針對性的服務(wù)。因而，按照用戶不同，系統(tǒng)的功能特性如下。

3.1 聯(lián)網(wǎng)用戶單位功能特性

聯(lián)網(wǎng)用戶單位功能特性包括以下幾點：①系統(tǒng)對火災(zāi)自動報警主機進行實時監(jiān)測，提取主機及其控制的火災(zāi)探測器、手動報警按鈕和氣體滅火裝置等設(shè)備狀態(tài)和運行情況，并傳到遠程監(jiān)控中心；②監(jiān)控其他建筑消防重點設(shè)施，比如消防水池、噴淋管道等，并且將設(shè)施運行狀態(tài)信息傳輸至遠程監(jiān)控中心；③系統(tǒng)可接入單位視頻監(jiān)控系統(tǒng)，獲取消防重點部位的視頻監(jiān)控圖像，及時發(fā)現(xiàn)消防隱患；④聯(lián)網(wǎng)單位消防主管領(lǐng)導可通過電腦和手機實時查看本單位消防系統(tǒng)狀態(tài)。

3.2 消防維保單位功能特性

消防維保單位功能特性包括以下3點：①可接收來自用戶信息傳輸裝置發(fā)送的實時消息，實時提交相關(guān)程序進行處理；②能夠?qū)崟r查看用戶單位聯(lián)動、故障、監(jiān)測、隔離事件，由系統(tǒng)自動處理或人工確認處理；③系統(tǒng)定期通過手機向維保服務(wù)工作人員推送維護、保養(yǎng)、監(jiān)測等工作任務(wù)。

3.3 消防主管單位功能特性

消防主管單位功能特性包括以下3點：①用戶單位消防聯(lián)

動、故障、監(jiān)測、隔離事件可按照設(shè)定的級別自動推送至消防主管單位，以便進行消防監(jiān)管和遠程督導；②可查看存檔的聯(lián)網(wǎng)用戶單位事件及處理狀況，并查看消防設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測信息和消防關(guān)鍵部位的監(jiān)控視頻；③實現(xiàn)用戶單位消防相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖紙的無紙化存儲和便捷化調(diào)用。

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防管理中各個層面都有著很好的應(yīng)用前景，如何有效發(fā)揮其功能，是目前消防主管部門思考的主要問

題。本文設(shè)計了消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)和硬件組成，分析了系統(tǒng)給不同用戶帶來的功能特性。系統(tǒng)架構(gòu)的確立，對消防物

聯(lián)網(wǎng)的整體技術(shù)應(yīng)用具有一定的指導作用。

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〔編輯：劉曉芳〕

搗固機液壓系統(tǒng)采用三位四通閥，其中溢流閥起過載保護作用。系統(tǒng)通過行走調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速，建立與負載相適應(yīng)的背壓，使搗固機系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠。系統(tǒng)中還設(shè)置了過濾器，保證油液的清凈。散熱器的作用是防止液壓油溫度過高。

在搗固過程中，搗固頭液壓缸向左橫移，觸發(fā)左接近開關(guān)，停止向左橫移，搗固頭震動開啟、升降油缸下降，下降至設(shè)定的搗固深度，觸發(fā)下接近開關(guān)，搗固頭液壓缸停止下降，搗固頭開合油缸先夾緊，后松開，然后搗固頭升級液壓缸上升，上升至起始高度，觸發(fā)接近開關(guān)升降油缸停止上升，關(guān)閉振抖馬達震動。

3 系統(tǒng)建模與仿真

3.1 系統(tǒng)模型建立

從AMESim各庫中拉出所需要的元件模型，然后接線，各元件模型選擇與系統(tǒng)相適應(yīng)的特性，系統(tǒng)模型如圖3所示。

AMESim中有非常豐富的液壓元件，包括液壓庫、機械庫、信號庫、熱液壓庫等，元件庫中還有各種管道的子模型。另外，還有不同液體性質(zhì)的液壓油，通常一些液壓元件可以直接選用。液壓泵選用的是PU003，由于系統(tǒng)存在容積損失，所以還有必須的機械損失。RV00-1是一個簡單的溢流閥模型，溢流閥起安全閥的作用，能夠防止系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高。

HSV36是一個三位四通電磁閥，其工作原理是通過輸入的電流使銜鐵在電磁力的作用下產(chǎn)生位移，從而改變閥口大小和

工作位。HJ010是一個帶質(zhì)量塊的液壓缸，活塞桿運動到最左端時，進油口壓力大于負載力，用這種情況模擬搗固機開合。DT000是一個位移傳感器。搗固臂的位移量由位移傳感器取得，不同的時間搗固臂位移量是不一樣的。

3.2 參數(shù)設(shè)置

搗固機液壓系統(tǒng)AMESim仿真參數(shù)如表1所示。

3.3 液壓系統(tǒng)的AMESim仿真結(jié)果分析

在建立搗固機液壓系統(tǒng)模型和參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，對液壓模型整體以及各部件進行仿真。搗固臂在工作過程中，按照“左移—下降—夾緊—松開—上升—右移”的順序，在下降時開啟震動狀態(tài)，每個動作時間約5 s，因此取仿真時間為30 s，步長為0.01 s，仿真結(jié)果如下。

在下圖中，藍色曲線表示橫移液壓缸內(nèi)變化，綠色曲線表示升降液壓缸變化曲線，紅色曲線表示開合液壓缸變化。仿真分析結(jié)果如下：①圖4中，0～5 s，橫移液壓缸活塞桿運動至0.6 m，隨后在5～10 s內(nèi)升降液壓缸運動到1.2 m后保持恒定，模仿?lián)v固臂下降到作業(yè)地面位置，從10～15 s，夾緊液壓缸運動到0.5 m，之后每個活塞桿逐漸回復到原位。此時，搗固臂完成一個工作流程，進入下一個工作道軌上。②從圖5中位移速度曲線的變化可以看出一個搗固工作流程的速度，每一個工序的變化快慢，還可看出搗固臂在工作過程中所用的時間。③從圖6中可以看到，系統(tǒng)在工作起步時壓力達到了30 MPa，然后在20 MPa左右波動，在系統(tǒng)溢流閥的作用下，壓力也逐漸趨向穩(wěn)定，液壓系統(tǒng)設(shè)定的工作壓力為16 MPa。由于系統(tǒng)誤差的存在，其壓力變化與理論要求比較接近。④流量變化如圖7中所示。流量變化曲線始終在20 L/min左右波動，搗固機設(shè)計計算時液壓缸所需流量是18.7 L/min，兩者較為接近。

4 結(jié)論

本文通過對搗固機搗固控制液壓系統(tǒng)的仿真，得到如下結(jié)論：①活塞桿位移的變化量是實際工作中搗固臂在工作過程中的位移量，搗固臂的位移量必須準確、穩(wěn)定，才能保證搗固臂安全作業(yè)。②搗固臂液壓系統(tǒng)的工作流程時間為30 s，即搗固一根道軌所需的時間為30 s。由此可以得出搗固機每小時可以搗固120根鐵路道軌，能夠保證搗固機的作業(yè)量。③在液壓系統(tǒng)誤差允許的范圍內(nèi)，搗固機液壓系統(tǒng)由于存在泄漏和誤差，其流量供應(yīng)要比液壓缸需求量大一些。這樣能夠滿足搗固機整體流量要求。由仿真結(jié)果可以看出，仿真結(jié)果數(shù)值比計算時的18.7 L/min偏大，得出搗固液壓系統(tǒng)的設(shè)計性能參數(shù)符合設(shè)計要求。

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作者簡介：張新（1966—），男，湖南長沙人，教授，博士，主要研究方向為機電液集成控制。楊學文（1989—），男，河南洛陽人，碩士研究生，研究方向為機電液壓控制。李岳林（1963—），男，教授，博士生導師，博士學位，主要研究方向為車輛運行安全與效率。