張春香

摘要：該文提出一種基于阿里云的智能消防系統(tǒng)。利用NB-IOT技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用戶可以通過手機(jī)App隨時隨地監(jiān)控智能終端設(shè)備的實時運(yùn)行狀態(tài)和所處環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)由煙霧報警系統(tǒng)、云平臺測控系統(tǒng)和移動終端系統(tǒng)構(gòu)成，用戶可以對遠(yuǎn)端的智能消防設(shè)備進(jìn)行實時的監(jiān)控，并能及時的收到遠(yuǎn)程的異常報警信息，從而可以及時地對異常情況進(jìn)行處理，降低災(zāi)害所帶來的損失。

關(guān)鍵詞：智能消防;阿里云;智能終端;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0084-03

Abstract： The paper presents an intelligent fire fighting system based on Alibaba cloud.NB - IOT technology and mobile Internet technology， the user can through the phone App anytime， anywhere monitoring intelligent terminal equipment real-time running status and environment of real-time data， the system measurement and control system by the smoke alarm system， cloud platform and mobile terminal system， users can remote intelligent fire equipment for real-time monitoring， and can timely received remote exception alarm information， which can be timely to deal with abnormal situation， reduce the disasters brought about by the loss.

Key words： intelligent fire fighting; Alibaba cloud; intelligent terminal; IoT

1 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)的高速發(fā)展，特別是近幾年來人工智能、大數(shù)據(jù)及云計算等新技術(shù)的飛速發(fā)展，生活中的各個領(lǐng)域都進(jìn)入了智慧建設(shè)階段，其中智慧城市就是其中的一個重要的建設(shè)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(shè)范疇。作為保障人民生命財產(chǎn)中的重要一環(huán)，智慧消防建設(shè)是智慧城市建設(shè)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(shè)備和云端的物聯(lián)網(wǎng)平臺[1]，基于阿里云的智慧消防系統(tǒng)綜合了物聯(lián)網(wǎng)云平臺和智能終端的各自的優(yōu)點，加上了低功耗的廣域網(wǎng)技術(shù)，充分利用智能技術(shù)、遠(yuǎn)程無線通信技術(shù)和云計算技術(shù)，擴(kuò)大了消防管理的廣度與深度，形成了一個新型高效的智慧安防系統(tǒng)，可以在火災(zāi)監(jiān)測、預(yù)警、滅火救援、消防設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)等方面發(fā)揮重要作用[2-3]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該系統(tǒng)主要是依托阿里云搭建的一套物聯(lián)網(wǎng)云平臺系統(tǒng)，由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)備層三層架構(gòu)組成，應(yīng)用層由兩部分構(gòu)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(yīng)用服務(wù)器等各種服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)層由NB-IOT或4G/5G或WIFI等通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、感知層由智能消防設(shè)備組成，包含有煙霧傳感器和控制系統(tǒng)STM32等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2.1 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(wǎng)絡(luò)組成，本系統(tǒng)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(huán)境中的溫度和濕度以及煙霧等信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆破脚_端。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

感知層采集到的數(shù)據(jù)要傳輸?shù)皆破脚_端需要通信技術(shù)的支持。通信技術(shù)可以通過現(xiàn)有的局域網(wǎng)技術(shù)（如WIFI或有線網(wǎng)線）連接Internet到云平臺端，也可以通過移動通信技術(shù)（如：3G、4G）遠(yuǎn)程連接到云平臺端。目前物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)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(wǎng)技術(shù)中，目前比較熱門的通信技術(shù)有NB-IOT和LoRa兩種技術(shù)。具體使用哪種技術(shù)根據(jù)實際情況選擇以滿足應(yīng)用的需要。

2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層由兩部分構(gòu)成，客戶端和云平臺端，其中云平臺端包含應(yīng)用服務(wù)器等各種服務(wù)器，其中Web應(yīng)用也可以直接創(chuàng)建在云平臺端?？蛻舳朔譃镻C端的Web和移動端App，移動終端應(yīng)支持各種不同操作系統(tǒng)的手機(jī)及平板等各種移動設(shè)備，通過這些移動設(shè)備可以直接隨時查看云平臺端的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并實時接收一些云平臺端推送過來的數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)消防設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)控，云平臺推送的報警信息、設(shè)備電量信息等信息及時地被移動端接收到，以實現(xiàn)各種異常情況的報警。同時移動設(shè)備可以查詢歷史數(shù)據(jù)、各種狀態(tài)數(shù)據(jù)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(xiàn)移動端App全部功能外，還具備系統(tǒng)管理和維護(hù)的功能。

3 阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺介紹

阿里云是阿里巴巴旗下的一款互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，主要為用戶提供云服務(wù)器、彈性計算、云存儲、RDS等服務(wù)，為200多個國家和地區(qū)的企業(yè)、開發(fā)者和政府機(jī)構(gòu)提供云計算基礎(chǔ)服務(wù)及解決方案。其中的物聯(lián)網(wǎng)云平臺為設(shè)備提供安全可靠的連接通信能力，向下連接海量設(shè)備，支撐設(shè)備數(shù)據(jù)采集上云;向上提供云端API，服務(wù)端通過調(diào)用云端API將指令下發(fā)至設(shè)備端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。該平臺為各類IoT場景和行業(yè)開發(fā)者賦能，使開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)全球快速接入、跨廠商設(shè)備互聯(lián)互通、調(diào)用第三方智能服務(wù)等，快速搭建穩(wěn)定可靠的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

4 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 硬件設(shè)計與實現(xiàn)

智能消防智能終端的設(shè)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(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)各模塊之間的數(shù)據(jù)通信，并根據(jù)和各模塊通信情況，并及時做出異常判斷和處理。

煙霧傳感器模塊傳感器用于監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境中的煙霧濃度，并將監(jiān)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(jiān)測當(dāng)前環(huán)境中的溫度和溫度，也同樣將監(jiān)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(shè)備采集到的各傳感器的數(shù)據(jù)上傳到云平臺，也將云平臺下發(fā)的指令傳遞到主控制器，用于用戶對智能終端進(jìn)行控制。報警模塊在接收到主控制器發(fā)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(xiàn)了異常情況。主控制器是整個系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)各模塊之間的數(shù)據(jù)通信，并根據(jù)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(shù)據(jù)上傳到云平臺，管理系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，如果煙霧濃度和溫濕度達(dá)到了報警的閾值則通過云平臺下發(fā)報警指令，主控制器啟動報警模塊進(jìn)行火災(zāi)報警。

NB-IOT通信模塊與阿里云平臺通過MQTT協(xié)議進(jìn)行通信。在STM32主控制器中的主要的連接代碼和步驟如下。

第一步：阿里云產(chǎn)品三元素的設(shè)置。

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

#define DeviceName? ? "W*****"

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

第二步：通過MQTT協(xié)議以下指令登錄到阿里云服務(wù)器。

lAT+CIMI

lAT+CSQ

lAT+CGATT

lAT+QMTCFG

lAT+QMTOPEN

lAT+QMTCONN

第三步：向阿里云服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)

lAT+QSOSEND

4.2 云平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

云平臺端的設(shè)計主要是有設(shè)備模型的設(shè)計，設(shè)備的管理，設(shè)備的監(jiān)控等，包括有Web端和手機(jī)移動端。首先要創(chuàng)建一個消防設(shè)備產(chǎn)品模型。如圖3所示。

智慧消防產(chǎn)品創(chuàng)建好之后，這類型的產(chǎn)品下面就可以創(chuàng)建具體的設(shè)備，與真實的硬件設(shè)備進(jìn)行映射。設(shè)備的創(chuàng)建如圖4所示。

消防設(shè)備創(chuàng)建好之后，啟動智能終端，智能終端會將采集到的數(shù)據(jù)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(shè)備為在線狀態(tài)，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(jìn)行管理，設(shè)置報警閾值，一旦達(dá)到報警的條件，將通過發(fā)送短信或撥打電話的方式通知用戶，同時向智能終端下發(fā)報警指令，智能終端的報警模塊將觸發(fā)聲光報警。

4.3 移動端的設(shè)計

移動端設(shè)計為了一個手機(jī)App軟件，可實現(xiàn)掌上在線數(shù)據(jù)監(jiān)測，歷史數(shù)據(jù)在線查詢，設(shè)備的綁定和基本的設(shè)備管理等功能，以確保設(shè)備始終健康運(yùn)行， 防患于未“燃”。

5 結(jié)論

本文利用阿里的物聯(lián)網(wǎng)云平臺等技術(shù)，實現(xiàn)用戶對智能消防產(chǎn)品的實時監(jiān)控。智能感知終端通過傳感器采集用戶環(huán)境的數(shù)據(jù)，通過NB-IOT通信模塊將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到阿里云平臺，當(dāng)云平臺分析到這些采集到的數(shù)據(jù)異常時，向主控制器下發(fā)報警指令觸發(fā)報警，并向用戶發(fā)送報警信息或撥打報警電話，使得用戶能遠(yuǎn)程獲取異常報警情況，通過遠(yuǎn)程的實時監(jiān)控及時處理異常信息，從而降低災(zāi)害所帶來的損失。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：梁書】