基于窄带物联网技术的城市消防栓及消防供水设施安全监测解决方案

一、系统概述：

长期以来，随着应急突发事件越来越高，对其人身安全及财产构成了严重的威胁，特别是在城市消防栓及室内消防供水管道的管理方面尤为严重，城市消防栓及室内消防供水管道作为消防灭火的核心水源，一旦出现盗用或者泄露，不能及时被发现和处理，当大火来临的时候，我们只能束手无策，给生命财产造成严重损失，为保证城市消防栓及室内消防供水管道的有效管理。加强人防、物防的同时，引进高科技产品做好技防工作，是有效控制突发事件改善治理环境的必备要素。

北京欣智恒科技股份有限公司开发的基于窄带物联网技术的Kingvee凯威物联网数据监测平台，配合NB-IOT智能数据采集终端有效的保证了城市消防栓及室内消防供水管道运营监管及突发事件的处置问题。该系统目前可以接入市场所有的通用型数据监测传感器如：压力、液位、流量等从采集终端到传感器均采用低功耗设计，整个系统无线借助于电源线和信号线即可实现大范围的布网监测，平台支持GIS地图、平面地图和三维地图的展现方式，可以实现跨区域，大范围，多场景，多系统一体化监测与管理的概念。整套系统采用去主机化的新思路，直接采用最新的NB网络，实现云端数据监测功能，由于采用窄带技术信号的迂回性和穿透性非常好，无需借助于网关，数据采集终端及平台设置有校验程序、握手程序及通信故障检测程序，保证整套系统的高可靠性和灵活性，软件平台采用H5技术，可进行本地布署也可进行云端布署监测，软件平台自带电子地图功能，可以将准确显示警情发生的位置，提示保安人员迅速确认警情，及时赶赴现场，以确保住户人身和财产安全。

二、系统优势：

1、技术先进，实用性强，大量降低了建设成本支出及维保费用支出；

该系统最大的优势就是充分利用的最新的物联网技术及无线窄带数据组网技术，采用一个平台，一套通信回路，多种前端数据监测设备，如果按照一般的系统架构和我方的系统架构，从成本上，我方的系统架构可以节约4倍以上的预算，在系统集成中大多数厂家均是开通系统软件平台接口，这样就会造成一个平台，多套子系统软件，多套通信回路，多种不同的控制室监控主机并存的情况，而我方设计的系统则是全部从前端监测的硬件和传感器端进行整合，实现传感、采集、传输一体化，这样一方面可以降低大量的重复性施工及系统架构的冗余，另一方面可以避免某个厂家倒闭或者不提供服务后的系统售后隐患问题。

2、在同一网络下实现多方观测，数据实时；

系统采用云端数据监测的架构模式，可进行内网私有化布署，也可进行外网云端布署，通过发布不同的项目可以将遍布所有区域的消防设施全部融合在一起，不同区域可以独立运营管理，通过Web端和移动端进行实时监测，还可配置专用的指挥中心或服务中在线观测所有现场的一切数据动态和报警信息。

3、基于Web GL（全写Web Graphics Library）的最新的三维动态实景监测；

该系统可对整个监测区域进行三维图层展示，把所有的相关设备，全部在三维图片中展示出来，还原真实的场景，一张图，一个屏解决一切事，摆脱传统的满屏监控图像或满屏传感器列表，造成的视觉疲劳问题，所有的系统及子系统均在软件后台或边缘智能主机内部运行，当有突发事件发生时，集中在三维图层中进行自动调取展示，如身临其境一般，更加方便值班人员根据所处的位置和周围情况作出合理的应急预案。

4、融入最新的低代码开发技术和无码化开发技术；

融入该技术后，让软件平台模块化不在只是一个口号，从架构上就具备模块化功能，可以细化每个功能模块，并在代码上进行独立打包，用标准的协议与平台进行融合，模块单独设计完成后，即可根据实际的需求和业务流程进行无码化调用及功能展示，如果后期添加某个系统或修改某个系统，只需要按照平台的协议和架构设计执行即可，随时添加修改，无需推翻原有的代码或逻辑关系，也不会造成兼容性和无法拓展的问题。

5、主流的软件开发技术；

整个平台采用H5页面技术及扁平化的展示风格，支持IE/Google/360等主流浏览器，软件采用分布式架构设计，拥有独立的数据库服务器，缓存服务器等，数据库采用MySql server，编程语言采用JAVA，兼顾服务端、本地端、移动端等多种展示方式。

6、软硬结合，模块化系统架构设计；

整套系统均采用模块化架构，模块化的架构，很好的解决了系统后期运行中的二次开发等问题，比如采用前端标准的数据采集模块后，对于前端的设备厂家将不在受到品牌的约束，可以随时更换前端的数据感知设备或输出管理设备，无需更换全套子系统，对于管理平台而言，采用模块化架构后，任何一个厂家的系统均为一个独立的展示模块和单元，可以任意的修改添加或删除，不会影响到整个平台或平台的其他功能模块，区别于很多功能固化的平台，很好的解决了平台的受限度。

7、系统安全性高；

由于采用统一的平台和统一的私有加密协议，对于通讯方式可以灵活的进行处理，避免了各种厂家不同制式的加密形式，从整体设计出发，可以更好的兼顾和分配通讯网络中的数据接入点和接入方式，避免杂乱无章的系统架构模式，给黑客入侵带来的物理连接隐患。

8、解决多种监测方式并存情况下重复投入问题；

该系统可以测的传感器类型比较多，在实际的应用中，每一种传感器都具有一定的私有协议，有些传感器还会输出一些模拟量整合起来非常繁琐，而且后期的维护优化成本非常高，为了方便系统整合及后续维护的便捷性，整个通信回路全部采用我公司定制生产的智能硬件协议兼容转化设备，进行所有数据的采集与联动控制，该模块融合了RS485/RJ45/开关量采集/模拟量采集/继电器输出/等功能，可以实现将所有输入的数据信息全部转化为RJ45/NB/GPRS等输出信号，从而接入到同一个服务器中。

9、高效自主，稳定安全；

由于采用了标准的数据采集模块，协议转化模块，实现了整个区域物联网设备的高度统一性，不但对于后期的故障诊断及维修维护都带来了巨大的便捷性，而且通过采用标准数据转换模块后，系统平台在数据对接和转换时变得高效简便，设计采用一个服务器进行统一的管理服务，服务器对采集的所有数据及报警信息进行24小时实时存储，并通过安装的智能化综合管理平台，实现数据显示分析控制及声光报警功能。

10、场景展示全面，功能设计强大；

该系统目前可以融入上百种不同的应用场景，通过加载不同的数据感知单元，适配不同的平台模块，即可完成特殊场景和需求场景的展示，满足用户最急需的设计要求和应用要求。

三、设计原则：

充分利用的最新的物联网技术及无线窄带数据组网技术，采用一个平台，一套通信回路，多种前端数据监测设备，节省预算开支，保障系统的稳定性，降低系统的维护难度。

1、网络化

在信息传输方面，网络化将深入的影响智能应急安全报警系统的发展。网络化技术可以解决系统高速数据传输的问题，提供大容量信息的共享，是提升系统信息传送能力的先进技术。

2、智能化

目前基于物联网、大数据和人工智能技术已逐步趋于成熟，构建智能化的综合管理系统势在必行，智能化技术是对系统的信息进行处理，根据信息处理的结果进行智能识别，从而对各种行为进行信息判断和预报分析，有效的减少了误报、降低了漏报，提升了管理的安全性，实用性和有效性。

3、集成化

在系统可靠集成方面，集成化在智能应急安全系统发展中具有重要的意义，集成化技术将系统划分为各种模块，不同功能的模块进行结合，在共同发挥作用的同时保证系统的安全独立性。

4、可靠性与安全性

本系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，可以保证系统的运行安全。

5、开放性及可扩充性

本系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，以现有的成熟产品作为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，具有更新、扩充和升级的可能。

6、经济性与实用性

本系统应充分考虑客户实际需要及现状和信息技术发展趋势，根据现场环境，设计选用功能和适合现场情况并符合客户要求的系统配置方案，保证系统功能实施的需求，经济适用。

7、应用领域广泛

本系统可推广到智慧校园、消防设施监测、环境监测、安防报警、工业安全、智慧农业、建筑安全等场景，采用通用设计，预留通用接口，可差分主系统，或作为分系统运行，仅需根据客户需求进行功能增加、改进、便携处理即可，系统设计适用范围广，通用性强，具有广阔的使用空间和良好的应用前景。

四、系统设计描述

1、系统设计架构图：

系统设计架构图

由于所有的监测数据占用带宽非常小，因此为了更好的优化系统架构，降低投资预算，降低后期施工维护成本，增加通信回路的安全性，我公司基于最新的窄带物联网技术，设计了一套基于NB-IOT技术的无线数据采集监测管理架构，消防栓及消防供水管道数据监测采用NB-IOT作为数据传输手段，融合其独特的低功耗特性，配合低功耗传感器，实现消防栓及消防供水管道的全方位无源数据监测，安装便捷，维护简单，如果需要对室内的烟感、可燃气体进行监测则可通过我公司的LORA网关将数据传输到平台进行统一管理，整个通讯回路采用无线数据加密、数据代码混淆、数据校验、数据缓存续发等方式，在保证安全性，稳定性的基础上，通过私有的或者开源的数据通讯协议实现整体监测，在该网络里面，任意一个设备通过我方的数据加密采样终端，并做指定授权后，均可连入到平台中。

2、系统连接图

根据现场的实际情况，该系统连接图仅是描述了一部分设备连接示意，仅以NB-IOT技术针对消防栓及消防供水管道监测为实例，通过在消防栓和消防供水管道上加装我公司生产的一体化NB-IOT数据采集设备，接入运营商的网络即可实现整体的数据监测，目前选择运营商为移动，如果采用电信则需要将数据先上传至电信云平台进行中转，需要进行二次对接服务。

系统连接图

3、产品安装方式

产品采用IP65一体化机壳设计，可以直接安装在户外，也可以放置在配电箱中，采用电池供电，寿命大于2年，将设备自带的压力传感器安装在消防栓或消防供水管道上，即可实现实时数据监测，可以监测水压，更换成液位传感器后，还可以监测水箱液位，安装固定非常便捷。

4、软件平台设计

该软件平台是采用最新的H5技术设计，支持远程数据访问，可以非常方便的进行云端布署，内网私有化布署和系统集成，另外还支持电子地图功能，可以将传感器的点位在地图上进行布设，当发生报警后，该点位会有颜色变换提醒并发出报警声音，显示传感器的数值信息，如果是开关量的报警信号，数值会显示0或1，如果是模拟量的温湿度传感器就会直接显示其数值信息，该软件平台还具备大数据汇总分析，报警历史记录提取分析，用户管理等。

另外该平台还采用分布式的技术架构，可以无限接入众多前端数据采集设备，系统的兼容性非常好，为后期扩容预留了足够的空间和技术可行性，软件平台的去中心化思想也为整套系统的安全性提供了可靠的保障，去中心化思想源于“区块链”技术，是科技发展的又一重大成果，在数据监测与管理领域尚未有人尝试，我方设计的系统很好的将“区块链”技术中的去中心化思路融入其中，保障了系统的绝对安全性，在整个链路中的所有的服务器均为中心，任何一个服务器出现故障，都不会影响整体的系统运行。

5、平台的先进性

Ø 物联网数据安全体系的保障者

自主软硬件设计，云+网+边缘智能+端一站式定制协议，设置硬件加密芯片，增加代码混淆机制。

Ø 物联网“区块链” 技术平台的开创者

国内首次将“区块链” 技术融入到物联网数据监测领域的企业，已完成现场应用，达到预期效果，实现了该领域的跨越，为业界首创。

Ø 物联网“标准化” 平台的引领者

软件平台支持1000多个独立的功能模块，配合自主研发的硬件数据接入模块，可支持市场上90%的传感器无缝接入。

Ø 物联网“低代码” 开发平台的建设者

一个平台，两层管理，三级授权，多级联动，上百种行业应用场景及功能模块，可快速定制大型物联网行业专属平台。