NB-IoT智能煙感系統(tǒng)

一、概述   

每一次火災(zāi)都伴隨著家破人亡，每一次的場(chǎng)面都觸目驚心。提高消防意識(shí)，并合理使用消防設(shè)備，才能盡量減少損失和傷害。煙霧傳感器是消防系統(tǒng)的哨兵，可實(shí)時(shí)檢測(cè)煙霧，傳感器檢測(cè)到煙霧濃度超標(biāo)，會(huì)發(fā)送信息到后臺(tái)服務(wù)器，并啟動(dòng)警鈴，廣播喇叭等相關(guān)設(shè)備，服務(wù)器會(huì)自動(dòng)推送信息到相關(guān)人員及部門，實(shí)現(xiàn)消防安全智能化。在實(shí)際應(yīng)用中按照消防要求，煙感器的安裝分布密集，不方便走線，并且施工成本高；無法與人（包括業(yè)主、保安、消防隊(duì)等）交互，存在誤報(bào)風(fēng)險(xiǎn)；耗電量大，維護(hù)成本隨之變高。

基于NB-IoT智慧煙感的引入解決了傳統(tǒng)煙感器布線難、電池使用周期短、維護(hù)成本高、無法與業(yè)主及消防機(jī)構(gòu)交互等缺點(diǎn)，采用無線通信，即插即用，無需布線，易于安裝；功耗低，電池待機(jī)時(shí)長(zhǎng)可達(dá)10年以上，無需頻繁更換電池，有效降低維護(hù)成本。

實(shí)時(shí)上報(bào)火災(zāi)狀況，多維度、多角色、多狀態(tài)及時(shí)通知火警狀態(tài)，降低人財(cái)物損失；同時(shí)可接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，幫助政府決策，治理消防隱患。

智慧煙感的引入，幫助運(yùn)營(yíng)商開辟了新的機(jī)會(huì)點(diǎn)，增加收入的同時(shí)也開辟了一整片藍(lán)海；也使得普通住戶的業(yè)主在小投入的前提下對(duì)家庭火災(zāi)進(jìn)行防范，保障了市民的生命財(cái)產(chǎn)安全；同時(shí)也給政府及相關(guān)的消防部門提高火災(zāi)防范以有力支撐，避免火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)危害。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。NBIOT具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.海量連接：每區(qū)可達(dá)10萬連接；NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)。

2.超低功耗：電池壽命長(zhǎng)達(dá)十年；

低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對(duì)于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場(chǎng)合，如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，它們不可能像智能手機(jī)一天一充電，長(zhǎng)達(dá)幾年的電池使用壽命是基本的需求。在電池技術(shù)無法取得突破的前提下，只能通過降低設(shè)備功耗以延長(zhǎng)電池供電時(shí)間。通信設(shè)備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關(guān)，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。數(shù)據(jù)量小，設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、 小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

3．深度覆蓋：能實(shí)現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當(dāng)于發(fā)射功率提升了100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到。

4．安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性。

5．穩(wěn)定可靠：能提供電信級(jí)的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應(yīng)用和智慧城市解決方案。

NB-IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，但是使用單獨(dú)的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語音和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可同時(shí)穩(wěn)定、可靠的進(jìn)行。以智能抄表應(yīng)用為例，與采用有線PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率高，可靠性大大提高。

6. 低成本

低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢(shì)。速率低就不需要大緩存，所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗，意味著RF設(shè)計(jì)要求低，小PA就能實(shí)現(xiàn);因?yàn)榈蛶挘筒灰獜?fù)雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。

三、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要有NB-IoT煙感、監(jiān)控管理軟件、消防指揮中心等。

1、NB-IoT煙感

采用工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足消防要求，內(nèi)置NB-IoT終端，主要完成煙霧濃度等數(shù)據(jù)的采集和處理、控制輸出和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、報(bào)警、接收遠(yuǎn)程命令、開關(guān)等等功能。

2、數(shù)據(jù)監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由監(jiān)控主機(jī)、人機(jī)接口、相關(guān)外設(shè)及與無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接口等部分組成。對(duì)各遠(yuǎn)端監(jiān)控點(diǎn)采用輪詢或并行詢問方式，完成監(jiān)測(cè)、控制、采集、預(yù)警等多重任務(wù)。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件是集煙感的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與一體，并依據(jù)一定的觸發(fā)條件實(shí)施預(yù)警等功能的系統(tǒng)軟件。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警處理、報(bào)表打印、圖形人機(jī)界面、系統(tǒng)安全性控制等眾多功能。

3、消防指揮中心

消防指揮中心，按照現(xiàn)代化指揮中心方案建設(shè)，采用若干大屏幕以及控制臺(tái)設(shè)置，更方便實(shí)施監(jiān)測(cè)險(xiǎn)情，以及險(xiǎn)情出現(xiàn)時(shí)及時(shí)地遙控指揮，迅速遏制險(xiǎn)情繼續(xù)惡化。

四、可靠性

本系統(tǒng)需要較高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心通過公網(wǎng)使用https接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，從認(rèn)證到數(shù)據(jù)傳送整個(gè)過程得到了加密保護(hù)，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

五、總結(jié)

NB-IoT智能煙感實(shí)現(xiàn)了智能化監(jiān)控，一旦發(fā)生火災(zāi)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)通過TTS自動(dòng)語音立即通知業(yè)主、物業(yè)和消防安全員，確保及時(shí)疏散，減少人員傷亡，避免火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)危害，并實(shí)現(xiàn)公共消防服務(wù)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。