基于物联网的城市消防远程监控系统
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以 DVR(硬盘录像机 )为例 , 根据实际需求可采取 图 4所示的三种联网架构 。 (a)中 , 联 动视频联网装 置通过 DVR的 SDK指令登录到 DVR中 , 将实时视频 流图像调用到联网装置中 , 并对调用的视频进行编码 , 通过专用网发布到远程监控系统 。 (b)为联动视频联 网装置通过 DVR的 SDK指令登录到 DVR中 , 对 DVR 的实时视频流图像进行抓图 , 通过专用网将实时图片 发送到远程监控系统 , 也可以根据需求在联网装置中 将获取的图片转换为视频并编码之后发送到远程监控
关键词 :物联网 ;消防远程监控系统 ;火灾报警系统 ;视频监控 中图分类号 :TP393.02
0 引 言
随着社会和社会经济的不断发展 , 城市高层建筑 、 大型建筑日益增多 , 火灾隐患也大大增加 , 关乎到人民 群众生命和财产安全的消防工作日益重要 。目前很多 建筑安装了消防火灾自动报警系统 , 可在一定程度上 做到了火灾预警 。这些消防监控系统基本上都是各单 位独立选购安装与独立工作的 , 监控系统一旦发现火 灾就会发出警报 , 单位值班人员收到警报后立即验证 , 确认火灾后通知消防单位 , 由消防单位进行扑救 。 但 是由于人为因素导致火灾信息漏报 、迟报 , 报警设备出 现故障没有及时恢复开通的情况时有发生 , 由此造成 火势蔓延 , 酿成巨大损失 。
· 57·
· 技术应用 ·
a)考勤管理功能 ; b)自身设施管理功能 ; c)自身消防安全管理信息查询 ; d)消防业务学习查询功能 。
4 远程监控系统的关键 技术
城市消防远程监控系统的建立实现按照物联网的 建设思路 , 在感知层 、网络层 、应用层等三个层面上进 行研究其实现的关键技术 , 这里重点研究其在感知层 上的关键技术 , 包括两个方面 。 4.1 不同厂家消防主机的联网
硬件方面 , FACP需要有外 部硬件接口与消 防联 网设备连接 。由于 EST3 系统的 FACP已有的 RS-232 标准串行通信接口已与联网单位的 PC机连接 , 因此 需要对 EST3 系 统进 行 设 备 改 造 , 在 EST3 系 统 的 FACP中增加一块串口通信扩展卡 。 串口通信扩展卡 的功能是增加一个串行通信接口 , 并在不影响设备主 机正常工作的情况下 , 实时同步获取与设备主机发往 PC机的一致的二进制数据流 。 串行接口可采用标准 的 3线连接方式 , 即对 25 针接口只连接第 2、3和 7 引 脚即可 (对 9 针接口是 2、3、5 引脚 )[ 9] 。 FACP和 PC 机的串行通信接口参数均被设置成 :8位数据位 、1位 停止位 、无校验位 。 4.2 不同厂家视频监控系统的联网
图 4的三种视频监控系统联网方案需要根据实际 的不同情况 , 按照用户需求进行选择实现 , 三种方案各 有优缺点 。
方案 (a)的优点为 :①视 频质量好 、延迟短 , ②多 路视频切换方便 ;缺点为 :①软件开发工作量大 , ②无 法实现兼容多型号 DVR, ③网络流量大 、费用高 。 方 案 (b)的优点为 :①兼容性好 , ②技术实现容易 , ③网 络流量很 小 ;缺点为 :①非视 频流 、信息 量小 。 方 案 (c)的优点为 :①视频质量好 、实时稳定 , ②软件开发
息和视频监控信息 。 其中消防报警联网装置感知和采
集的是火灾报警信息 , 联动视频联网装置感知和采集
的是联动视频信息 。 远程监控系统的网络层是系统采
用的前端联网装置与监控中心之间的专用网 , 与网络
运营商合作 , 将火灾报警信息 、设施状态信息 、消防安
全管理信息和联动视频信息传送至监控中心 。 远程监
摘 要 :根据物联网的概念和体系结构 , 结合视频监控系统 , 建立了基于物联网的城市消防远程 监控系统结构 , 从监控指挥中心 、公安消防管理部门和联网单位等系统用户的角度 , 分析了远程监控 系统的功能 , 并主要论述了远程监控系统在感知层实现所需要的关键技术 , 包括不同厂家的消防主机 联网及报警数据通信协议制定 , 以及不同厂家视频监控系统的联网及视频控制协议制定 。
控系统 , 可以更有效的对城市消防建筑单位进行监控 与管理 , 降低火灾发生的机会 , 减小火灾造成的危害 。
1 物联网的结构
物联网从应用出发 , 利用互联网 、无线通信网络将 用户终端设备联网结合 , 构建一个实现终端物品信息 实时共享的巨大网络结构 [ 1] 。
物联网应该具备三个特征 :一是全面感知 , 即利用 RFID、传感器 、智能前端等随时随地获取物体的信息 ; 二是可靠传递 , 通过各种电信网络与互联网的融合 , 将 物体的信息实时准确地传递出去 ;三是智能处理 , 利用 云计算 、模糊识别等各种智能计算技术 , 对海量数据和 信息进行分析和处理 , 对物体实施智能化的控制[ 2] 。
同消防市场一样 , 用户建筑的视频监控系统类型 品牌多样 , 目前通用的视频监控系统结构以视频矩阵 和硬盘录像机居多[ 10] 。 已有的视频监控系统具备了 局域网内部联网功能 , 但需要将单位建筑内部视频监 控与远程监控系统采用的专网联网 , 使监控中心在发 生报警时获取报警位置的监控视频 , 同时保证单位自 身监控视频的安全性 , 必须根据视频系统不同的结构 采取不同的联网方式 。
监控指挥中心是整个系统的中枢 , 监控中心的用 户可以配置和使用系统的所有信息 , 包括的功能主要 有:
a)实时火警监控功能 ;
c)联动视频监控功能 ; d)消防设备管理监督功能 ; e)消防值班人员巡查功能 ; f)消防安全管理信息查询 。 公安消防管理部门通过城市消防远程监控系统 , 不仅可以及时收到火警信息以安排出警 , 并可使用系 统平台对联网用户自身消防安全管理状况和消防安全 重点单位进行监控 , 可以提高消防监控的针对性和有 效性 。 公安消防管理部门使用的主要功能包括 : a)实时火警联动功能 ; b)视频监控功能 ;
目前消防市场用户使用的消防主机品牌众多 。 大 部分消防主机报警输出接口是串口 , 也有其他类型接 口 。远程监控系统采用消防报警联网装置实现各个消 防主机联网 , 必须要有 统一的联网接口 [ 6] 。 同时 , 各 个厂家报警输出数据通讯协议不一致 , 因此需制定统 一的联网报警输出数据通讯协议 [ 7] 。
· 56·
第 36卷第 10期
张 辉 , 等 :基于物联网的城市消防 远程监控系统
· 技术应用 ·
c)消防设备管理监督功能 ; d)消防安全管理信息查询功能 。 联网单位既是监控对象又是消防服务的受益者 。
联网单位通过远程监控系统可以管理本单位值班人员 考勤 , 查看本单位消防设施运行情况 , 学习消防业务知 识 , 提高单位自身的消防安全管理水平 。联网单位使 用的主要功能有 :
以爱德华 EST3火灾报警系统主机为例 , 使 EST3 与远程指挥中心联网 , 需要完成软件和硬件两方面的 工作 。 软件方面 , 需要编写采集 EST3 报警数据的联 网程序 , 则必须获悉 EST3的数据通讯协议 。 EST3有 两种协 议 , 一 种 是 报 警 设 备主 机 (或 称 控 制 面 板 , FACP)与各个报警探头和输入输出控制模块之间的数 据通信 , 另一种 是主机与 PC机之间的通信 。 对于联 网程序只需获悉第二种通讯协议 , 这种协议也被称为 外部通信协议 ECP[ 9] 。 EST3 系统的 FACP上专门提 供有 RS-232标准串行通信接口用于与 PC机或串行 打印机通信 , 其 FACP的串行通信被设置为采用二进 制数据流的方式 , 并且采用主从方式进行通信 。 FACP 为通信的发起端 (主站 ), 而 PC机则作为从站端 。 当 消防探 头发生报警时 , FACP主动 向 PC机发送 数据 流 , 而从站只对主站发送的信息进行响应 , 从不主动发 送信息 。因此联网程序采集到这些二进制数据流 , 必 须得知根据 ECP来获取这些二进制数据流的具体包 含信息 , 包括探头状态 (火警 、故障 )、时间日期 、模块 及探头编号等 。外部通信协议 ECP的获取需与产品 厂家联系 , 由厂家提供通信协议具体说明 , 并根据采集 的 EST3二进制数据进行剖析和验证 。
系统 。 (c)中采用工控机与视频采集卡结合的 方式 , 在工控机中安装视频采集卡 , 视频采集卡与 DVR视频 输出口对接 , 当视频输出口占用时增加视频分配器即 可 , 工控机发送视频采集指令后 , 采集卡采集模拟视频 流传输到工控机 , 工控机再对视频进行编码并通过流 媒体方式发布到专用网中 。
因此 , 现实的状况要求现代化的城市消防必须形 成一个有效的城市消防远程监控系统 , 时刻监控城市 建筑的情况 。当发生异常情况时 , 立即向监控部门报 警 , 及早确定火情 , 将火灾控制 、消灭在萌芽阶段 , 以减 少城市火灾带来的灾难 。 同时 , 对部署了安防视频监 控系统的单位来说 , 当发生火灾报警时 , 能够实现对报 警区域进行联动视频监控 , 不仅可以对消防指挥中心 部门判断火灾报警提供详实的依据 , 更可以为火灾救 援单位提供报警现场的视频图像 , 能够使救援单位更 有效 、明确的开展火灾救援工作 。因此 , 建立城市消防 远程监控系统并结合视频监控系统势在必行 。
物联网的概念最早在 1999年提出 , 是由许多在空 间上分布的自动装置通过无线 、有线等通信网络连接 组成的计算机应用网络 , 通过该网络实现信息采集 、分 析处理和设备监 控等功能 , 从而达 到对物品跟踪 、监 控 、管理等目的 。
因此将物联网的建设思路引入到城市消防远程监
收稿日期 :2010-08-16。
第3 20
6卷第 10期 10年 10月
Info信rma息tiza化tion研Res究earch VOolc.t.362N01o. 0 10
基于物联网的城市消防远程监控系统
张 辉 , 陈古典
(中山大学工学院智能交通系统重点实验室 , 广东省广州市 510006)
根据物联网的体系结构 , 建立城市消防安防联动
远程监控系统 , 同时参考城市消防远程监控系统技术 规范 (GB50440-2007)[ 4] , 系统结构图如图 2所示 。
图 2 基于物联网的城市消防远程监控系统结构
对应物联网的体系结构 , 图 2中城市消防远程监
控系统的感知层感知和采集的是消防建筑火灾报警信
在业界 , 物联网大 致被公认为有 三个层次 [ 3] :底 层是用来感知数据的感知层 , 是物联网发展和应用的 基础 , 包括 RFID感应器 、传感器等数据采集设备 ;中 间层是数据传输的网络层 , 包括移动通讯网络 、互联网 以及信息中心 、网管中心 , 对应 数据处理有云计 算平 台 ;最上面则是内容应用层 , 应用于社会上多个行业领 域 , 比如物流监控 、智能交通等众多领域 , 如图 1所示 。
图 1 物联 网体系结构
· 55·
· 技术应用 ·
Biblioteka Baidu
信 息化 研究
2010年 10月
2 远程监控系统的结构
城市消防远程监控系统是通过有线 、无线通讯网 络将各建筑物内独立的火灾自动报警系统联网 , 运用 地理信息系统进行定位 , 并与视频监控联动等对所有
联网单位建筑进行实时火警监控 , 对消防设施进行集 中管理的消防信息化应用系统 。
控系统的应用层包括两个阶段 , 监控中心是第一阶段
的应用 , 城市消防接出警中心 、公安消防管理部门和联 网用户通过 专用网或公用通信网进行第二阶段 的应 用。
图 3 消防远程 监控系统功能图
b)地理信息系统定位功能 ;
3 远程监控系统的功能
物联网的功能主要体现在应用层的用户需求上 , 同理 , 城市消防远程监控系统的功能也是针对应用层 的用户需求 , 其用户主要包括监控指挥中心 、公安消防 管理部门 、联网单位等 [ 5] , 系统根据不同用户需 求具 有不同的功能 , 如图 3所示 。
关键词 :物联网 ;消防远程监控系统 ;火灾报警系统 ;视频监控 中图分类号 :TP393.02
0 引 言
随着社会和社会经济的不断发展 , 城市高层建筑 、 大型建筑日益增多 , 火灾隐患也大大增加 , 关乎到人民 群众生命和财产安全的消防工作日益重要 。目前很多 建筑安装了消防火灾自动报警系统 , 可在一定程度上 做到了火灾预警 。这些消防监控系统基本上都是各单 位独立选购安装与独立工作的 , 监控系统一旦发现火 灾就会发出警报 , 单位值班人员收到警报后立即验证 , 确认火灾后通知消防单位 , 由消防单位进行扑救 。 但 是由于人为因素导致火灾信息漏报 、迟报 , 报警设备出 现故障没有及时恢复开通的情况时有发生 , 由此造成 火势蔓延 , 酿成巨大损失 。
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· 技术应用 ·
a)考勤管理功能 ; b)自身设施管理功能 ; c)自身消防安全管理信息查询 ; d)消防业务学习查询功能 。
4 远程监控系统的关键 技术
城市消防远程监控系统的建立实现按照物联网的 建设思路 , 在感知层 、网络层 、应用层等三个层面上进 行研究其实现的关键技术 , 这里重点研究其在感知层 上的关键技术 , 包括两个方面 。 4.1 不同厂家消防主机的联网
硬件方面 , FACP需要有外 部硬件接口与消 防联 网设备连接 。由于 EST3 系统的 FACP已有的 RS-232 标准串行通信接口已与联网单位的 PC机连接 , 因此 需要对 EST3 系 统进 行 设 备 改 造 , 在 EST3 系 统 的 FACP中增加一块串口通信扩展卡 。 串口通信扩展卡 的功能是增加一个串行通信接口 , 并在不影响设备主 机正常工作的情况下 , 实时同步获取与设备主机发往 PC机的一致的二进制数据流 。 串行接口可采用标准 的 3线连接方式 , 即对 25 针接口只连接第 2、3和 7 引 脚即可 (对 9 针接口是 2、3、5 引脚 )[ 9] 。 FACP和 PC 机的串行通信接口参数均被设置成 :8位数据位 、1位 停止位 、无校验位 。 4.2 不同厂家视频监控系统的联网
图 4的三种视频监控系统联网方案需要根据实际 的不同情况 , 按照用户需求进行选择实现 , 三种方案各 有优缺点 。
方案 (a)的优点为 :①视 频质量好 、延迟短 , ②多 路视频切换方便 ;缺点为 :①软件开发工作量大 , ②无 法实现兼容多型号 DVR, ③网络流量大 、费用高 。 方 案 (b)的优点为 :①兼容性好 , ②技术实现容易 , ③网 络流量很 小 ;缺点为 :①非视 频流 、信息 量小 。 方 案 (c)的优点为 :①视频质量好 、实时稳定 , ②软件开发
息和视频监控信息 。 其中消防报警联网装置感知和采
集的是火灾报警信息 , 联动视频联网装置感知和采集
的是联动视频信息 。 远程监控系统的网络层是系统采
用的前端联网装置与监控中心之间的专用网 , 与网络
运营商合作 , 将火灾报警信息 、设施状态信息 、消防安
全管理信息和联动视频信息传送至监控中心 。 远程监
摘 要 :根据物联网的概念和体系结构 , 结合视频监控系统 , 建立了基于物联网的城市消防远程 监控系统结构 , 从监控指挥中心 、公安消防管理部门和联网单位等系统用户的角度 , 分析了远程监控 系统的功能 , 并主要论述了远程监控系统在感知层实现所需要的关键技术 , 包括不同厂家的消防主机 联网及报警数据通信协议制定 , 以及不同厂家视频监控系统的联网及视频控制协议制定 。
控系统 , 可以更有效的对城市消防建筑单位进行监控 与管理 , 降低火灾发生的机会 , 减小火灾造成的危害 。
1 物联网的结构
物联网从应用出发 , 利用互联网 、无线通信网络将 用户终端设备联网结合 , 构建一个实现终端物品信息 实时共享的巨大网络结构 [ 1] 。
物联网应该具备三个特征 :一是全面感知 , 即利用 RFID、传感器 、智能前端等随时随地获取物体的信息 ; 二是可靠传递 , 通过各种电信网络与互联网的融合 , 将 物体的信息实时准确地传递出去 ;三是智能处理 , 利用 云计算 、模糊识别等各种智能计算技术 , 对海量数据和 信息进行分析和处理 , 对物体实施智能化的控制[ 2] 。
同消防市场一样 , 用户建筑的视频监控系统类型 品牌多样 , 目前通用的视频监控系统结构以视频矩阵 和硬盘录像机居多[ 10] 。 已有的视频监控系统具备了 局域网内部联网功能 , 但需要将单位建筑内部视频监 控与远程监控系统采用的专网联网 , 使监控中心在发 生报警时获取报警位置的监控视频 , 同时保证单位自 身监控视频的安全性 , 必须根据视频系统不同的结构 采取不同的联网方式 。
监控指挥中心是整个系统的中枢 , 监控中心的用 户可以配置和使用系统的所有信息 , 包括的功能主要 有:
a)实时火警监控功能 ;
c)联动视频监控功能 ; d)消防设备管理监督功能 ; e)消防值班人员巡查功能 ; f)消防安全管理信息查询 。 公安消防管理部门通过城市消防远程监控系统 , 不仅可以及时收到火警信息以安排出警 , 并可使用系 统平台对联网用户自身消防安全管理状况和消防安全 重点单位进行监控 , 可以提高消防监控的针对性和有 效性 。 公安消防管理部门使用的主要功能包括 : a)实时火警联动功能 ; b)视频监控功能 ;
目前消防市场用户使用的消防主机品牌众多 。 大 部分消防主机报警输出接口是串口 , 也有其他类型接 口 。远程监控系统采用消防报警联网装置实现各个消 防主机联网 , 必须要有 统一的联网接口 [ 6] 。 同时 , 各 个厂家报警输出数据通讯协议不一致 , 因此需制定统 一的联网报警输出数据通讯协议 [ 7] 。
· 56·
第 36卷第 10期
张 辉 , 等 :基于物联网的城市消防 远程监控系统
· 技术应用 ·
c)消防设备管理监督功能 ; d)消防安全管理信息查询功能 。 联网单位既是监控对象又是消防服务的受益者 。
联网单位通过远程监控系统可以管理本单位值班人员 考勤 , 查看本单位消防设施运行情况 , 学习消防业务知 识 , 提高单位自身的消防安全管理水平 。联网单位使 用的主要功能有 :
以爱德华 EST3火灾报警系统主机为例 , 使 EST3 与远程指挥中心联网 , 需要完成软件和硬件两方面的 工作 。 软件方面 , 需要编写采集 EST3 报警数据的联 网程序 , 则必须获悉 EST3的数据通讯协议 。 EST3有 两种协 议 , 一 种 是 报 警 设 备主 机 (或 称 控 制 面 板 , FACP)与各个报警探头和输入输出控制模块之间的数 据通信 , 另一种 是主机与 PC机之间的通信 。 对于联 网程序只需获悉第二种通讯协议 , 这种协议也被称为 外部通信协议 ECP[ 9] 。 EST3 系统的 FACP上专门提 供有 RS-232标准串行通信接口用于与 PC机或串行 打印机通信 , 其 FACP的串行通信被设置为采用二进 制数据流的方式 , 并且采用主从方式进行通信 。 FACP 为通信的发起端 (主站 ), 而 PC机则作为从站端 。 当 消防探 头发生报警时 , FACP主动 向 PC机发送 数据 流 , 而从站只对主站发送的信息进行响应 , 从不主动发 送信息 。因此联网程序采集到这些二进制数据流 , 必 须得知根据 ECP来获取这些二进制数据流的具体包 含信息 , 包括探头状态 (火警 、故障 )、时间日期 、模块 及探头编号等 。外部通信协议 ECP的获取需与产品 厂家联系 , 由厂家提供通信协议具体说明 , 并根据采集 的 EST3二进制数据进行剖析和验证 。
系统 。 (c)中采用工控机与视频采集卡结合的 方式 , 在工控机中安装视频采集卡 , 视频采集卡与 DVR视频 输出口对接 , 当视频输出口占用时增加视频分配器即 可 , 工控机发送视频采集指令后 , 采集卡采集模拟视频 流传输到工控机 , 工控机再对视频进行编码并通过流 媒体方式发布到专用网中 。
因此 , 现实的状况要求现代化的城市消防必须形 成一个有效的城市消防远程监控系统 , 时刻监控城市 建筑的情况 。当发生异常情况时 , 立即向监控部门报 警 , 及早确定火情 , 将火灾控制 、消灭在萌芽阶段 , 以减 少城市火灾带来的灾难 。 同时 , 对部署了安防视频监 控系统的单位来说 , 当发生火灾报警时 , 能够实现对报 警区域进行联动视频监控 , 不仅可以对消防指挥中心 部门判断火灾报警提供详实的依据 , 更可以为火灾救 援单位提供报警现场的视频图像 , 能够使救援单位更 有效 、明确的开展火灾救援工作 。因此 , 建立城市消防 远程监控系统并结合视频监控系统势在必行 。
物联网的概念最早在 1999年提出 , 是由许多在空 间上分布的自动装置通过无线 、有线等通信网络连接 组成的计算机应用网络 , 通过该网络实现信息采集 、分 析处理和设备监 控等功能 , 从而达 到对物品跟踪 、监 控 、管理等目的 。
因此将物联网的建设思路引入到城市消防远程监
收稿日期 :2010-08-16。
第3 20
6卷第 10期 10年 10月
Info信rma息tiza化tion研Res究earch VOolc.t.362N01o. 0 10
基于物联网的城市消防远程监控系统
张 辉 , 陈古典
(中山大学工学院智能交通系统重点实验室 , 广东省广州市 510006)
根据物联网的体系结构 , 建立城市消防安防联动
远程监控系统 , 同时参考城市消防远程监控系统技术 规范 (GB50440-2007)[ 4] , 系统结构图如图 2所示 。
图 2 基于物联网的城市消防远程监控系统结构
对应物联网的体系结构 , 图 2中城市消防远程监
控系统的感知层感知和采集的是消防建筑火灾报警信
在业界 , 物联网大 致被公认为有 三个层次 [ 3] :底 层是用来感知数据的感知层 , 是物联网发展和应用的 基础 , 包括 RFID感应器 、传感器等数据采集设备 ;中 间层是数据传输的网络层 , 包括移动通讯网络 、互联网 以及信息中心 、网管中心 , 对应 数据处理有云计 算平 台 ;最上面则是内容应用层 , 应用于社会上多个行业领 域 , 比如物流监控 、智能交通等众多领域 , 如图 1所示 。
图 1 物联 网体系结构
· 55·
· 技术应用 ·
Biblioteka Baidu
信 息化 研究
2010年 10月
2 远程监控系统的结构
城市消防远程监控系统是通过有线 、无线通讯网 络将各建筑物内独立的火灾自动报警系统联网 , 运用 地理信息系统进行定位 , 并与视频监控联动等对所有
联网单位建筑进行实时火警监控 , 对消防设施进行集 中管理的消防信息化应用系统 。
控系统的应用层包括两个阶段 , 监控中心是第一阶段
的应用 , 城市消防接出警中心 、公安消防管理部门和联 网用户通过 专用网或公用通信网进行第二阶段 的应 用。
图 3 消防远程 监控系统功能图
b)地理信息系统定位功能 ;
3 远程监控系统的功能
物联网的功能主要体现在应用层的用户需求上 , 同理 , 城市消防远程监控系统的功能也是针对应用层 的用户需求 , 其用户主要包括监控指挥中心 、公安消防 管理部门 、联网单位等 [ 5] , 系统根据不同用户需 求具 有不同的功能 , 如图 3所示 。