基於總線傳輸的智能型接口轉換器實現城市網際網路消防監控系統的設計

基於總線傳輸的智能型接口轉換器實現城市網際網路消防監控系統的設計

佚名 發表於 2020-01-16 09:47:00

引 言

消防作為現代城市安全系統的一個組成部分，隨著現代城市的迅速發展已越來越顯示其重要性。但目前市場上的城市建築消防安全系統大多是單一的，功能簡單的報警裝置，不利於接警、處警，嚴重製約了建築物的安全防護，延誤了消防隊的作戰搶救時間。通過對各種火災事故發生的原因調查和統計，發現火災大多數是由於人為因素導致火災信息漏報、遲報和報警設備未及時開通造成的。為此，建立城市建築消防安全數位化系統，把每個建築物的消防系統聯成網絡，具有十分重要的意義，網絡化的監控管理也是消防發展的必然趨勢。目前的城市消防工作主要還是以單位為基礎，獨立自成系統，這種模式在規模較小的城市中還是比較適合。然而隨著城市規模的擴大，這種分散式的系統就顯示其局限性。第一，分散的系統不易於集中管理。作為城市消防的管理者必須深入每一個單位實地調查消防工作，難免漏管失控。第二，信息不能及時反饋。對於被檢查單位的現場情況、整改情況不能及時得到信息。第三，作為消防基層單位，由於層次參差不齊，重視程度不同等原因，當災情降臨時也可能不能及時發現，以致火勢蔓延。

現實狀況要求現代化城市消防必須形成一張無所不在的安全防範網，它時刻監視著城市的每一個角落，可以及時了解當地的現場情況，當有重大異常情況發生時，立即以醒目的方式向監控者報告。同時它也是城市消防狀況的資料庫，可以隨時查詢下轄管區的資料信息，並備案存儲。現代科技的發展為這種要求提供了充分的技術保障。隨著網際網路技術的飛速發展，網際網路與人們的生活聯繫越來越緊密。網際網路不僅為人們提供了浩如煙海的網絡信息資源，成為人們了解世界的窗口，而且將網際網路與現有的工作模式結合，充分發揮網際網路快速、信息共享的優勢，對於提高現有的工作效率增強職能部門的管理將起到重要的作用。

1、 系統組成

建設城市網際網路消防監控系統是一個系統工程。由於它涉及城市的各個單位、消防管理部門以及網際網路技術提供商，因此它是一個複雜的工程。然而一旦它運轉起來，帶來的社會效益無疑是巨大的，圖1為城市消防網絡監控系統的示意圖。

作為互聯消防監控系統的基石是分散的各個單位消防監控室，它既是消防信息的提供者又是受益者。每個單位負責本單位的消防信息的收集，報警系統的維護以及具體狀況的處理。這一部分是最基本的，同時也是最重要的。如果這部分報警系統處於癱瘓狀態，信息的收集將無從談起，更不用說監控者的監控。只有單位的報警系統處於實時監視狀態，及時發現早期火災隱患，一方面可以及時通知單位值班員，另一方面即使單位值班人員疏忽，也可向城市監控者反映，由城市監控中心及時處理，以免釀成大禍。這一點在現實生活中具有重要的實際作用，可以說這種雙重城市消防保險可以預防許多火災隱患，城市消防監控中心一般設在消防大隊裡，作為火災發生前的最後一道保險，它的作用也是非常重要的。因為實際生活中由於種種原因並非每個單位都能完全落實值班制度，在這種狀態下這個城市的某個角落就處於失控的危險，一旦有險情往往災禍是不可避免的。而如果建立了城市消防數字監控網，當值班者發現某處異常情況，首先通知當地值班者，而當災情有不斷升級的跡象時，即可當機立斷通知消防部門趕赴現場。在平時這裡也是全市消防資料的所在，各個部門的歷史狀況，重點部門信息，單位信息可以在需要時及時查詢。作為連接單位與城市消防監控中心之間橋梁的網際網路一般由當地的電信部門提供，隨著現代網絡的普及以及不斷的技術升級比如寬帶網絡、光纖、綜合信息網絡等，信息接入將越來越容易。

各個單位的消防監控室是系統組成的關鍵，是系統的中樞，主要由分布在探測控制現場的智能型火災探測器、控制模塊和消防監控室的火災報警控制器等組成。智能型火災探測器通過對現場環境的煙霧濃度和溫度的探測，將其變為電信號，並做相應的處理，然後將數據傳送給火災報警控制器；火災報警控制器接收數據並進行處理和判斷，確定火災存在與否。若處理的結果為火警狀態，則發出報警信號，並啟動相應的控制模塊，如啟動消防泵、風機等，目前市場上比較流行的智能化火災自動報警控制系統主要由秦皇島海灣公司和科大創新公司生產。

城市互聯消防安全數位化監控系統採用了無極性的總線傳輸方式，微功耗設計，專用柔性地址編解碼尋址等先進技術，先進的系統組網方式和通信協議，通過網絡路由器組網容量可達任意節點，並可將不同廠家的系統連成網絡。能夠完成對外界環境參數變化的補償，存儲環境參數變化的特徵曲線，極大提高了整個系統探測火災的實時性，準確性。城市互聯消防安全數位化監控系統作為市場上的升級換代產品，可以很好地完成現有的系統改造和新建築的設計安裝，有著廣泛的市場應用前景，比當前的各種火災報警控制系統更具有市場競爭力。

同時控制器網絡接口模塊也是連接火災報警控制器和網絡的關鍵部分，目前的大多數消防企業所生產的火災報警控制器一般提供RS 232接口或者RS 485接口，有的提供CAN總線接口。總的來說，RS 232，RS 485和CAN總線接口代表了目前火災報警控制器向外界提供數據接口的絕大部分。城市互聯消防安全數位化監控系統採用集中智能系統結構或分布智能系統結構，網絡通信系統結構可在這兩種系統基礎上形成，特殊之處是將計算機數據通信技術應用於火災報警控制器，使控制器之間能夠通過Ethemet及TokenRing，Token Bus等通信協議，以及專用通信線或總線（RS 232，RS 422，RS 485）交換數據信息，實現火災監控系統層次功能設定、遠程數據調用管理和網絡通信服務等功能。這樣再配以分布智能數據處理方式，就能適應高性能火災監控系統的發展需要，為城市消防數據信息網絡系統建設奠定基礎並滿足未來發展需要，並通過TCP／IP這種主流網際互聯協議加軟體接口的方式實現不同的消防火災報警系統之間的數據通信和互操作性，這是一種比較完美的解決方案。為此，設計了一個通用的智能型接口轉換器，即將RS 232，RS 485和CAN總線接口作為一個埠，而將TCP／IP和Modem接口作為另一個埠，實現終端數據到網絡的接口轉換功能（如圖2所示）。

2 、軟體設計

以上只是粗略地概述了城市互聯消防安全數位化監控系統的體系結構及其硬體環境。具體完成這樣的網絡系統同樣重要的是其軟體環境，構成這樣的系統將採用流行的客戶機——服務機體系。單位端作為服務機是信息的提供者，監控者作為客戶機是信息的採集者。監控者可定時向服務機發送請求信息命令，服務機接收到命令後將本單位信息依據等級狀況向監控者反映，譬如當只有一個探測器報警時向客戶機發送低等級預報，而當有多個探測器報警時發送高等級預報。這樣可以防止某個探測器發生誤報，引起不必要的動作，同時作為城市消防監控中心也可根據預報的等級程度對於重點部門加以重點監控，例如當某個單位有多個探測器發出警報時對於該地點可增加巡檢次數。

圖3是伺服器和客戶程序的框架結構示意圖。

伺服器端的巡檢模塊一般通過計算機的RS 232口與報警控制器相連，報警控制器具體負責本單位的所有探測器的檢測，一旦發生異常情況由顯示模塊在計算機屏幕上指示其具體位置，同時記入本地資料庫中。

聯動模塊可設定為自動和手動兩種。自動模式下當異常情況滿足預先設定條件時，經過延時可自動啟動響應設備譬如警鈴、噴淋泵等。

資料查詢摸塊可以對原有的報警記錄進行查詢，對現有設備運行狀態也可進行查詢，做到心中有數。

通信模塊負責與城市消防監控中心的通信，當城市消防監控中心發來查詢命令時，可將本地狀況向監控者反映，同時一旦發生異常情況也可依據等級程度自動向監控者反映，以免當無人值班時發生情況遺漏。

客戶端的通信模塊平時可自動向各個單位發送巡檢命令，了解當地狀況，考慮到覆蓋面較大，巡檢周期較長，因此也應同時能快速響應伺服器主動發送來的信息。

城市圖形顯示模塊可以顯示整個城市的平面圖，並且可以漫遊，放大，自動定位等。當有異常情況出現時可以自動找到出事地點，自動定位放大，並以醒目的方式向監控者顯示，同時在資料庫中查找相應單位的資料信息提供給監控者，以利監控者採取行動。

資料庫操作模塊負責各個單位的信息存儲、查詢、更新等操作。由於其規摸一般較大，而且在異常情況出現時應能快速查找相應資料，所以一般採用比較大型的資料庫如SQL Server，Orcale，Power Builder等。作為服務機上的資料庫一般規模較小，可以考慮直接用文件存儲或者Foxpro，Mysol，Accsess等。

智能型火災報警控制器的軟體主要由主程序，串行中斷服務程序，定時器中斷服務程序等組成。鍵盤信息的讀取採用查詢方式，當有鍵盤輸入時，則轉入相應的子程序進行處理。定時器中斷服務程序主要完成探測數據的顯示、更新。串行口中斷服務程序主要用於同樓層顯示器的通信。在軟體設計中當需要判斷探測器探測到的現場狀況時，還採取了諸如取算術平均數等濾波算法對幹擾等異常信號進行濾波處理。

以上介紹的城市互聯消防安全數位化監控系統筆者已經在小範圍區域網內部實現，並取得了滿意的效果。程序架構採用的就是客戶／服務機，客戶、服務機均用Visual c++ 7.0實現，客戶機與服務機之間通信採用TCP／IP協議，利用socket套接字進行數據的發送與接收。資料庫服務機端採用Access，客戶機端採用SQL Server 8．0，客戶機作業系統為Windows NT，服務機作業系統為Windows XP。

3 、結 語

城市消防是一個古老而又年輕的事業，隨著時代的發展不斷賦予其新的活力與內容，將網際網路與消防技術相結合，對於減少城市火災隱患，提高城市消防安全水平有著重要的現實和經濟意義。但要想從根本上解決我國消防系統的落後狀況，在加強城市建設管理，增加消防現代化設備投入的同時，更重要是用科技含量高、反應速度快的「城市互聯消防安全數位化監控系統」，使之能夠實時監控整個城市火災自動報警設備的運行情況，並能夠在火災發生時科學地分析周邊的地理環境、水源等情況，將火災的隱患消滅在萌芽狀態。「城市互聯消防安全數位化監控系統」的應用可以加強對聯網單位值班人員的管理，加強對在役的火災自動報警設備的管理，促進設備生產廠家技術不斷更新及發展。

責任編輯：gt

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