一、智慧消防物联网监控系统架构设计
系统架构设计采用典型的物联网三层架构：采集层、通信层及平台应用层。系统主要功能是远程实时检测现场各类消防危险源、消费设施、消
防水源及环境参数，通过云平台进行存储、分析、处理、报警，展示整个区域消防状况及消防报警信息，并和公安消防系统联动，达到智能检测、智能处理、智能报警、智能联动的效果。系统架构图如下：
采集层通过各种专业传感器检测现场温度、烟雾、可燃气、电气火灾等消防安全危险源，消防栓及喷淋头水压、消防水箱及消防池水位、消控主机、消防管道阀门、防火门启闭等消防设施主要参数，以及现场视频信息。主要设备包括：
（1）温感探测器：实时监测现场温度，具备报警和智能联网功能，可24小时不间断监控。内嵌LoRa或NB-IoT模块，实现智能联网。
（2）烟雾探测器：实时监测现场烟雾浓度，具备报警和智能联网功能，可24小时不间断监控。内嵌LoRa或NB-IoT模块，实现智能联网。
（3）可燃气探测器：具备对加油站、化学品场所、化学品仓等危化品场的可燃气体浓度实时探测功能，可24小时不间断监控。内嵌LoRa或NB-IoT模块，实现智能联网。
（4）电气火灾监测系统：具备对电气线路的电压、电流、温度、漏电及故障电弧的探测功能，可24小时不间断。内嵌LoRa或NB-IoT模块，实现智能联网。
（5）消防水压/水位监测系统：对消防栓及喷淋头水压、消防水箱及消防池水位进行实时远程监测，通过GPRS/NB-IoT/LoRa进行智能联网，可24小时不间监测。
（6）火灾自动报警系统：24小时不间断监控火灾自动报警设备的报警及故障信息，通过有线宽带或2.5G/3G/4G网络进行智能联网。
（7）视频监控系统：24小时不间断监控消控室、消防通道及消防重点部位的视频信息，本地高清实时录像，并通过有线宽带或4G网络进行智能联网。
三、系统通信层设计
采集层采集的各类信息通过通信层的通信设备可靠地传输到平台应用层。通信方式根据现场情况可采用有线、无线（2.5G/3G/4G、NB-IoT、ZigBEE、LoRa、北斗）、有线和无线相互备份等方式。主要子系统的通信组网方案如下：
（1）温感、烟感通信组网设计
组网方式一：采用LoRa自组网技术，具备穿透能力强、低功耗、超长距离传输等特点。LoRa视距范围内通信距离超过10公里，可穿透8层以上普通楼板，休眠电流<1.8uA，非常适合消防物联网设备的自组网传输。将LoRa模块内嵌至温感、烟感中，使其具备LoRa组网功能，同时结合LoRa转NBIoT/3G/4G网关，实现远距离实时监控。
组网方式二：采用NB-IoT组网技术。NB-IoT具备深度覆盖（比GSM高20db的覆盖增益，可实现地下室、车库等区域覆盖），海量连接（每个小区达10万个连接），超低功耗，低成本等特点。将NB-IoT模块内嵌至温感、烟感中，使其具备远程组网功能。
组网框图如下：
（2）电气火灾监控组网设计
组网方式一：电气火灾探测器先通过LoRa无线或485/CAN/2BUS等有线方式和电气火灾监控器组网，再通过电气火灾监控器中内嵌的NBIoT或2.5G/3G/4G进行远程监控。
组网方式二：将NB-IoT模块内至电气火灾探测器中，使其具备远程组网功能。
组网框图如下：
消防栓闷盖内嵌水浸传感器、三轴加速度传感器，具备防盗水、开盖、撞倒及破坏报警功能，同时内嵌LoRa模块和NB-IoT/2.5G通信模块，具备LoRa组网和远程联网功能。
在消防栓取水管道安装具备LoRa组网功能的压力采集设备和压力变送器，实时监测消防水压力。压力采集设备和消防栓闷盖通过LoRa组网，再通过消防栓闷盖的NB-IoT/2.5G进行远程联网。压力采集设备也可直接通过内嵌的NB-IoT/2.5G模块实现远程组网。
组网框图如下：
平台应用层是系统的核心，采用B/S架构，支持GIS地图和手机APP。平台完成各类消防参数的采集、存储、处理、报警、展示、报表、定位、联动等功能。用户可通过PC或手机APP查看现场状况、报警接收及定位、系统管理、现场控制等功能。
平台应用层包含五大系统：危险源实时监测及报警系统、火灾自动报警监测系统、消防用水监测及报警系统、重点部位视频监测及报警系统、权限管理系统。
（1）危险源实时监测及报警系统：实时监测现场温度、烟雾、可燃气浓度、电气线路的电压、电流、漏电流等危险源参数，并对数据进行存储、展示、分析、统计，对发生火灾的趋势进行预测、发布和预警。
（2）火灾自动报警监测系统：实时监测社会单位的火灾自动报警系统状态，并监督单位进行维护整改。
（3）消防用水监测及报警系统：实时监测消防栓水压、消防池水位、喷淋水压等参数，发现问题实时告警。
（4）重点部位视频监测及报警系统：对于重点单位，比如加油站、煤气站、大型场馆等单位，除了进行数据监测外，还需要进行实时的视频监测，以便更直观地掌控消防安全情况，及时处置消防隐患。
（5）权限管理系统：对于不同的人员进行多级权限管理，社会单位、消防监管部门、行业主管部门、各级政府、公安派出所及社会大众拥有不同的访问权限。
五、系统安全性设计
（1）系统具备模块权限管理和数据权限管理，有效保证平台及数据对不同角色人员的私密性。
（2）采用手机验证码系统，有效防范个人账号被暴力破解，有效保证私密性和安全性。
（3）采用成熟标准的VPN（PPTP，L2TP，IPSEC）技术和专用数据加密技术，确保数据安全性。
（4）采用完备的服务器安全防护体系，有效阻挡非法攻击，确保服务器安全稳定运行。
为了提升消防安全水平，智慧消防物联网监控系统的设计人员必须结合实际应用需求，遵循实用性和先进性相结合的基本原则，采用各种先进的物联网、互联网、云计算、人工智能等技术，才能设计出满足消防安全需求的系统，才能更好地保障人们的生产和生活。
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