NB-IoT智能煙感系統(tǒng)

一、概述   

每一次火災都伴隨著家破人亡，每一次的場面都觸目驚心。提高消防意識，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，可實時檢測煙霧，傳感器檢測到煙霧濃度超標，會發(fā)送信息到后臺服務器，并啟動警鈴，廣播喇叭等相關(guān)設(shè)備，服務器會自動推送信息到相關(guān)人員及部門，實現(xiàn)消防安全智能化。在實際應用中按照消防要求，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、消防隊等）交互，存在誤報風險；耗電量大，維護成本隨之變高。

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、維護成本高、無法與業(yè)主及消防機構(gòu)交互等缺點，采用無線通信，即插即用，無需布線，易于安裝；功耗低，電池待機時長可達10年以上，無需頻繁更換電池，有效降低維護成本。

實時上報火災狀況，多維度、多角色、多狀態(tài)及時通知火警狀態(tài)，降低人財物損失；同時可接入大數(shù)據(jù)平臺，幫助政府決策，治理消防隱患。

智慧煙感的引入，幫助運營商開辟了新的機會點，增加收入的同時也開辟了一整片藍海；也使得普通住戶的業(yè)主在小投入的前提下對家庭火災進行防范，保障了市民的生命財產(chǎn)安全；同時也給政府及相關(guān)的消防部門提高火災防范以有力支撐，避免火災造成的經(jīng)濟損失和社會危害。

二、系統(tǒng)特點

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(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：

1.海量連接：每區(qū)可達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：電池壽命長達十年；

低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應用一項重要指標，特別對于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場合，如安置于高山荒野偏遠地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測設(shè)備，它們不可能像智能手機一天一充電，長達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)備功耗以延長電池供電時間。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：能實現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益；

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當于發(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、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。

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：能提供電信級的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應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)基站復用以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級，但是使用單獨的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)務和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務可同時穩(wěn)定、可靠的進行。以智能抄表應用為例，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。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)計要求低，小PA就能實現(xiàn);因為低帶寬，就不要復雜的均衡算法。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)品標準，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、控制輸出和進行數(shù)據(jù)通信、報警、接收遠程命令、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、人機接口、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。對各遠端監(jiān)控點采用輪詢或并行詢問方式，完成監(jiān)測、控制、采集、預警等多重任務。

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)條件實施預警等功能的系統(tǒng)軟件。具有數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)采集、報警處理、報表打印、圖形人機界面、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設(shè)置，更方便實施監(jiān)測險情，以及險情出現(xiàn)時及時地遙控指揮，迅速遏制險情繼續(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)安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

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

五、總結(jié)

NB-IoT智能煙感實現(xiàn)了智能化監(jiān)控，一旦發(fā)生火災，報警系統(tǒng)會通過TTS自動語音立即通知業(yè)主、物業(yè)和消防安全員，確保及時疏散，減少人員傷亡，避免火災造成的經(jīng)濟損失和社會危害，并實現(xiàn)公共消防服務的商業(yè)化運營。