基于北斗定位技术的消防物联网系统设计与应用

李进平 赵震鹏

当前建筑的楼层数不断增高，在单位面积内的社会单位越来越多，人们日常生活的方式也更加多样和复杂。物联网技术是跟随着大数据时代到来的新技术，将其应用在消防系统当中可以实现远程火灾感应，将北斗定位技术与消防物联网系统进行融合，可以实现对火灾的定位。北斗卫星导航系统是我国自主研发的先进定位技术，其定位自带短信通信服务，可以做到同时将定位通知给多人。在安装物联网消防系统的时候融入北斗定位技术，可以精确锁定火灾发生的地理位置。

物联网消防监控系统可以根据实时的自动报警数据选择合适的消防设备，并向消防人员提供火灾发生地点的消防指标，火灾发生的时候自动报警并为消防员提供火灾的健康数据。在火灾得到控制并扑灭的全过程当中，数据被系统全部收录。相关领导可以直接调取每月的报告，远程指挥人员可以通过现场采集的精准数据实现远程监控和指挥。

（一）基于消防需求的北斗定位装置设计

北斗定位装置包括具有RNSS（Radio Navigation Satellite Service）功能的射频接收芯片和专用的基带电路。导航定位设备采用BD45-2的国产设备，比普通设备体型减少一半，能够实现实时定位和实时定位信号发射，并且轻便体型可以降低能耗。定位模块集成度高，连接无源天线可实现信号的接收和发送，定位装置与常见的设备接口兼容，可安装在系统当中。静态功耗可达到175V，定位设备只需10W功率的供电电池，北斗定位设备结合消防对定位精度的要求，采用BD45-2和GPS组合定位的方式，提升了定位的精度和定位的速度。定位信息可以通过单片机进行信息发送，对发送的信息进行编帧处理之后，北斗设备可以将编帧数据以短报文的形式发送到系统内部的数据库当中。

（二）消防系统信息整合管理

基于北斗高精度定位技术，进行消防系统信息整合管理，首先，运用手持定位及服务APP采集巡检人员的位置信息，分析巡检盲区，便于发现警情时快速定位响应，快速定位火災位置，并制定最佳消防路线。卫星信号的稳定性对定位影响较大，因此应充分考虑信号稳定性问题，而北斗定位技术具备信号稳定、定位精度高的特点。其次，消防系统GIS可以融合文字信息及图形信息，建立空间地理数据和相关属性数据的共同检索和相关查询系统，具有数据管理、地图管理、管网设备与运行管理、系统决策管理和系统管理等多重功能，实现了消防管理的科学化和自动化。最后，利用系统软件的空间分析、网络分析功能可以在城市火灾发生时，为消防人员或其他救援人员提供最近可用的消防设施位置信息并计算最优路径，系统的快速反应能力可定位最近消防设施和缩短获取消防设施的时间。空间分析、网络分析还可用于新进消防设施的选址和旧消防设备的维修和更换等方面，有利于及时维护，消除隐患。

系统传感器包括数据处理模块，对数据进行评估和判断，建立数据质量评估模型，首先将错误数据和空白数据进行删除，对所有数据进行标准化处理，形成统一的数据格式，设置成系统标准格式，避免因数据格式切换影响系统运行速度。传感器收集的数据通过数据库进行深度融合。数据储存在数据库中，系统支持通过模糊搜索的方式进行数据搜索。物联网数据层包含动态计算资源管理功能和异构存储管理功能，可以对不同种类的数据进行同时储存。数据层的分析包括火灾风险评估和消防态势评估。通过对参数变化的辨认实现区域性的火灾预警，并通过模型对火灾风险进行计算。并根据系统对火势的分析，安排警力分配。消防物联网系统在预感到指数变化时会自动开启警报装置，消防人员打开报警后的系统可以收到火灾的具体定位，并基于现场信息进行人员的部署和设备的挑选。

在火灾预警的同时，北斗定位设备可以对火灾的发生地点进行实时定位，对发生火灾的社会单位中的人物进行定位，定位数据从报警管理模块传输到火灾情况监测模块，并进行初步的火势分析和人员分配。最后由消防指挥部根据火灾的具体情况对位置进行确认，最终确定救援方案。

为了验证本文设计的系统在日常生活中可以正常使用，进行系统应用测试，测试系统的功能和性能是否符合消防系统的要求。并将本文设计的系统与传统的空间定位消防报警系统、智慧消防系统进行对比，比较系统的响应时间。

（一）系统测试环境搭建与功能调试

进行系统测试使用型号为酷睿5-4120的计算机，该计算机的CPU速度为4.0GHz，操作系统采用Windows 10。采用传统的SQL数据库并搭配体温传感器、压力传感器等必要设备。系统适应无线网络环境，系统测试环境搭建成功之后，开始进行功能调试，首先登录系统，注册账号并设置密码，并进行功能测试，测试用例如表1所示：

由表1可知，该系统的功能都可以正常使用，系统进入工作界面，在操作系统和并发值相同的前提下，进行平均响应时间对比。根据系统的实际应用情况，将测试的并发值定为300。设定完成之后登录系统，再检测用户进行系统操作的时候数据是否正确，确认无误之后进行相应时间测试。

（二）测试结果与分析

消防系统与人民的生命财产安全联系十分紧密，因此消防系统的响应时间不应超过3s，否则会错过黄金救助时间，对比本文设计的系统和传统的空间定位消防报警系统、智慧消防系统的系统响应时间，实验结果如图1：

实验结果如图1所示，本文设计的系统7个模块的平均响应时间都在3s以内，符合标准，其他两个系统的响应时间在2s～4s之间，超出标准时间范围。

本文通过对消防管理工作的需求分析，设计了结合北斗定位系统的消防物联网系统，增强了消防定位的精度，提高了消防物联网设备、巡检人员、消防事故位置的准确精度，将为解决城市消防物联系统的安全运营维护开创一条信息化创新之路。

作者单位：李进平 中科华圣（山西）智能研究院有限公司赵震鹏 山西北安消防技术有限公司