城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　0 引 言

　　消防作為現(xiàn)代城市安全系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，隨著現(xiàn)代城市的迅速發(fā)展已越來越顯示其重要性。但目前市場(chǎng)上的城市建筑消防安全系統(tǒng)大多是單一的，功能簡(jiǎn)單的報(bào)警裝置，不利于接警、處警，嚴(yán)重制約了建筑物的安全防護(hù)，延誤了消防隊(duì)的作戰(zhàn)搶救時(shí)間。通過對(duì)各種火災(zāi)事故發(fā)生的原因調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)大多數(shù)是由于人為因素導(dǎo)致火災(zāi)信息漏報(bào)、遲報(bào)和報(bào)警設(shè)備未及時(shí)開通造成的。為此，建立城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)，把每個(gè)建筑物的消防系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，具有十分重要的意義，網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控管理也是消防發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前的城市消防工作主要還是以單位為基礎(chǔ)，獨(dú)立自成系統(tǒng)，這種模式在規(guī)模較小的城市中還是比較適合。然而隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，這種分散式的系統(tǒng)就顯示其局限性。第一，分散的系統(tǒng)不易于集中管理。作為城市消防的管理者必須深入每一個(gè)單位實(shí)地調(diào)查消防工作，難免漏管失控。第二，信息不能及時(shí)反饋。對(duì)于被檢查單位的現(xiàn)場(chǎng)情況、整改情況不能及時(shí)得到信息。第三，作為消防基層單位，由于層次參差不齊，重視程度不同等原因，當(dāng)災(zāi)情降臨時(shí)也可能不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以致火勢(shì)蔓延。

　　現(xiàn)實(shí)狀況要求現(xiàn)代化城市消防必須形成一張無所不在的安全防范網(wǎng)，它時(shí)刻監(jiān)視著城市的每一個(gè)角落，可以及時(shí)了解當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場(chǎng)情況，當(dāng)有重大異常情況發(fā)生時(shí)，立即以醒目的方式向監(jiān)控者報(bào)告。同時(shí)它也是城市消防狀況的資料庫，可以隨時(shí)查詢下轄管區(qū)的資料信息，并備案存儲(chǔ)。現(xiàn)代科技的發(fā)展為這種要求提供了充分的技術(shù)保障。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)與人們的生活聯(lián)系越來越緊密。互聯(lián)網(wǎng)不僅為人們提供了浩如煙海的網(wǎng)絡(luò)信息資源，成為人們了解世界的窗口，而且將互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的工作模式結(jié)合，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)快速、信息共享的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提高現(xiàn)有的工作效率增強(qiáng)職能部門的管理將起到重要的作用。

　　1 系統(tǒng)組成

　　建設(shè)城市互聯(lián)網(wǎng)消防監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程。由于它涉及城市的各個(gè)單位、消防管理部門以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供商，因此它是一個(gè)復(fù)雜的工程。然而一旦它運(yùn)轉(zhuǎn)起來，帶來的社會(huì)效益無疑是巨大的，圖1為城市消防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

　　作為互聯(lián)消防監(jiān)控系統(tǒng)的基石是分散的各個(gè)單位消防監(jiān)控室，它既是消防信息的提供者又是受益者。每個(gè)單位負(fù)責(zé)本單位的消防信息的收集，報(bào)警系統(tǒng)的維護(hù)以及具體狀況的處理。這一部分是最基本的，同時(shí)也是最重要的。如果這部分報(bào)警系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，信息的收集將無從談起，更不用說監(jiān)控者的監(jiān)控。只有單位的報(bào)警系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)監(jiān)視狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期火災(zāi)隱患，一方面可以及時(shí)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(jiān)控者反映，由城市監(jiān)控中心及時(shí)處理，以免釀成大禍。這一點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)生活中具有重要的實(shí)際作用，可以說這種雙重城市消防保險(xiǎn)可以預(yù)防許多火災(zāi)隱患，城市消防監(jiān)控中心一般設(shè)在消防大隊(duì)里，作為火災(zāi)發(fā)生前的最后一道保險(xiǎn)，它的作用也是非常重要的。因?yàn)閷?shí)際生活中由于種種原因并非每個(gè)單位都能完全落實(shí)值班制度，在這種狀態(tài)下這個(gè)城市的某個(gè)角落就處于失控的危險(xiǎn)，一旦有險(xiǎn)情往往災(zāi)禍?zhǔn)遣豢杀苊獾?。而如果建立了城市消防?shù)字監(jiān)控網(wǎng)，當(dāng)值班者發(fā)現(xiàn)某處異常情況，首先通知當(dāng)?shù)刂蛋嗾撸?dāng)災(zāi)情有不斷升級(jí)的跡象時(shí)，即可當(dāng)機(jī)立斷通知消防部門趕赴現(xiàn)場(chǎng)。在平時(shí)這里也是全市消防資料的所在，各個(gè)部門的歷史狀況，重點(diǎn)部門信息，單位信息可以在需要時(shí)及時(shí)查詢。作為連接單位與城市消防監(jiān)控中心之間橋梁的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一般由當(dāng)?shù)氐碾娦挪块T提供，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的普及以及不斷的技術(shù)升級(jí)比如寬帶網(wǎng)絡(luò)、光纖、綜合信息網(wǎng)絡(luò)等，信息接入將越來越容易。

　　各個(gè)單位的消防監(jiān)控室是系統(tǒng)組成的關(guān)鍵，是系統(tǒng)的中樞，主要由分布在探測(cè)控制現(xiàn)場(chǎng)的智能型火災(zāi)探測(cè)器、控制模塊和消防監(jiān)控室的火災(zāi)報(bào)警控制器等組成。智能型火災(zāi)探測(cè)器通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的煙霧濃度和溫度的探測(cè)，將其變?yōu)殡娦盘?hào)，并做相應(yīng)的處理，然后將數(shù)據(jù)傳送給火災(zāi)報(bào)警控制器;火災(zāi)報(bào)警控制器接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和判斷，確定火災(zāi)存在與否。若處理的結(jié)果為火警狀態(tài)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并啟動(dòng)相應(yīng)的控制模塊，如啟動(dòng)消防泵、風(fēng)機(jī)等，目前市場(chǎng)上比較流行的智能化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)主要由秦皇島海灣公司和科大創(chuàng)新公司生產(chǎn)。

　　城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)采用了無極性的總線傳輸方式，微功耗設(shè)計(jì)，專用柔性地址編解碼尋址等先進(jìn)技術(shù)，先進(jìn)的系統(tǒng)組網(wǎng)方式和通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)路由器組網(wǎng)容量可達(dá)任意節(jié)點(diǎn)，并可將不同廠家的系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò)。能夠完成對(duì)外界環(huán)境參數(shù)變化的補(bǔ)償，存儲(chǔ)環(huán)境參數(shù)變化的特征曲線，極大提高了整個(gè)系統(tǒng)探測(cè)火災(zāi)的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性。城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)作為市場(chǎng)上的升級(jí)換代產(chǎn)品，可以很好地完成現(xiàn)有的系統(tǒng)改造和新建筑的設(shè)計(jì)安裝，有著廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，比當(dāng)前的各種火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　同時(shí)控制器網(wǎng)絡(luò)接口模塊也是連接火災(zāi)報(bào)警控制器和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分，目前的大多數(shù)消防企業(yè)所生產(chǎn)的火災(zāi)報(bào)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(zāi)報(bào)警控制器向外界提供數(shù)據(jù)接口的絕大部分。城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)采用集中智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或分布智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可在這兩種系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成，特殊之處是將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警控制器，使控制器之間能夠通過Ethemet及TokenRing，Token Bus等通信協(xié)議，以及專用通信線或總線(RS 232，RS 422，RS 485)交換數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)層次功能設(shè)定、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用管理和網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)等功能。這樣再配以分布智能數(shù)據(jù)處理方式，就能適應(yīng)高性能火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要，為城市消防數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)并滿足未來發(fā)展需要，并通過TCP/IP這種主流網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議加軟件接口的方式實(shí)現(xiàn)不同的消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和互操作性，這是一種比較完美的解決方案。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的智能型接口轉(zhuǎn)換器，即將RS 232，RS 485和CAN總線接口作為一個(gè)端口，而將TCP/IP和Modem接口作為另一個(gè)端口，實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)的接口轉(zhuǎn)換功能(如圖2所示)。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　以上只是粗略地概述了城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其硬件環(huán)境。具體完成這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同樣重要的是其軟件環(huán)境，構(gòu)成這樣的系統(tǒng)將采用流行的客戶機(jī)――服務(wù)機(jī)體系。單位端作為服務(wù)機(jī)是信息的提供者，監(jiān)控者作為客戶機(jī)是信息的采集者。監(jiān)控者可定時(shí)向服務(wù)機(jī)發(fā)送請(qǐng)求信息命令，服務(wù)機(jī)接收到命令后將本單位信息依據(jù)等級(jí)狀況向監(jiān)控者反映，譬如當(dāng)只有一個(gè)探測(cè)器報(bào)警時(shí)向客戶機(jī)發(fā)送低等級(jí)預(yù)報(bào)，而當(dāng)有多個(gè)探測(cè)器報(bào)警時(shí)發(fā)送高等級(jí)預(yù)報(bào)。這樣可以防止某個(gè)探測(cè)器發(fā)生誤報(bào)，引起不必要的動(dòng)作，同時(shí)作為城市消防監(jiān)控中心也可根據(jù)預(yù)報(bào)的等級(jí)程度對(duì)于重點(diǎn)部門加以重點(diǎn)監(jiān)控，例如當(dāng)某個(gè)單位有多個(gè)探測(cè)器發(fā)出警報(bào)時(shí)對(duì)于該地點(diǎn)可增加巡檢次數(shù)。

　　圖3是服務(wù)器和客戶程序的框架結(jié)構(gòu)示意圖。

　　服務(wù)器端的巡檢模塊一般通過計(jì)算機(jī)的RS 232口與報(bào)警控制器相連，報(bào)警控制器具體負(fù)責(zé)本單位的所有探測(cè)器的檢測(cè)，一旦發(fā)生異常情況由顯示模塊在計(jì)算機(jī)屏幕上指示其具體位置，同時(shí)記入本地資料庫中。

　　聯(lián)動(dòng)模塊可設(shè)定為自動(dòng)和手動(dòng)兩種。自動(dòng)模式下當(dāng)異常情況滿足預(yù)先設(shè)定條件時(shí)，經(jīng)過延時(shí)可自動(dòng)啟動(dòng)響應(yīng)設(shè)備譬如警鈴、噴淋泵等。

　　資料查詢摸塊可以對(duì)原有的報(bào)警記錄進(jìn)行查詢，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也可進(jìn)行查詢，做到心中有數(shù)。

　　通信模塊負(fù)責(zé)與城市消防監(jiān)控中心的通信，當(dāng)城市消防監(jiān)控中心發(fā)來查詢命令時(shí)，可將本地狀況向監(jiān)控者反映，同時(shí)一旦發(fā)生異常情況也可依據(jù)等級(jí)程度自動(dòng)向監(jiān)控者反映，以免當(dāng)無人值班時(shí)發(fā)生情況遺漏。

　　客戶端的通信模塊平時(shí)可自動(dòng)向各個(gè)單位發(fā)送巡檢命令，了解當(dāng)?shù)貭顩r，考慮到覆蓋面較大，巡檢周期較長(zhǎng)，因此也應(yīng)同時(shí)能快速響應(yīng)服務(wù)器主動(dòng)發(fā)送來的信息。

　　城市圖形顯示模塊可以顯示整個(gè)城市的平面圖，并且可以漫游，放大，自動(dòng)定位等。當(dāng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)可以自動(dòng)找到出事地點(diǎn)，自動(dòng)定位放大，并以醒目的方式向監(jiān)控者顯示，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫中查找相應(yīng)單位的資料信息提供給監(jiān)控者，以利監(jiān)控者采取行動(dòng)。

　　數(shù)據(jù)庫操作模塊負(fù)責(zé)各個(gè)單位的信息存儲(chǔ)、查詢、更新等操作。由于其規(guī)摸一般較大，而且在異常情況出現(xiàn)時(shí)應(yīng)能快速查找相應(yīng)資料，所以一般采用比較大型的數(shù)據(jù)庫如SQL Server，Orcale，Power Builder等。作為服務(wù)機(jī)上的數(shù)據(jù)庫一般規(guī)模較小，可以考慮直接用文件存儲(chǔ)或者Foxpro，Mysol，Accsess等。

　　智能型火災(zāi)報(bào)警控制器的軟件主要由主程序，串行中斷服務(wù)程序，定時(shí)器中斷服務(wù)程序等組成。鍵盤信息的讀取采用查詢方式，當(dāng)有鍵盤輸入時(shí)，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理。定時(shí)器中斷服務(wù)程序主要完成探測(cè)數(shù)據(jù)的顯示、更新。串行口中斷服務(wù)程序主要用于同樓層顯示器的通信。在軟件設(shè)計(jì)中當(dāng)需要判斷探測(cè)器探測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)狀況時(shí)，還采取了諸如取算術(shù)平均數(shù)等濾波算法對(duì)干擾等異常信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

　　以上介紹的城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)筆者已經(jīng)在小范圍局域網(wǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，并取得了滿意的效果。程序架構(gòu)采用的就是客戶/服務(wù)機(jī)，客戶、服務(wù)機(jī)均用Visual c++ 7.0實(shí)現(xiàn)，客戶機(jī)與服務(wù)機(jī)之間通信采用TCP/IP協(xié)議，利用socket套接字進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。數(shù)據(jù)庫服務(wù)機(jī)端采用Access，客戶機(jī)端采用SQL Server 8.0，客戶機(jī)操作系統(tǒng)為Windows NT，服務(wù)機(jī)操作系統(tǒng)為Windows XP。

　　3 結(jié) 語

　　城市消防是一個(gè)古老而又年輕的事業(yè)，隨著時(shí)代的發(fā)展不斷賦予其新的活力與內(nèi)容，將互聯(lián)網(wǎng)與消防技術(shù)相結(jié)合，對(duì)于減少城市火災(zāi)隱患，提高城市消防安全水平有著重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。但要想從根本上解決我國(guó)消防系統(tǒng)的落后狀況，在加強(qiáng)城市建設(shè)管理，增加消防現(xiàn)代化設(shè)備投入的同時(shí)，更重要是用科技含量高、反應(yīng)速度快的“城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)”，使之能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控整個(gè)城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的運(yùn)行情況，并能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)科學(xué)地分析周邊的地理環(huán)境、水源等情況，將火災(zāi)的隱患消滅在萌芽狀態(tài)。“城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)”的應(yīng)用可以加強(qiáng)對(duì)聯(lián)網(wǎng)單位值班人員的管理，加強(qiáng)對(duì)在役的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的管理，促進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)廠家技術(shù)不斷更新及發(fā)展。