物聯網火災報警聯動控制系統的設計與應用（一）
摘要: 闡述了物聯網火災自動報警系統的組成，並根據實際應用案例，進行了物聯網火災報警系統的測試，探討了物聯網火災報警系統的實際應用。
關鍵字: 物聯網 火災報警 聯動控制 設計 應用
一、前言
近年來，伴隨著城市功能區佈局日益完善，建築群大量湧現，導致火災的發生給人民生命、財產以及生產，帶來的損失越來越大，尤其是在城市功能區密集區域，火災的發生將造成不可估量的後果。
因此，對於城市人口密集區域，如商業綜合體、居民區以及辦公樓等區域，設置火災自動報警裝置是避免火災發生的基本保障。目前，對於火災災情的預警主要通過火災探測器，
常用的有線火災自動報警裝置，往往與其他設備的聯動性較差，對於火災災情的探測也相對較弱，而借助於物聯網的火災自動報警裝置，能夠高效地實現火災的探測報警以及與消防設備的聯動，是未來智慧消防的發展方向。
二、概述
物聯網（Internet of Things），是以感知為目的，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網路。其突出特徵是通過各種感知方式來獲取物理世界的各種資訊，結合互聯網、移動通信網等進行資訊的傳遞與交互，在採用智慧計算技術對資訊進行分析處理，從而提升人們對物質世界的感知能力，實現智慧化的決策和控制。
儘管關於物聯網的定義眾說紛紜，但是對於物聯網應該具備的全面感知、可靠傳送、智慧處理這三大特徵，
所謂全面感知是指利用RFID、感測器等手段隨時隨地獲取物體的資訊；而可靠傳送是指通過各種電信網路與互聯網的融合，將物體的資訊即時準確地傳遞出去；智慧處理則是指利用雲計算，模糊識別等各種智慧計算技術，對海量的資料和資訊進行分析和處理，對物體實施智慧化的控制。
物聯網架構分為 3 層：感知層、傳輸層和應用層，
物聯網基本架構
（1）感知層
感知層在物聯網中，就如同人的感覺器官對人體系統的作用，用來感知外界環境的溫度、濕度、壓強、光照、氣壓、受力情況等資訊，通過採集這些資訊來識別物體。
感知層包括感測器、RFID、EPC等資料獲取設備，也包括在資料傳送到接入閘道之前的小型資料處理設備和感測器網路。
感知層主要實現物理世界資訊的採集、自動識別和智慧控制。因而感知層是物聯網發展的關鍵環節和基礎部分。作為物聯網應用和發展的基礎，感知層涉及的主要技術包括RFID技術、傳感技術和控制技術、短距離無線通訊技術以及對應的RFID天線閱讀器研究、感測器材料技術、短距離無線通訊協定、晶片開發和智慧感測器節點等。
作為一種比較廉價實用的技術，一維條碼和二維條碼在今後一段時間還會在各個行業中得到一定應用。然而，條碼表示的資訊是有限的，而且在使用過程中需要用掃描器以一定的方向近距離地進行掃描，這對於未來物聯網中動態、快讀、大資料量以及有一定距離要求的資料獲取、自動身份識別等有很大的限制，因此基於無線技術的射頻標籤（RFID）將會發揮越來越重要的作用。
感測器作為一種有效的資料獲取設備，在物聯網感知層中扮演了重要角色。現在感測器的種類不斷增多，出現了智慧化感測器、小型化感測器、多功能感測器等新技術感測器。基於感測器而建的感測器網路也是目前物聯網發展的一個大方向。
（2）傳輸層
傳輸層相當於人的神經系統。神經系統將感覺器官獲得的資訊傳遞到大腦進行處理，傳輸層將感知層獲取的各種不同資訊傳遞到處理中心進行處理。目前物聯網傳輸層都是基於現有的通信網和互聯網建立的，包括各種無線、有線閘道、接入網和核心網，主要實現感知層資料和控制資訊的雙向傳遞、路由和控制。通過對有線傳輸系統和無線傳輸系統的綜合使用，結合 6LoWPAN、ZigBee、Bluetooth、UWB 等技術實現以資料為中心的資料管理和處理，也就是實現對資料的存儲、查詢、挖掘、分析以及針對不同應用的資料決策和分析。
物聯網傳輸層技術主要是基於通信網和互聯網的傳輸技術，傳輸方式分有線傳輸和無線傳輸。這兩種通信方式對物聯網產業來說處於同等重要、互相補充的作用。有線通信技術可分為中、長距離（WAN)的廣域網路絡（包括 PSTN, ADSL 和 HFC 數位電視 Cable等），短距離的現場匯流排（Field Bus，也包括電力線載波等技術）。無線通訊也可分為長距離的無線廣域網路（WWAN），中、短距離的無線局域網（WLAN )，超短距離的 WPAN（Wireless Personal Area Network，無線個域網）。
傳感網主要由WLAN或WPAN 技術作為支撐，結合感測器。“感測器”和“傳感網”二合一的 RFID的傳輸部分也是屬於WPAN 或 WLAN。
移動通信經歷了1G、2G、3G、4G時代，各自的代表性技術為 GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 等，這些技術在物聯網中被廣泛應用。
（3）應用層
物聯網把周圍世界中的人和物都聯繫在網路中，應用涉及面廣，包括家居、醫療、城市、環保、交通、農業、物流、公共安全等方面。物聯網應用涉及行業眾多，涵蓋面寬泛，總體可分為身份相關應用、資訊彙聚型應用、協同感知類應用和泛在服務應用。
物聯網通過人工智慧、中介軟體、雲計算等技術，為不同行業提供應用方案。
腦科學與雲計算-大資料-互聯網
2.1.2 物聯網技術
物聯網的發展離不開相關技術的發展，技術的發展是物聯網發展的重要基礎和保障。感知層是物聯網發展的關鍵環節和基礎部分。感知層涉及的主要技術包括資源定址與EPC技術、RFID技術、傳感技術、無線傳感網技術等。EPC技術解決物品的編碼標準問題，使得所有物聯網中的物體都有統一的ID。RFID技術解決物品標識問題，可以快速識別物體，並獲取其屬性資訊。感測器完成的任務是感知資訊的採集。無線感測器網路完成了資訊的獲取和上傳，實現無線短距離通信。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統來說，其中EPC和RFID這兩項技術可以實現對物聯網火災自動報警聯動控制系統中的底層設備資訊進行快速的掃描讀取，方便對每個設備進行管理。通過這些技術，實現物聯網火災自動報警聯動控制系統底層設備的標識與感知，為之後的應用和發展提供基礎。
物聯網傳輸層可分為彙聚網、接入網和承載網三個部分。彙聚網的關鍵技術是短距離通信技術，如ZigBee、藍牙和UWB等技術。接入網主要採用6LoWPAN、M2M及全IP融合架構來實現感知資料從彙聚網到承載網的接入。承載網主要是指各種核心承載網路，如 GSM、GPRS、WiMax、3G/4G、WLAN、三網融合等。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統來講，通過彙聚網的短距離通信技術將底層設備的資訊收集，並通過接入網的M2M及全IP融合架構實現資料接入到承載網，最後由GSM、GPRS、3G/4G、WLAN等各種核心承載網技術將資料送到物聯網的應用層。
物聯網應用層的關鍵技術包括了中介軟體技術、物件名稱解析服務、嵌入式智慧、雲計算、物聯網業務平臺等技術。物聯網中介軟體處於物聯網的集成伺服器端和感知層、傳輸層的嵌人式設備中，對感知資料進行校對、過濾、彙集，有效地減少發送到應用程式的資料的冗餘度，在物聯網中起著很重要的作用。物件名稱解析服務是聯繫前臺中介軟體軟體和後臺伺服器的網路樞紐，將EPC關聯到這些物品相關的物聯網資源。雲計算技術是構建物聯網運營平臺的關鍵技術，雲計算是基於網路將計算任務分佈在大量計算機構成的資源上，使使用者能夠借助網路按需獲取計算力、存儲空間和資訊服務。物聯網業務平臺主要針對物聯網不同業務，研究其系統模型、體系架構等關鍵技術。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統而言，其中的物聯網業務平臺是其實現火災自動報警聯動控制服務的基礎，而雲計算則為物聯網火災自動報警聯動控制業務平臺提供強大的資料保障。
火災自動報警聯動控制系統是為維護公共安全，綜合運用現代科學技術，以應對危害社會安全的各類火災事件而構建的技術防範系統或保障體系。內容包括火災自動報警系統、聯動控制系統和應急聯動系統等。（待續）
雲計算
作為一種比較廉價實用的技術，一維條碼和二維條碼在今後一段時間還會在各個行業中得到一定應用。然而，條碼表示的資訊是有限的，而且在使用過程中需要用掃描器以一定的方向近距離地進行掃描，這對於未來物聯網中動態、快讀、大資料量以及有一定距離要求的資料獲取、自動身份識別等有很大的限制，因此基於無線技術的射頻標籤（RFID）將會發揮越來越重要的作用。
感測器作為一種有效的資料獲取設備，在物聯網感知層中扮演了重要角色。現在感測器的種類不斷增多，出現了智慧化感測器、小型化感測器、多功能感測器等新技術感測器。基於感測器而建的感測器網路也是目前物聯網發展的一個大方向。
（2）傳輸層
傳輸層相當於人的神經系統。神經系統將感覺器官獲得的資訊傳遞到大腦進行處理，傳輸層將感知層獲取的各種不同資訊傳遞到處理中心進行處理。目前物聯網傳輸層都是基於現有的通信網和互聯網建立的，包括各種無線、有線閘道、接入網和核心網，主要實現感知層資料和控制資訊的雙向傳遞、路由和控制。通過對有線傳輸系統和無線傳輸系統的綜合使用，結合 6LoWPAN、ZigBee、Bluetooth、UWB 等技術實現以資料為中心的資料管理和處理，也就是實現對資料的存儲、查詢、挖掘、分析以及針對不同應用的資料決策和分析。
物聯網傳輸層技術主要是基於通信網和互聯網的傳輸技術，傳輸方式分有線傳輸和無線傳輸。這兩種通信方式對物聯網產業來說處於同等重要、互相補充的作用。有線通信技術可分為中、長距離（WAN)的廣域網路絡（包括 PSTN, ADSL 和 HFC 數位電視 Cable等），短距離的現場匯流排（Field Bus，也包括電力線載波等技術）。無線通訊也可分為長距離的無線廣域網路（WWAN），中、短距離的無線局域網（WLAN )，超短距離的 WPAN（Wireless Personal Area Network，無線個域網）。
傳感網主要由WLAN或WPAN 技術作為支撐，結合感測器。“感測器”和“傳感網”二合一的 RFID的傳輸部分也是屬於WPAN 或 WLAN。
移動通信經歷了1G、2G、3G、4G時代，各自的代表性技術為 GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 等，這些技術在物聯網中被廣泛應用。
（3）應用層
物聯網把周圍世界中的人和物都聯繫在網路中，應用涉及面廣，包括家居、醫療、城市、環保、交通、農業、物流、公共安全等方面。物聯網應用涉及行業眾多，涵蓋面寬泛，總體可分為身份相關應用、資訊彙聚型應用、協同感知類應用和泛在服務應用。
物聯網通過人工智慧、中介軟體、雲計算等技術，為不同行業提供應用方案。
腦科學與雲計算-大資料-互聯網
2.1.2 物聯網技術
物聯網的發展離不開相關技術的發展，技術的發展是物聯網發展的重要基礎和保障。感知層是物聯網發展的關鍵環節和基礎部分。感知層涉及的主要技術包括資源定址與EPC技術、RFID技術、傳感技術、無線傳感網技術等。EPC技術解決物品的編碼標準問題，使得所有物聯網中的物體都有統一的ID。RFID技術解決物品標識問題，可以快速識別物體，並獲取其屬性資訊。感測器完成的任務是感知資訊的採集。無線感測器網路完成了資訊的獲取和上傳，實現無線短距離通信。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統來說，其中EPC和RFID這兩項技術可以實現對物聯網火災自動報警聯動控制系統中的底層設備資訊進行快速的掃描讀取，方便對每個設備進行管理。通過這些技術，實現物聯網火災自動報警聯動控制系統底層設備的標識與感知，為之後的應用和發展提供基礎。
物聯網傳輸層可分為彙聚網、接入網和承載網三個部分。彙聚網的關鍵技術是短距離通信技術，如ZigBee、藍牙和UWB等技術。接入網主要採用6LoWPAN、M2M及全IP融合架構來實現感知資料從彙聚網到承載網的接入。承載網主要是指各種核心承載網路，如 GSM、GPRS、WiMax、3G/4G、WLAN、三網融合等。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統來講，通過彙聚網的短距離通信技術將底層設備的資訊收集，並通過接入網的M2M及全IP融合架構實現資料接入到承載網，最後由GSM、GPRS、3G/4G、WLAN等各種核心承載網技術將資料送到物聯網的應用層。
物聯網應用層的關鍵技術包括了中介軟體技術、物件名稱解析服務、嵌入式智慧、雲計算、物聯網業務平臺等技術。物聯網中介軟體處於物聯網的集成伺服器端和感知層、傳輸層的嵌人式設備中，對感知資料進行校對、過濾、彙集，有效地減少發送到應用程式的資料的冗餘度，在物聯網中起著很重要的作用。物件名稱解析服務是聯繫前臺中介軟體軟體和後臺伺服器的網路樞紐，將EPC關聯到這些物品相關的物聯網資源。雲計算技術是構建物聯網運營平臺的關鍵技術，雲計算是基於網路將計算任務分佈在大量計算機構成的資源上，使使用者能夠借助網路按需獲取計算力、存儲空間和資訊服務。物聯網業務平臺主要針對物聯網不同業務，研究其系統模型、體系架構等關鍵技術。
對於物聯網火災自動報警聯動控制系統而言，其中的物聯網業務平臺是其實現火災自動報警聯動控制服務的基礎，而雲計算則為物聯網火災自動報警聯動控制業務平臺提供強大的資料保障。
火災自動報警聯動控制系統是為維護公共安全，綜合運用現代科學技術，以應對危害社會安全的各類火災事件而構建的技術防範系統或保障體系。內容包括火災自動報警系統、聯動控制系統和應急聯動系統等。（待續）
雲計算