基于NB-IoT的智能烟感系统

刘思彤，刘平山，黄志国，石瑞正，覃瑞秋，邹国龙

（桂林电子科技大学商学院，广西桂林，541010）

1 系统总体设计

本文基于NB-IoT智能烟感消防系统的主要技术路线主要按照云、管、端的系统架构来建设，方案包括终端层、网络层、云平台、应用层和服务层等几个层面，通过物联网、云计算、大数据等技术将各个层面整合统一为有机的整体。终端设备集成NB-IoT标准模组，与NB-IoT基站连接，实现通讯，智能终端通过NB-IoT基站将信息上传给云平台，云平台将相关消防信息发送给相应人员[1]。系统工作流程如图1所示。

图1 智能烟感系统工作流程

2 web云平台端

该Web系统将接入系统的烟感设备进行统一管理，具有烟感报警管理、实时烟感数据监控、地图显示烟感分布、建筑管理、人员管理等功能。该Web系统的主要用户是小区、学校、出租屋、酒店、医院等人员密集场所。本文中所提出的Web系统平台就是用于管理NB-IoT型的烟感设备。该Web系统属于B/S（浏览器/服务器）架构，Web页面运行在电脑浏览器上。在开发的过程中使用了Web前后端分离开发的方案，通过前端和后端的工程分离、代码分离、服务器分离等方式充分进行了前后端的解耦，能更好的实现系统的功能。

图2 web云平台端系统架构

Web与云平台结合，实现了烟感设备的管理、烟感设备地图、单位人员管理、单位建筑管理这四大功能模块。其中烟感设备管理包括烟感基本信息管理、烟感上传数据查看，将分布在各建筑的烟感的位置显示到百度地图上，用户可以点击地图上的烟感查看设备信息。该Web系统的核心功能是将真实的烟感设备的传感器探测的数据通过各种途径上传到Web平台页面进行显示。当有烟感设备发出报警时Web平台也会有相应的提示，以便让用户进行处理，判断烟感是误报还是真实火警。Web系统中使用了饼图和横向直方图来表示烟感状态分布和烟感建筑分布，直观的反应所有的烟感数据。

该Web系统作为基于NB-IoT技术的烟感的接入平台，使用了相关物联网通信协议，例如使用CoAP协议进行烟感数据传输，CoAP作为受限制的应用协议，传输的数据报文比HTTP协议的报文小的多，而且功能不比HTTP少和强大，毕竟CoAP是针对物联网设备开发的，有极强的适用性。

Web系统用到了前端的AJAX、百度地图插件、Materialize框架等技术，并且把它们较好的结合在了一起。而Web系统的后端使用了较为成熟的SSM框架技术，包括SpringMVC、Spring、MyBatis等主要框架，也使用了单元测试Juint、日志slf4j、json转换工具、字符串工具类、druid数据库连接池、文件上传工具commons-fileupload、MD5加密工具类等jar依赖包。

3 移动APP端

移动端APP，是指能够在手机等移动端设备中可以运行的软件。通过移动端APP进行烟感设备的管理，可减少了设备的人员管理成本。使用“智慧消防”系统的用户大多具备使用智能手机的能力，因此降低了设备的普及和推广成本。本文使用Vue作为前端开发框架，搭配VantUI组件，实现前端界面的构建和还原。后端用Sequelize实现数据库版本控制，配合Express与mysql搭建后端服务器。使用 Web APP开发，大大节约了开发成本，通过Hbuildx 打包，不仅可以打包出能在在Android系统上使用的APP，同时也可以通过申请iOS开发者证书，在使用同一套源码的前提下打包出能在iOS系统上运行的APP。

移动APP端完成以下功能：用户的注册和登录、数据的安全校验、警情推送、设备添加与删除、设备管理、警情反馈和统计管理相关模块，本系统能够满足用户的基本需求，完成基本的业务流程。

移动APP可使用烟感设备的添加功能，保证用户在按照指定的编码和设备密钥录入信息后，系统便能够给当前用户提供该设备的数据展示、分析和警报提示灯功能。移动APP警情推送功能确保了用户能够远程获取设备异常时的响应，当智能烟感发送预警或状态异常时，用户在使用APP的期间，同步获取到异常通知，及时做出紧急措施或进入警备状态，降低火灾的损失扩大。当用户得知设备出现异常或报警后，可以通过警情反馈，并留下处理记录，在解决问题后，还可以进行烟感报警的远程消音。设备分类不仅可以从烟感的使用场所进行区分管理，也可以通过自身绑定的所有设备的不同状态进行区分管理。对于绑定是设备，APP也能提供展示功能，让用户实时获取设备的参数信息，便于用户在非警报状态下也能轻松管理自己安装的所有设备。为了满足大规模使用烟感设备的用户的需求，系统提供了数据分析统计功能，包括状态统计和电量统计。

移动App的主要用户是智能烟感使用单位的职工，使用单位主要有企事业单位用户，如酒店、学校或博物馆、图书馆等。用户通过该移动APP可以对相关场所实现实时监控，并进行报警处理。

用户通过注册账号，购买使用烟感设备后，获取设备编码和密钥，在智能烟感App上绑定相应的烟感，绑定的过程中需要输入自己对应的信息，以便后续管理。再绑定完成后，用户可以通过对自己安装的烟感的地区分类，进行相应的管理操作。并且在烟感发生警报后，及时获取到报警信息，查看报警烟感的相关参数。对于发生报警的设备，用户可以前往设备地点，他对现场状况进行处理后，根据处理情况，进行警情反馈，对于误报的警情，用户可以一键反馈，对后台发出相应的误报反馈。面对现场火灾无法控制或处理的情况，用户也可以进行相应反馈，且在后续的反馈过程中可以看到上一次的反馈信息。后台保留所有反馈记录。具体的反馈内容可以包含文字信息和不超过3张现场图片和1个现场视频。用户的所有操作都需要通过安全校验，保证数据的安全性[2-3]。

对于企业来说，智能烟感移动APP能够大大提高设备的管控效率，从而增加烟感的用户数量。而且APP能够有效降低管理成本，同时提供数据分析，推动业务发展，为公司带来较高的经济效益。

4 结语

本文设计了一个基于NB-IoT的智能烟感系统，依托云平台，设计web云平台端，联结智能烟感与用户。利用移动APP端实时准确地把消防信息发送给相关人员，实现新一代的智慧消防，通过实际应用,系统运行稳定可靠,拥有良好的市场前景与应用前景[4]。