[發明專利]基于NB?IoT技術的火災救援現場監測系統

在審

• 申請號: 201711088833.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107909761A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 何怡剛;方坤;畢然;李晨晨;李兵;佐磊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;G08B25/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 黃美玲,寧星耀

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體是涉及一種基于NB-IoT技術的火災救援現場監測系統。

背景技術

當今生活中，火災的案例時有發生，而火場環境是多變的，尤其是室內火場可能充斥有毒氣體、可燃氣體、大量煙霧顆粒和粉塵，造成中毒和爆炸的二次事故，對被困人員和消防員造成巨大的人身傷害。如何實時監測火災救援現場的環境信息和消防員的位置信息，以便實施火場控制和救援，降低救援風險，保障被困人員和消防員的人身安全是至關重要的問題。火場所在位置具有不確定性，快速地對火災救援現場進行火場環境的實時監測成為一個難點。

申請號為201610957627.5，公開號為106373318A的《基于LoRa技術的火災防控系統》中傳感單元采用LoRa通信方式，需要在火災現場附近架設LoRa基站，傳感單元需要提前布置在火場中，未布置傳感單元的火場不能被監測到，遠遠無法滿足對火災救援現場環境的實時監測的要求。

NB-IoT技術作為一種新興技術，自2015年提出以來，被應用于智能停車場、智能家居、遠程抄表、智慧路燈等領域。申請號為201620658006.2，公開號為206147896U的《一種基于NB-IoT蜂窩物聯網技術的智能建筑監測報警系統》中采用NB-IoT技術，需要提前布置傳感單元，對建筑內部環境進行監測，預防火災等其他災難的發生，未布置傳感單元的火場不能被監測到，監測到的數據量對于火場監測來說參考意義不大，遠遠無法滿足對火災救援現場環境的實時監測的要求。

發明內容

本發明所要解決的問題是，克服上述背景技術的不足，滿足通信距離遠、抗干擾能力強、功耗低、成本低、便于攜帶、時延不敏感和實時監測的要求，提供一種基于NB-IoT技術的火災救援現場監測系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于NB-IoT技術的火災救援現場監測系統,包括NB-IoT傳感單元、NB-IoT基站、NB-IoT核心網、監測服務器和遠程監測中心，NB-IoT傳感單元和NB-IoT基站連接，NB-IoT基站通過NB-IoT核心網和監測服務器連接，監測服務器和遠程監測中心連接；所述NB-IoT傳感單元被消防員攜帶進火災救援現場，用于完成火災救援現場環境和消防員位置的數據信息的采集、緩存、預處理及傳輸，并將傳感信息原始數據打包無線傳輸至NB-IoT基站；所述NB-IoT基站接收對應的NB-IoT傳感單元發送的原始數據包，根據TCP/IP協議將原始數據包打包成符合以太網標準的數據格式，并通過NB-IoT核心網與監測服務器連接；所述監測服務器與NB-IoT核心網通過以太網連接，接收被傳輸到NB-IoT核心網的TCP/IP數據包，并對數據包進行處理、分析和存儲，供遠程監測中心訪問數據。遠程監測中心為一組與服務器相連的計算機，實時通過互聯網訪問監測服務器中的數據。監測者可以通過遠程監測中心獲取火災救援現場環境和消防員位置的實時信息，并將火場環境信息和消防員的位置信息實時反饋給火場中的消防員。

進一步，所述NB-IoT傳感單元和NB-IoT基站之間采用NB-IoT無線空口協議棧通過NB-IoT無線廣域蜂窩物聯網的方式無線通訊；所述NB-IoT基站和NB-IoT核心網通過TCP/IP協議技術無線通訊；所述NB-IoT核心網和監測服務器、監測服務器和遠程監測中心通過相關計算機網絡協議通訊。

進一步，所述NB-IoT傳感單元包括GPS模塊、煙霧顆粒度采集器、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、NH₃（氨氣）傳感器、SO₂（二氧化硫）傳感器、CO（一氧化碳）傳感器、MCU、NB-IoT模塊和系統電源。GPS模塊與MCU連接；煙霧顆粒度采集器與MCU連接；溫濕度傳感器與MCU連接；可燃氣體傳感器與MCU連接；NH₃傳感器與MCU連接；SO₂傳感器與MCU連接；CO傳感器與MCU連接；MCU與NB-IoT模塊連接。GPS模塊、煙霧顆粒度采集器、溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、NH₃傳感器、SO₂傳感器、CO傳感器、MCU以及NB-IoT模塊均與系統電源連接。

所述GPS模塊，通過URAT串口和MCU進行通信，將測得的消防員位置數據傳輸給MCU，接收來自MCU的控制命令；

所述煙霧顆粒度采集器，通過URAT串口和MCU進行通信，將測得的煙霧顆粒濃度數據傳輸給MCU，接收來自MCU的控制命令；