消防系统分布式网络通信技术研究

　　摘要：为了全面提升消防系统的应用实效性，需要对信号采集技术、现代通信技术等内容进行整合，以更加合理的分布式网络通信体系，维持自动报警监测系统应用的规范性，完成组网方案设置工作，实现社会效益和安全效益的和谐统一。本文分析了消防系统分布式网络通信的关键技术，并从整体架构、网络拓扑结构、无线通信方式和工作流程等方面对通信技术体系展开讨论。

　　伴随着市场经济的不断发展和进步，各类建筑也在增多，要打造安全的建筑环境，就要匹配完善的消防系统并提升专业水平，实现火灾自动报警、消防设备日常检测的规范化控制目标。

　　1. 消防系统分布式网络通信关键技术

　　1.1 中短距离无线通信技术

　　结合目前我国无线通信市场的发展现状可知，无线处理已经成为重要的通信应用模式，配合产生的就是无线通信协议和技术方案。

　　1.1.1 红外技术，主要是利用波长为850nm的红外光实现数据的传输，其整体传输效率较高、安全性能好，并且收发装置的基础光路会控制在30。以内，通信距离为1米到3米。

　　1.1.2 IEEE802.11b标准，是无线局域网的基础标准内容，物理层支持5.5Mbps和11Mbps的相关速率，并且能结合环境射频状态完成速率的切换。室外传输距离能达到300米，室内能达到100米的传输距离。

　　1.1.3 蓝牙技术，这是较为常见的短距离无线通信技术规范，最高传输速率能达到1Mbps[1]。

　　1.1.4 ZigBee技术，基于IEEE802.15.4标准的技术规范，能实现近距离、低功耗的信息传递过程，并且支持低电能和低吞吐量无线接入。与此同时，ZigBee技术还能帮助小型设备实现无线联网。

　　1.1.5 RF无线射频技术，采取FSK调制处理模式，依据相关命令就能完成数据无线传输。

　　1.2 远距离无线通信技术

　　主要包括GPRS技术和CDMA通信方式。

　　GPRS技术，是基于技术建立的无线分组业务，通用分组无线业务能实现GMS和Internet的融合，并且，采取分组交换和传输处理，以满足高速或低速数据信令的数据传输要求。技术能提供115kbit/s传输速率，最高数值能达到171.2kbit/s。

　　CDMA，是基于数字移动通信的无线扩频通信技术，能满足移动通信容量和品质的基本要求[2]。

　　1.3 TCP/IP网络协议

　　TCP/IP网络协议主要分为四层协议，见表1。

　　1.4 组网方案

　　在分布式网络通信技术体系中，还需要搭建GPRS组网，建立公网静态IP方案。这主要是实现数据采集服务器端的静态IP处理，模块能在事先写入的基础上，完成数据采集服务器端和IP端的互联，并且将获得的临时性IP地址直接传达到数据采集服务器。

　　2. 消防系统分布式网络通信技术体系

　　在消防系统分布式网络通信技术体系搭建的过程中，要充分结合实际应用要求，满足总控管理、处理控制、收集中转以及数据采集汇总等功能需求，发挥网络通信技术体系的应用价值，搭建更加合理的消防管理系统。

　　2.1 整体架构

　　为了满足消防系统分布式网络通信技术体系的应用要求，需要对具体内容、模块进行整合，维持综合管控的合理性和规范性。分布式火灾自动报警设备监测系统中，信号采集技术、自动控制技术和现代通信技术可维持独立火灾自动报警系统联网，能有效支持监测系统的集中管理，实现数据收集、数据查询以及安全监控等多功能应用目标[3]。

　　2.1.1总体控制管理单元

　　在消防主机上安装分布式火灾自动报警设备检测系统的服务器软件，综合考量服务器的稳定运行要求，一般是在内网主机上，依据NAT技术原则，实现端口映射处理。此时，用户访问过程就能借助映射端口主机的相应操作完成服务处理。同时，主机安装的控制软件中还设置了中央数据库，能将收到的数据予以综合存储管理，形成对应的报表和指令内容，全面完成分析决策工作后，判定监控对象的实际水平，也为指令的制定和落实提供保障，回传控制模块执行具体操作。例如，选取有线连接模式，设定连接网络或者是电话直接报警。

　　2.1.2 处理控制单元

　　对于消防系统分布式网络通信体系而言，在完成信息管理的基础上，还要落实合理有效的控制方案。这就要求在每个防火单元内都要配备处理控制单元，设置控制处理终端。处理控制单元中，PC机、PC机相关外设等是主要组成部分，配合总控制台，就能发挥PC机数据处理优势，打造完整的数据分析平台，并且，在分布式火灾自动报警设备检测系统客户端支持下，相关数据能直接落在界面上。

　　首先，利用RS-232将PC机和DTD465C等相关设备予以连接处理，并且保证PC机能配置对应的串口，实现无线数据传输模块的实时性连接。最关键的是，借助连接单元就能满足PC机向不同传感器发送指令信息的要求。

　　其次，串口和H7118GPRS模块连接，将收集到的信息汇总在PC机，不仅能实现原始数据的存储控制，还能配合计算过程、分析过程、处理过程和信息输出显示过程，有效完成火灾自动报警系统监控网络通信协议相关指令的发送和接收。

　　最后，利用H7118GPRS模块建立数据分组处理，配合GPRS技术要求和网络模式，就能将数据直接输送到消防监控中心连接的服务器，保证总控管理的实时性和规范性。

　　2.1.3 收集中转单元

　　为了提升消防系统分布式网络通信技术体系的应用效果实时性，要将收集中转单元安装在具体的楼宇环境中，确保每栋均安设一个子单元。主要包括主控芯片、通信模块、火灾报警器以及自动停电控制联动装置等，能在收集信息的基础上，实现信息的有效解码处理，依据协议完成数据打包控制，并且配合串口发送数据传输模块，就能保证处理控制的规范性和科学性。与此同时，收集中转单元在接收到处理模块下发的控制指令后，解码操作也要匹配实际需求，从而确保控制指令应用的合理性。

　　2.1.4 数据采集单元

　　作为消防系统分布式网络通信技术体系中最基础的结构单元，其最大的作用就是完成数据的实时性收集和管理。每栋楼都需要依据建筑工程项目的施工设计要求布置对应的监测点。模块中配置烟雾传感器、温度传感器、手动报警装置以及喷淋联动装置等，在主控芯片完成数字量、模拟量信号、I/O信号收集管理的同时，还能实现射频收发，对应传感器将收集到的匹配数值转换为数字量信号，然后输出，则能保证通信的合理与规范。

　　2.2 网络拓扑结构

　　消防系统分布式网络通信技术体系中，为了保证相关模块都能按照标准化要求落实相应工作，就要选择适宜的网络拓扑结构。星形拓扑和网形拓扑结构在检测工作方面存在一定的局限性，因此，消防系统中设置架构模式选取的是树形拓扑模式。本文选取的是IV级采样树形拓扑结构，其中，最底层设置在每个楼层，主要是监测点的现场采样点，III级采样点负责完成数值的查询，然后集中打包到II级，维持设计合理性，最后的I级采样点则部署在火灾报警控制中心，配合可视化基站分析模式和总控管理模块，能有效完善具体的应用规划。

　　2.3 远程过程调用单元

　　在消防系统中应用RPC（远程过程调用单元），可以做到调用远程服务和本地操作相一致，是一种进程间的通信方式。比如两台服务器A和B，A服务器上部署消防系统监控应用，B服务器上部署相同应用，若A服务器上的应用想调用B服务器上的应用提供的方法，则利用网络表达调用语义就能获取调用的相关数据，这将最大程度上提高消防系统分布式通信的便捷性。

　　在RPC结构主要分为客户端、服务端，配合相应的指令操作，应用二进制流就能完成数据的远程传输和处理，从而实现实时性调用服务，提高消防系统分布式网络通信的联动效果。

　　2.4 无线通信方式

　　消防系统分布式网络通信技术体系中，无线通信技术的选择要结合实际要求和标准，保证技术方案应用的科学性。

　　2.4.1中短距离无线通信。

　　本文选取的是RF无线射频收发技术，不仅成本低、抗干扰能力强、传输效果好，而且配合芯片技术就能建立IV级数据采样模块和III级集中分析模块，应用无线连接的方式维持应用的规范效果。另外，针对III级收集中转模块和II级处理控制模块之间的通信要求，需要利用DTD45C无线数据传输模块，不仅外围接口较为丰富，且对应的应用控制流程也便捷有序，能结合实际应用打造绕射能力较好且组网结构灵活的应用平台，确保多分散、多地理环境管控的科学性。最关键的是，用户无需编制多余的程序内容，结合接口收发数据管控模块即可，保证收发转换和操控处理的规范效果满足预期。

　　2.4.2 远距离无线通信。

　　在进行远距离通信管理的过程中，既要满足实时性和可靠性的应用原则，也要对布网灵活度、传输速率等内容予以综合分析，有效整合分组交换技术的同时确保数据控制的规范性。本文选取的是GPRS技术，无论是技术应用模块的覆盖面还是技术服务质量都具有优势，能在提升网络通信质量的基础上，为数据交换安全应用提供保障。最关键的是，GPRS技术还能匹配综合分布式监测系统的传输要求和控制方案，实现组网应用管理[4]。

　　2.4.3 智能消防系统。

　　利用智能物联技术打造包括决策管理平台、消防监督平台、消防维保平台、业主用户平台、运维服务平台的智能消防系统。以某高层建筑为例，共有消防设备7740个、水系统5个，由于楼层高、点位分布广，在以往检查监督过程中，只能采取点位抽查方式进行。即在对火灾自动报警系统检查中，一般会在每栋楼抽查2到3个楼层，每个楼层选取2到4个点位进行测试，对比整个高层建筑结构烟感探测器，有限的点位抽查是“杯水车薪”，因此，常常会出现检查漏洞和死角。而在智能消防项目中，借助wifi独立感烟探测器，利用PC端或者是手机端就能有效了解实时性情况，进一步提升消防管控的实效性。

　　3. 系统工作流程

　　对于消防系统分布式网络通信技术体系而言，要想维持综合应用效果，就要整合系统应用控制标准，完善相关流程，保障相关信息管理的科学性。

　　首先，要在每个楼层安装对应的数据采集模块，以保证温度信息、烟雾信息、电压数值信息等都能及时回传，并且配置手动报警装置，维持数据信息存储和管理的实时性。在收集中转模块巡回检测工作结束后，就能建立完整的工作应用平台。需要注意的是，在收集中转模块巡回到达对应地址后，数据采集模块就能将相关信息送出，全部采集信息管控工作结束后完成信息打包，等待处理模块实现巡回检测。

　　其次，处理控制模块的工作就是对采集到的信息予以存储管理、分析管理，配合对应算法完成计算分析，最后显示在显示屏上，确保相关模块能结合决策程序落实相应动作。处理模块也要保证信息能依据火灾报警系统监控网络通信协议的要求完成打包。只有信息借助GPRS直接上报到城市消防中心总控制管理模块，才能更好地执行对应的操作指令[5]。

　　另外，对于系统管理工作而言，系统数据传输本身就是双向完成的，其中，上行通道在实际应用中要建立专业数据的传输模式，配合报警信息的汇总，而对应的下行通道则是完成指令数据的传输管理，以保证能及时控制采集设备的启停过程、远程配置要求等。总体管理模块只有在建立单位性处理指令时，才能配合实时性解码处理，从而落实相应的处理指令，并且，将指令汇总在楼宇收集中转模块中，保证解码应用的合理性和科学性以完善控制操作[6]。

　　最后，消防系统分布式网络通信技术体系在系统应用的过程中，主要是借助广播式巡检方式，配合监测点、模块处理地址，就能有效维持主站控制的规范性，为协议管理提供保障，从而综合提升消防信息管理和传输的规范效果。

　　4. 结束语

　　总而言之，消防系统分布式网络通信技术要结合实际应用要求落实到位，在优选网络拓扑、短距离/长距离无线通信技术等内容后，保证系统方案的适配性，有效提升工作效果，发挥技术平台的综合监管机制，为城市消防安全管理工作的全面落实提供保障。

　　参考文献：

　　[1]倪建云,张荐,解树枝,等.分布式消防报警监控系统的设计与实现[J].实验室研究与探索,2018,37(4):308-312.

　　[2]张沛.消防系统分布式网络通信技术的应用研究[J].城市建设理论研究,2014(10).

　　[3]张世波,齐全.大型综合商业建筑消防智能控制系统设计与实现[J].环球市场,2017(36):102.

　　[4]何岗,李俊,张锋.基于Unity3D的消防3D情景实训系统的设计与实现[J].软件产业与工程,2018(6):43-48.

　　[5]金杉,金志刚.基于分布式WSNs的高层建筑火灾监测系统架构[J].计算机工程与设计,2019,40(8):2167-2173.

　　[6]佟情.智能消防应急照明系统在民用建筑电气设计中的运用分析[J].现代装饰,2021,472(11):191.

　　作者简介：邵鲁科，山东省济宁市消防救援支队信息通信科科长，初级技术职务，研究方向：信息化，邮箱：zhibop049202@163.com。