[发明专利]基于NB‑IoT技术的火灾救援现场监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体是涉及一种基于NB-IoT技术的火灾救援现场监测系统。

背景技术

当今生活中，火灾的案例时有发生，而火场环境是多变的，尤其是室内火场可能充斥有毒气体、可燃气体、大量烟雾颗粒和粉尘，造成中毒和爆炸的二次事故，对被困人员和消防员造成巨大的人身伤害。如何实时监测火灾救援现场的环境信息和消防员的位置信息，以便实施火场控制和救援，降低救援风险，保障被困人员和消防员的人身安全是至关重要的问题。火场所在位置具有不确定性，快速地对火灾救援现场进行火场环境的实时监测成为一个难点。

申请号为201610957627.5，公开号为106373318A的《基于LoRa技术的火灾防控系统》中传感单元采用LoRa通信方式，需要在火灾现场附近架设LoRa基站，传感单元需要提前布置在火场中，未布置传感单元的火场不能被监测到，远远无法满足对火灾救援现场环境的实时监测的要求。

NB-IoT技术作为一种新兴技术，自2015年提出以来，被应用于智能停车场、智能家居、远程抄表、智慧路灯等领域。申请号为201620658006.2，公开号为206147896U的《一种基于NB-IoT蜂窝物联网技术的智能建筑监测报警系统》中采用NB-IoT技术，需要提前布置传感单元，对建筑内部环境进行监测，预防火灾等其他灾难的发生，未布置传感单元的火场不能被监测到，监测到的数据量对于火场监测来说参考意义不大，远远无法满足对火灾救援现场环境的实时监测的要求。

发明内容

本发明所要解决的问题是，克服上述背景技术的不足，满足通信距离远、抗干扰能力强、功耗低、成本低、便于携带、时延不敏感和实时监测的要求，提供一种基于NB-IoT技术的火灾救援现场监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于NB-IoT技术的火灾救援现场监测系统,包括NB-IoT传感单元、NB-IoT基站、NB-IoT核心网、监测服务器和远程监测中心，NB-IoT传感单元和NB-IoT基站连接，NB-IoT基站通过NB-IoT核心网和监测服务器连接，监测服务器和远程监测中心连接；所述NB-IoT传感单元被消防员携带进火灾救援现场，用于完成火灾救援现场环境和消防员位置的数据信息的采集、缓存、预处理及传输，并将传感信息原始数据打包无线传输至NB-IoT基站；所述NB-IoT基站接收对应的NB-IoT传感单元发送的原始数据包，根据TCP/IP协议将原始数据包打包成符合以太网标准的数据格式，并通过NB-IoT核心网与监测服务器连接；所述监测服务器与NB-IoT核心网通过以太网连接，接收被传输到NB-IoT核心网的TCP/IP数据包，并对数据包进行处理、分析和存储，供远程监测中心访问数据。远程监测中心为一组与服务器相连的计算机，实时通过互联网访问监测服务器中的数据。监测者可以通过远程监测中心获取火灾救援现场环境和消防员位置的实时信息，并将火场环境信息和消防员的位置信息实时反馈给火场中的消防员。

进一步，所述NB-IoT传感单元和NB-IoT基站之间采用NB-IoT无线空口协议栈通过NB-IoT无线广域蜂窝物联网的方式无线通讯；所述NB-IoT基站和NB-IoT核心网通过TCP/IP协议技术无线通讯；所述NB-IoT核心网和监测服务器、监测服务器和远程监测中心通过相关计算机网络协议通讯。

进一步，所述NB-IoT传感单元包括GPS模块、烟雾颗粒度采集器、温湿度传感器、可燃气体传感器、NH₃（氨气）传感器、SO₂（二氧化硫）传感器、CO（一氧化碳）传感器、MCU、NB-IoT模块和系统电源。GPS模块与MCU连接；烟雾颗粒度采集器与MCU连接；温湿度传感器与MCU连接；可燃气体传感器与MCU连接；NH₃传感器与MCU连接；SO₂传感器与MCU连接；CO传感器与MCU连接；MCU与NB-IoT模块连接。GPS模块、烟雾颗粒度采集器、温湿度传感器、可燃气体传感器、NH₃传感器、SO₂传感器、CO传感器、MCU以及NB-IoT模块均与系统电源连接。

所述GPS模块，通过URAT串口和MCU进行通信，将测得的消防员位置数据传输给MCU，接收来自MCU的控制命令；

所述烟雾颗粒度采集器，通过URAT串口和MCU进行通信，将测得的烟雾颗粒浓度数据传输给MCU，接收来自MCU的控制命令；