消防给水系统监控方案
智能 消防 水压监测
解决方案
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ZJCL-SYJC 当前版本：
V1.0 作
者：
周超凡 完成日期：
2017-10-14
温州市魔豆科技有限公司 2017 年 10 月
目录
一、项目概述 ............................................................................................................. 3 1.1 项目背景 ....................................................................................................... 3 1.2 建设目标 ....................................................................................................... 4 1.2.1 系统建设目标 ............................................................................................. 4 1.2.2 社会建设目标 ............................................................................................. 4 1.3 建设思路 ....................................................................................................... 5 1.4 建设意义 ....................................................................................................... 5 二、需求分析 ............................................................................................................. 5 三、建设原则与技术路线 ........................................................................................... 6 3.1 建设原则 ....................................................................................................... 6 3.1.1 先进性与实用性相结合原则 ........................................................................ 7 3.1.2 安全性和可靠性原则 ................................................................................... 7 3.1.3 开放性与灵活性原则 ................................................................................... 7 3.1.4 可扩展性与易维护性原则 ........................................................................... 8 3.2 产品主要技术与路线 ...................................................................................... 8 3.2.1 基于 SOA 的平台架构 ................................................................................ 8 3.2.2 物联网技术（NB-IOT）
............................................................................. 9 3.2.3 传感器技术 .............................................................................................. 10 3.2.4 大数据技术 .............................................................................................. 10 3.2.5 云计算技术 .............................................................................................. 10 四、方案产品介绍 .................................................................................................... 10 4.1 智能水压监控终端 ....................................................................................... 11 4.1.1 设备组网图 .............................................................................................. 12 4.1.2 硬件架构图 .............................................................................................. 13 4.1.3 产品参数 .................................................................................................. 13 4.2 WEB 平台 ................................................................................................... 14 4.2.1 首页 ......................................................................................................... 14 4.2.2 水压监控 .................................................................................................. 14 4.2.3 水压管理 .................................................................................................. 15
4.2.5 告警管理 .................................................................................................. 15 4.2.6 日志管理 .................................................................................................. 16 4.2.7 统计分析 .................................................................................................. 16 4.2.8 系统管理 .................................................................................................. 17 4.3 手机 APP .................................................................................................... 18 4.3.1 系统登录 .................................................................................................. 18 4.3.2 APP 首页 ................................................................................................. 19 4.3.3 手机报装 .................................................................................................. 19 4.3.4 告警 ......................................................................................................... 20 4.3.5 统计 ......................................................................................................... 21 4.3.6 报表 ......................................................................................................... 22 五、服务器配置 ........................................................................................................ 22 六、建设周期 ........................................................................................................... 23 七、售后服务 ........................................................................................................... 23
一、项目概述
1 1.1 项目 背景
消防水系统是为消防部队提供以水为主要灭火剂的消防给水系统，由给水管道、消防装置、供水设施等组成；消防水系统既是城市供水管网附属设施之一，也是火灾控制重要设备；其作用是为室内外消防栓系统、喷淋系统提供稳定的消防水源，它的水压是否满足消防灭火的要求，直接关系着灭火行动的成败，是消防安全的重中之重，直接影响着人们的生命和财产安全，一旦发生火灾，如果没有消防用水或水压不足，后果将不堪设想，延误灭火的最佳时机造成重大人身财产损失。
消防水系统的监管不论是在国内还是国外都是一个普遍性难题。目前消防水系统的日常监管工作，主要是基于传统的压力仪表进行水压监测，这种方式在给水系统安装压力表后，只能依靠加强稽查人员巡检，这种被动的人工巡检方式，必然会造成监管不到位，使得消防水系统很难处于全面完好的运行状态，甚至出现火灾现场给水系统无水、水压不足等现象，严重影响城市的消防安全；
为解决消防给水系统监管的难题，本方案基于先进的物联网技术实现了消防水压集中化、智能化的主动管理，通过不间断的对消防监管的重点区域、重点单位的给水系统进行压力监控，使各级管理人员无论任何地点、任何时间，都可通过手机查清楚了解各个区域、单位内消防水系统运行状况，真正做到了消防给水系统监管工作的事前预警、事中控制、事后治理； 2 1.2 建设目标
1 1.2.1 系 统建设目标
1、智能水压监控可以全天对室内、外消防给水系统进行监控，能够实现无人监控模式，大大节约人力成本，解决了需要投入大量人力查证的问题； 2、及时处理突发事件，系统能够在发生事故后提示巡查人员，前往事发地点进行调查、维修； 2 1.2.2 社会建设目标
1 1 、从消防部门和各单位社区建设角度看，我们的建设目标是：
（1）免去日常到现场监督管理的任务； （2）在火情发生时可以快速确定合适的取水点以及是否需要增压； （3）及时发现消防给水管网无水、压力不足的情况； （4）辅助决策城市消防管网水压监控点位的合理性； 2 2 、从供水企业建设角度看，我们的建设目标是：
（1）能够及时快速的对消防给水管网进行维护、抢修； （2）节约了大量的淡水资源，挽回了因漏水和不良用水造成的经济财产损。
3 3 、从社会建设角度看，我们的建设目标是：
（1）避免了因无水和水压不足而造成的生命财产损失； （2）提高了公共服务水平和社会化水平；
（3）降低了消防给水系统的管理、维护成本； 我们最终的建设目标是建设智慧城市，而智慧城市的核心特征——以人为
本。任何技术的本质，都是要让人变得更加强大、让环境更适宜人的生活、为人提供更多的发展机会、让人与人的沟通更加顺畅……这就是我们公司的建设目标。
3 1.3 建设思路
消防给水系统的建设思路基于传感器、视频监控、物联网、大数据、云计算、GIS 地图、手机告警等技术，应用 SOA 的平台架构设计理念整合形成《智能水压监控平台》，平台包含硬件设备和软件平台两部分，其中硬件包含监测传感器和传输模块，软件平台又包含手机 APP 和 Web 管理系统；平台将以全新部署和智能化改造的方式对需监管的重点区域、建筑进行全天候不间断监控和告警，通过手机 APP 向相关责任人推送告警信息，创新管理模式改变以往人力巡检成本高、监管不到位、存在真空的被动局面；
4 1.4 建设意义
传统的消防水系统管理的方式存在发现问题手段单一，人力巡查的方式存在管理真空，严重影响了城市建筑的消防安全，迫切需要以一种创新的方式改善对上述问题的监督与管理； 采用“智能水压监控”解决方案以不间断监控的方式实现了室内和室外消防给水系统的无水、压力不足情况的实时监控、告警和处理，进而实现事件的精准化、精细化、流程化管理，有效降低城市消防管理、运营的成本，提升消防安全管理水平，从真正意义上体现了消防水系统的集中化、智能化监控，为实现城市的全面“智慧消防”添砖加瓦，这也是项目建设的意义所在。
二、需求分析
通过分析城市中的室外和室内消防给水系统，发现在消防水系统监管和管理上存在的缺陷和不足，各类街区和建筑的消防水系统由于缺乏一个统一的水压监测管理平台，而不能联接起来实现统一的集中管理监控。且针对水压的监控只能
依靠加强稽查人员巡检，这种被动的人工巡检方式，必然会造成监管不到位;各个街区及建筑的室外和室外给水系统的水压都需要专职人员进行人工巡查，工作量很大且不能实时查看消防水系统的压力情况，各消防管理单位也不能实时知道各处消防水压数据，无法及时发现消防给水系统无水和压力不足的情况,进行事前预防提前做好给水系统的运维工作，也无法在发生火情后消防部队出警时做到事中控制，以最快的方式选择建立在有效给水系统上的消防栓进行取水和向室内给水系统注水增压的方式确保灭火现场有稳定消防水源可用；
因此消防水系统的管理迫切需要以一种创新的方式改善对上述问题的监督与管理，通过“改人工巡查方式为自动监测方式、改现场巡查为远程监管”不间断的对消防监管的重点区域、重点单位的给水系统进行压力监控，使各级管理人员无论任何地点、任何时间，都可通过电脑、手机清楚了解各个区域、单位内消防水系统运行状况；
三、 建设 原则与技术路线
1 3.1 建设 原则
“智能水压监控平台”解决方案遵循“简单、安全、实用、先进、可靠”为导向提出了以下平台建设原则：
易用性原则：用户使用与日常运维应尽量简单、便捷； 实用性原则：硬件选型及软件功能应全面考虑实用性；
安全性原则：设备工作在恶劣的环境，平台存储敏感数据需确保设备与信息的安全； 可靠性原则：持续、稳定、高效正常运作是智慧城管监控的基础，需确保平台软硬件的可靠性； 先进性原则：智能硬件需低功耗运行，技术更新迅速，选择先进和成熟的设备和技术作为整个系统支撑，保证平台长期不间断运转和未来有不断发展和扩充的余地； 相结合原则：先进性与实用性相结合的原则，满足多种场景的需求； 1 3.1.1 先进性与实用性相结合原则
通过充分利用现今主流的尖端科技水平和设计思想，利用当今最先进的物联网技术，结合其他成熟的技术成果，能支持多种数据通信、多媒体技术及信息管理系统等，能够适应现代和未来技术的发展。
3.2 1.2 安全性和可靠性原则
系统在设计和建设时，操作系统、软件系统等各个方面都考虑了安全措施的完善。对硬件设备、软件权限都有相应的保护措施。并结合系统日志，对系统每一步操作进行了有效性和安全性检验，可做到回溯查询。
持续、稳定、高效正常运作是整个系统正常工作的基础。系统外场设备工作在室外、井内，且环境恶劣，高温、湿度大、甚至水浸，都是对系统设备的巨大考验。因此，系统必须具有高可靠性的软硬件配置，满足 24 小时不间断在恶劣的户外环境工作的要求。
3.3 1.3 开放性与灵活性原则
系统提供原始数据，采用开放性的通讯协议和数据结构，当功能扩充时和数据应用系统升级时系统可以方便地扩展。系统的关键模块都保持相对的独立性和灵活性，单个模块扩充时对其他模块的影响减到最小，并能够支持任何运营商的网络数据。
3.4 1.4 可扩展性与易 维护性原则
系统设计要能够满足用户不断变化的实际需求和规模要求，在存储量和处理速度方面充分考虑未来覆盖规模扩展和用户需求容量，做到用户近远期利益整体优化，保证系统可以在一定时期内方便扩展。同时，一方面系统采取模块化的硬件结构，具有快速修复的能力，另一方面建立相应的系统管理和维护机制，保障系统的正常运行，保证用户方便维护并尽量减少维护工作量。
2 3.2 主要 技术 与 路线
智能水压监控解决方案以事件的监控、告警、处理为核心，基于传感器、视频监控、物联网、大数据、云计算、GIS 地图、手机告警等技术，采用 SOA 的平台应用架构设计理念，实现不同厂家、不同产品、不同运行环境、不同开发工具开发的松散型、低耦合的集成，不同的系统可以相互调用功能服务，这符合我们上述所提的诸多建设原则要求； 3. 2.1 基于 SOA 的平台架构
平台围绕着“应用集成、数据加密、管理透视、事务协同”的总体技术线路，采用平台化、构件化的应用策略，保证最终平台和系统具有高度的可用性、先进性、集成性、可扩展性和安全性。
各种基于 SOA 架构的软件架构设计目前在应用领域已经逐步成熟，其好处是实现不同厂家、不同产品、不同运行环境、不同开发工具开发的应用信息系统松散型、低耦合的集成，不同的信息系统可以相互调用功能服务，这符合我们上述所提的诸多建设原则要求。
SOA 架构的技术标准主要有：服务组件架构 SCA 与服务数据对象 SDO。
基于开放标准采用的相关技术有：
可扩展标记语言 XML（Extensible Markup Language)； 简单对象访问协议 SOAP (Simple Object Access Protocol)； Web 服务描述语言 WSDL (Web Services Description Language)；
统 一 描 述 、 发 现 和 集 成 (Universal Description,Discovery and
Integration)；
SOA 概念：
SOA（Service—oriented architecture）是一种用来构建基于服务的分布式整合系统的方法。那些用来构建分布式系统的业务和基础功能可以当作服务，作为整体或者个体，提供给终端用户的应用系统或其他服务。
SOA 指定在任何给定的体系结构中，服务间应有一个一致的通信机制。该机制应该是松耦合的，并且对外提供外部接口。
SOA 在企业级整合上带来了松耦合和封装的优势。它将面向对象开发，基于组件的设计和企业应用整合技术中的成功概念应用于 IT 系统整合的架构方法中。服务是 SOA 的基石，在分布式系统构建的环境以外提供了众多方法的接口。服务可以被外部或内部服务消费者独立调用以实现简单的功能，或者可以被串联在一起实现复杂的功能以此更快地设计出新功能。
平台基于 B/S 的架构进行实现，结合 WebService 技术，通过标准化 XML 数据进行交互，以标准化，组件化的开发方式，保证了系统的独立性、重用性、扩展性提供了强大的应用功能，可以根据用户的需要进行组合使用，而在产生新的业务时，只需要在原平台的基础上，针对新业务进行局部开发即可。
在数据安全性上，系统平台采用 SSL(Secure Sockets Layer )对数据进行传输层加密，利用数据加密技术，可确保数据在网络上传输过程中不会被截取及窃听。
3. 2.2 物联网技术（ NB- - IOT ）
“物联网”既物物相连的互联网，智能水压监控设备的数据传输采用了基于运营商的物联网 CMDA/NB-IOT 技术；NB-IOT（窄带蜂窝物联网）技术相对于 CDMA技术存在的终端功耗高、覆盖能力不足等缺点，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、智慧城市、资产跟踪、智能停车、智慧农业等，率先在智能水压监控上集成应用 NB-IOT 技术是有前瞻性考量的一种创新活动。
3. 2.3
传感器技术
智能水压监控设备采用了高精度、低功耗的物联网传感器技术，传感器为全不锈钢结构，高精度压力芯体和精密的补偿技术，具有很强的抗震、抗冲击性能和长期稳定性, 安装方便，量程广等特点，同时有不同的螺纹接口和信号输出并选带现场显示表头； 3. 2.4
大数据技术
“智能水压监控”平台支持大数据技术，大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产；有人把数据比喻为蕴藏能量的煤矿。煤炭按照性质有焦煤、无烟煤、肥煤、贫煤等分类，而露天煤矿、深山煤矿的挖掘成本又不一样。与此类似，大数据并不在“大”，而在于“有用”。价值含量、挖掘成本比数量更为重要。
对于消防建设而言，如何利用这些大规模数据为建设智智慧消防提供决策依据是关键。
3. 2.5
云计算技术
智能水压监控平台支持云计算技术，用户可以将服务部署在公有云之上，无需投入服务器硬件费用，以更低成本的方式获得高速、稳定的弹性云计算服务；云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，数据中心的运行将与互联网更相似。这使得能够将资源切换到需要的应用上，可以根据需求访问计算机和存储系统； 四、 解决方案与产品介绍
为解决上诉传统室内外消防给水系统监管的难题，温州市魔豆科技有限公司创新研发了基于运营商窄带物联网的“智能水压监控平台”，通过部署智能水压监控平台（包含 APP 和 Web 平台），可以不间断监控的方式实现了室内和室外消
防给水系统的无水、压力不足情况的实时监控、告警和处理，且设备采用电池供电是最合适的消防水压监控方案； 1 4.1 智能水压 监控终端
智能水压检测终端安装在室内外消防给水管网上定时采集水压信息，并传输至平台，当消防给水管网内的水压低于或者超过设定阈值时，触发水压过低和水压过高告警，所产生的告警由物联网技术上传至平台，通过手机 APP 向相关负责人推送告警信息；
4.1.1
设备 组网 图
4.1.2
硬件 架构 图
4.1.3 3
产品参数
智能 水压 监测 终端 待机功率 0.03mW 工作功率 25mW 峰值功率 6W 工作温度 -40℃~﹢80℃； 贮存温度 -40℃~﹢85℃； 防护设计 防水 IP67，防盐雾 默认线长 可定制、默认 1.5 米 理论电池寿命 3-5 年 量程 可定制、默认 0~1.0MPa 检测精度 ±0.5%（最大量程）
无线通讯方式 GPRS、CDMA 、NB-IOT； 传输距离 对应版本的网络覆盖；
4.2
WEB 平台
4.2.1
首页
在首页中能看到设备所属区域列表，设备地图显示，设备列表表单，以及告警列表表单，点击查看按钮可查看设备详情信息，点击地图设备也可查看设备基本信息和历史告警数据。并能根据水压编号进行单独设备的搜索查看；
4.2.2
水压监控
在水压监控界面可以根据地址看到水压日统计趋势图，压力状态是否正常，电池电量是否正常，以及信号强度强弱。
4.2. 3 水压管理
水压管理可根据设备编号、地址、区域、单位、时间等条件查询设备的水压信息，点击可查看设备的基本信息，历史告警记录，安装信息，设备心跳记录等信息；
4.2. 5 告警管理
告警管理包含实时告警、告警设备查询、历史告警。可以根据告警 ID、告警状态、告警类型、处理方式、安装编号、水压设备编号、地址、区域、单位、时间等等搜索从而得知目前的水压设备的实时告警信息。点击查看按钮可查看相关设备的详细信息，并可点击导出按钮进行表单导出。
4.2. 6 日志管理
日志管理界面包括登陆日志、系统操作日志。系统管理员可查看帐号登录日志以及相关帐号对系统的操作历史。
4.2. 7 统计分析
统计分析包含了概况分析，水压日统计，水压月统计；概况分析可以通过搜索区域、时间段选择方式搜索显示相关设备告警状态，布防状态和区域分布信息。并根据选择的年、月、日显示方式进行安装数量趋势图显示。
4.2. 8 系统管理
系统管理包括菜单管理、角色管理、用户管理、区域管理、单位管理、配置管理界面；系统管理界面可以用管理员帐号进行操作栏的修改，移动、增加操作。
配置管理界面可进行设备的配置管理，包括短信体形配置、设备失联时间限定、告警信息配置、水压上下限配置、巡检配置。
4.3
手机 APP
4.3.1
系统登录
系统登录包含用户登录帐号密码、密码找回、记住密码、注册帐号、系统设置等功能。通过系统设置可对服务器 IP 地址和端口号进行配置和保存。
4.3.2
APP 首页
首页包含 GIS 地图、条件查询、系统设置、设备列表等功能，可通过查询条件模糊查询设备信息；
4.3.3
手机报装
设备报装可通过二维码扫码后填写相应的信息进行报装，报装时需要拍照上传现场照片信息；
4 4 .3.4
告警
展示设备告警的列表功能，点击可查看告警详情和处理，处理结果可作为信息记录进行登记，历史记录可查询、处理和删除；
4 4 .3.5
统计
显示该帐号下所有设备的当前状况，并可按月/日进行趋势图显示，并记录设备的包装记录和维护记录
4.3.6 6
报表
报表显示所有设备的最高、最低、平均水压值，也可键入设备信息搜索相关设备；点击单个设备可显示该设备的日统计和月统计。
五、服务器配置
软件平台需要在服务器上进行部署，由于自建服务器成本高，需要人员进行管理和维护，比较实用的方式托管服务器和云服务器，建议选择云服务器方式进
行部署，且云服务可根据需要弹性升级；服务器配置根据实际安装设备数量进行选择，以下是建议的服务器配置支持 2000 个左右的终端正常运行: 序号 名称 详细描述 1 CPU 双核处理器，2.2G 以上 2 内存 4G 3 硬盘 500G 4 操作系统 Server2008 R2/linux 5 数据库 Mysql 6 环境 tomcat 7 网络 5MB 独享带宽
六、建设 周期
建设进度安排 序号 阶段 1 周 2 周 3 周 4 周 5 周 6 周 1 现场勘察
2 安装调试
3 试运行
4 正式交付
七、售后服务
在保修期内应提供 24 小时现场远程服务，在接到使用单位维修及技术服务要求后应在 1 小时之内做出响应，因产品制造质量不良而产生损坏或不能正常工作，应提供免费维修直至更换；
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