物联网技术大牛详解烟感探测系统:革命性转折

2020-02-03 作者:技术中心   |   浏览(187)

  智东西策划的智慧建筑系列公开课火热进行中。继5月16日由特斯联科技副总裁贾洪坡主讲的第一课《建筑生命体、城市进化论》(课件下载)后,由拓宝科技物联网产品总监主讲的第二课在5月25日成功开讲,主题为《烟感探测系统革命性的转折》(课件下载)。需要加入智东西旗下智慧建筑社群,可以加智小北(微信:zhidxioe)为好友。

  本文是智慧建筑系列公开课第二课的全程图文笔记。全文共计7303字,阅读需要13分钟。读完你可以掌握:

  -中国消防面临经费单一、体制单一、基础设施比较薄弱、信息化建设比较缓慢,智能的程度比较欠缺;

  -国内大部分烟感探测器都是有线联网。但国家相关政策在鼓励和推动独立式烟感,尤其是智能无线烟感探测系统,这是消防行业趋势之一;

  -主流的在商用的烟感探测器,主要有二类:一类是LoRaWAN标准,一类是传统Zigbee/蓝牙标准;

  -拓宝科技Turbiot广域物联网系统的介绍、搭建原因以及价值判断,以及Turbiot智能无线烟感探测系统的构成、运行原理以及应用前景;

  -物联网二大主要问题:第一,需求强劲,但是现在的技术无法满足的物联网设备的无线接入的需要;第二,应用广泛,但缺乏低成本、易于部署和可大规模推广的应用方案。

  -NB-IoT虽然受到运营商的强烈支持,但是并不意味着LoRaWAN会被轻易取代。基于NB-IoT的烟感终端的耗电量满足不了目前的需求,时效性和承受度也是不及基于LoRaWAN的无线烟感终端。

  除了系统而专业的讲解,有着非常多实战经验的导师吴华意还拆解了Turbiot智能无线烟感探测系统在建筑消防系统的三个落地案例,分别是武汉园区的消防试验网、山东一高校的消防改造项目以及武当山玉虚宫一带风景区的消防改造工程。

  嘉宾介绍:吴华意,拓宝科技物联网产品总监,通信信息工程硕士。有十余年物联网系统开发经验,对LPWAN/LoRaWan的物联网应用有深刻理解。

  吴华意:非常感谢智东西提供这样一个很好的交流空间,由我代表拓宝科技跟大家一起来分享《烟感探测系统革命性的转折》这个主题。

  下面我们开始第一章的讨论,也就是中国消防的现状及消防改造的需求和挑战,分三个部分展开,第一是消防现状,第二是消防改造的需求,还有就是消防改造的挑战。

  最后一点,信息化建设比较缓慢,高层楼房报警器图片智能的程度比较欠缺。这也是我今天讲的主题之一。也就是说,我们在中国的消防信息化的建设和消防的智能化建设,我们拓宝科技如何做出一套系统去应对。

  从这一张图可以很显然看出,在去年和前年火灾的起数,伤亡人数还有直接的经济损失。这个损失是巨大的,影响也很严重,也意味着我们消防建设,其实还是有一段路要走。

  其实,从这张图上面可以看出来,80.2%的火灾是发生于住宅,49.1%的死亡人数是在晚上到凌晨的之间发生的。其实,重点在这句话——如何及时发现并及时通知人员撤离是减少伤亡和损失的有效途径。那么,及时发现和及时通知也是目前乃至未来,消防信息化系统里面经常提及到的内容。

  国家公安部和民政局对于独立式火灾烟感探测器的安装,其实做了很多的指导意见,也明确指出在一些公共活动场所,包括一些老旧住宅,是需要鼓励安装独立式烟感报警器。

  其实图中是一个典型环境,需要消防改造地区,一般的话,它的内部结构,包括电气线路的老化程度等等,还包括消防设施的缺失,等等这些因素,隐患是很多的,火灾的风险也是很大的。

  传统式的消防改造,如果是在这种地方进行的话,改造的困难度以及成本上,都会有一些问题。而独立式的烟感又不具有无线传输的一些功能,也达不到现代智慧消防的一些要求。这也是拓宝科技推出智能消防无线系统的初衷之一。

  这张图基本上继承了上一张图的一些说法。传统的联网式烟感,确实是成熟可靠的。在消防的一些标准上,也有国家的一些标准。但是它需要重新布线、布网络,对于大多数已建成已装修的建筑来说,施工成本是非常高昂的,有的基本上是无法实施的。独立式烟感的成本很低,确实是容易部署,但是它没有联网报警功能,也没有管理的功能,在功能上是很受限制的。

  下面讲讲第二章:目前烟感探测器的一些现状以及市面上各类型烟感探测器的比较。

  目前国内大部分烟感探测器都是有线联网。第一,成本高;第二,改造实施比较难;第三,信息化程度是不高的。

  国家的相关政策也确实是鼓励和推动这种独立式烟感,包括一些智能型烟感。对于智能无线烟感,在目前国家的相关政策上面,是有一些建议和意见,所以,我们可以看到在这个市场里面,明确了有一些建筑是鼓励你去做的,包括养老院、福利院、幼儿园等等,特别是现在的居家老人、空巢老人等等住宅建筑,从国家政策层面来讲,是鼓励去做这个事情。

  无线烟感探测器是近年来开发出的一种新型烟感探测器,有强大的后台管理,包括本地、远程告警,还有短信、电话、微信等等一些方式来发送给管理人员;另外,无线烟感也支持定时上报信息的状态,不需要布线,这个可能是未来消防行业发展的一种趋势。我在后面也会跟大家讲一讲几种烟感的比较。

  从这张图上,可以看到传统型的联网式烟感,独立式的烟感都没有管理的功能。也就是说,它们缺乏了最重要的一点,没有把烟感和平台连接在一起,也即缺乏了“大脑”。

  无线烟感的存在的时间其实也很长。那么,我们比较一下目前主流的无线烟感探测器。

  上图是市面上主流的无线烟感探测器的比较。目前主流的在商用的探测器,主要有二类:一类是LoRaWAN标准,一类是传统Zigbee/蓝牙标准。其实优缺点从这两个图可以看得很清楚。LoRaWAN标准的,我会在后面一章详细展开,优点是长距离,大范围覆盖,电池寿命长。因为它低功耗嘛,用户的容量大,成本低。

  Zigbee和蓝牙这种技术的产生时间已经很长了。相对而言,它的技术比较成熟,比较容易使用,成本也较低。但是,它有致命的弱点,比如传输距离非常短,跟LoRaWAN不是一个量级。在用户容量和电池寿命上,相比LoRaWAN终端,也要小很多。

  接下来我和大家讲讲,我们公司的Turbiot广域无线物联网系统的介绍、搭建原因以及价值判断。

  Turbiot系统是拓宝科技采用LPWAN技术开发的广域无线物联网系统解决方案,支持LoRaWAN的标准,采用先进的网络架构,可降低成本,实现大范围的物联网的组网覆盖。它的主要特点是通讯距离可达15公里,有着极好的室内覆盖;它是超低功耗,电池寿命根据终端的不同而不同,五年以上的电池寿命,其实写的比较保守的;它是一个低成本的解决方案,因为它的单网关单基站的数目是比较少的,可以带到的终端是非常多的。所以,总体的使用和维护成本是比较低的。

  整个的系统是基于LoRaWAN标准,系统容量大,安全性是比较高的。Turbiot的网,核心的是一个基于LoRaWAN的传输网。对这种传输网,各类终端都是可以接入到这个传输网中的。

  LoRa是Long Range的意思,是一种低功耗长距离无线通讯网络,主要面向IOT(物联网)和M2M等应用。LoRa是低功耗广域网(LPWAN)的一种重要无线技术。当然,LPWAN还有其它的一些技术了。

  LoRaWAN是低功耗广域网络的一个规范,是一个全球性的规范。它的目标是提供一个安全的双向通讯,然后让所有的基于LoRa的设备形成一种互联互通机制。那么,只要符合这个标准的终端,都可以提供无缝的连接,大家都可以接入。不需要复杂的本地安装,所以,它给用户、开发者还有企业,都可以自由地使用,实际在物联网中发挥的作用是相当大的。

  其实从下面这张图可以看到,基本上LoRaWAN的整个网络,都有一个终端,一个基站(网关),通过互联网的方式连接到我们NS(Network Server),也即Server。Server后面就会有各种各样的应用,全程由一些非常安全的加密方式来传输。

  那么,从此图可以看到,Turbiot广域物联网的一个系统框架。最左边是Turbiot的一些终端,中间一级是基站和网关,并且通过IP网络会连接到TurCloud网络服务器以及应用的服务器,最后就是一个呈现界面。所以,Turbiot是一种从端到端的应用。

  谈谈我们的系统规格。基站、终端和云平台这三个部分组成一个核心的传输系统。那么,终端可以接各种各样的sensor,网关的话,就通过LoRaWAN标准和终端相连,最后汇集在TurCloud云平台。

  对于Turbiot广域无线物联网系统的搭建原因,可以从跟IoT相关的技术来分析。从距离、功耗、成本,还有容量来算,Turbiot系统很好的符合了目前LPWAN的IoT趋势。首先,它是一个窄带系统,数据量很小,以上行为主;其次,它是个长距离的传输,覆盖好,便于部署和维护;还有超低功耗;成本是很低的,容量也是很大的。

  物联网目前存在的主要问题:第一,需求强劲,但是现在的技术无法满足的物联网设备的无线接入的需要;第二,应用广泛,但缺乏低成本、易于部署和可大规模推广的应用方案。

  拓宝科技是最早一批加入LoRa Alliance的中国企业,基于对LPWAN市场的高速成长性及市场前景,开发基于LoRaWAN技术广域物联网,也就是Turbiot广域物联网系统。

  从价值判断上来讲的话, IoT是未来行业发展的趋势,跟大数据,人工智能等等是并驾齐驱的。预计到2025年,全球联网的IoT设备将会增加的500亿个,这是一个巨大的市场需求。Turbiot作为国内最早的基于LoRaWAN的技术的商用广域物联网系统,可以广泛应用到各类的应用场景,为万物互联的时代打下坚定的基础。

  说说这张图。其实在很多场景里面,我们都可以看到这一类的应用。这类应用,其实非常适合LPWAN,也适合Turbiot广域物联网系统的应用场景,包括智慧城市、智能家居、环境监测、抄表、农业、智能定位跟踪等等方面。

  下面我跟大家介绍一下,Turbiot智能无线烟感探测系统的构成原理。以及应用前景。

  那我们的Turbiot智能无线烟感探测系统,可以说是在我们的Turbiot核心传输网上面做的一项应用。

  这个无线烟感探测系统的解决方案,主要面向的是老旧建筑改造,还有老城区改造等等这些改造场景的一些应用,解决目前烟感安装困难的实际问题。

  它是用了我们Turbiot核心网的传输,当然也是基于最新的LoRaWAN国际物联网的标准技术,有范围大、易于部署、成本很低等特点。系统构成主要由四个部分组成,一是烟感(无线烟感报警器),二是基站(无线网关),第三是管理系统,还有手机APP呈现系统。

  应用场景的话,跟目前国家政策所支持的那些场景是非常符合的,比如养老院、幼儿园、学校宿舍、老旧住宅等场所。

  直观的比较一下Turbiot无线烟感系统的优势。从传统联网式烟感、独立式烟感,普通无线烟感和目前的Turbiot智能无线烟感,这四个进行纵向比较。而横向比较的维度分别是,它们的供电、联网方式、距离、网关架设、施工难度、总体成本,还有实时联网报警和维护难度,等等。

  那么从这个图上,可以很明显的看出Turbiot无线烟感的一些优势。比如说长距离,大概是一到两公里,当然这是实际的环境中;然后一至两个网关,大概可以覆盖多栋楼;施工难度是很小的,成本也比较低,具有可管理的功能,所以说实时联网报警肯定是支持的,维护难度也比较小。

  所以从以上的叙述来讲,Turbiot智能无线烟感是非常满足目前消防改造的一个产品。

  这张图是Turbiot无线烟感探测系统的一个框架图,这里写的可能是一栋建筑,也可能是N栋建筑,因为我们的覆盖范围非常广的,跟传统Zigbee相比优势是很大的。目前每一栋楼里面部署的烟感是TBS-100。当然,现在我们还有一些新产品,包括TBS-110。

  这个无线烟感通过LORA跟网关相连,传到网关。网关是IP直接会跟TurCloud网络服务器相连。后端是我们的无线管理平台在运作。那么,住户或者管理员可以通过短信、电话等多种渠道实时知道当前的状态。

  这个是我们的 TBS-100无线烟感产品。它是一个符合LoRaWAN,包括Turbiot系统的标准的一个无线的国家标准的独立烟感的认证。那么它的相关的报警音量,保护面积等等都是符合国家标准的。

  这个产品是我们公司推出的底座式无线烟感。应该来说,是国内乃至全球吧,可能是第一款的基于LoRaWAN标准的一个无线这款产品可以接众多大厂的独立式烟感,我们在传统的独立式烟感上面加了一些无线功能,支持LoRaWAN 以及Turbiot标准,使得传统的独立式烟感有了一个质的变化,使它有了即时的联网功能。

  这个是我们的智能烟雾报警管理平台。从图中可以看出,它是有一些我们专业的消防和安防的管理手段在里面,包括地图显示、实时报警,还有设备管理,等等。这些都构成了我们的智能烟雾报警平台,构成了我们整个系统的管理手段。

  这个是我们的一个智能的烟雾报警的手机App。它可以很直观的去展现系统目前的状态。

  这个是武汉园区的一个消防试验网。它的网关覆盖范围是1.3公里。覆盖的楼宇方面,一个网关是六栋楼,包括宿舍、酒店还有办公室。烟感是三百个,用的是一个网关。管理系统用的也是一套。

  这个是我们在山东一所高校的一个消防改造项目。它的覆盖范围是,单网关实现了28万平方米的覆盖,覆盖的楼宇达到12栋,这个数量还是比较大的。无线烟感大约是两千两百个,网关使用了2台,做了重叠覆盖。管理系统也是一套。

  这个是我们在武当山做的一个消防改造项目。地址是武当山的一个风景区,覆盖的是玉虚宫的那块。网关使用了两个,烟感大约是一百个,管理平台也是一套。

  感谢智东西给我们提供这么好的场所,跟大家一起交流,一起沟通,下面我把指挥棒交给何总。

  1、消防系统包括烟感、喷淋、消防栓、钢瓶等,有没有成体系的物联网标准和系统提供支持?

  2、消防物联网后台应用有哪些?收集到的数据汇总到哪儿、可不可以为其它的城市管理服务提供支持?

  吴总:上海信投吴总的提问是很专业的。目前,消防体系有完整的标准体系。物联网在消防领域的应用,分为消防设施的物联网和消防设备信息化管理的物联网。但是目前还没有成体系的消防的物联网的标准。所以各地其实都是在推进。

  消防设施联网最快的,也就是我们今天主讲这一部分,其实是消防设施的物联网。它的作用其实就是说在没有条件布防的情况下,是通过物联网的技术,低成本的快速的去布设物联网系统,提高消防能力。

  消防设施的信息化管理的物联网,可以用我们目前的一个物联网的技术来管理现有一个消防设备。第一可以降低成本,第二提升消防设施的有效性。

  接下来回答第二个小问题。收集到的数据,是可以汇集到云端的,也是可以给消防管理部门使用的。因为这个接口都是有的。当然可以授权给其它的部门使用。那么智慧消防这块的部分应该来说的话,可以作为智慧城市的一部分,为其它应用是提供支持的。

  二是老旧建筑改造或新建筑建设,只有烟感也不能满足要求,贵公司是否有计划推出系列产品,满足实际工作需要?

  三是无线烟感采集到的信号传输到哪里,还需要建设控制室吗?与目前公安部消防局大力推广的消防物联网(原有设备加装物联网采集、传输装置)能否一并归集至消防部门,便于数据分析,实时监督和及时处置。

  吴总:最近大家也知道,某美品牌也推出了一款智能无线C认证,可以在它的产品上看到。但是它的认证是基于独立式烟感报警器的3CF认证。但是,通信部分目前还没有一个正式的国标。所以,它是单独的通过消防的测试。

  对于第二个问题,当然孟总也应该是专业人士。确实,目前单独的一个无线烟感,在满足整个消防体系,或者说火灾探测报警系统的一个需求上面,是不足的。这点我们也认识到了。所以我们基本上就很快就会推出满足火灾探测报警系统的全部产品。我们也会进而去满足火灾自动报警系统的一个产品。

  对于第三个问题,其实我们的采集信号是传输到一个服务器里面,通过外部的方式来展现和控制。那么,控制室可以根据需要设不设、设在哪里,这是非常灵活的。目前公安消防局大力推广的消防物联网,在原有设备的基础上,加采集传输的装置,是非常容易集成在一起的。其实,我们的系统,也是非常对他们的胃口的。

  消防是个特别严肃、可靠性要求特别高的东西,LoRaWAN网络怎么保证无线的信息传输的稳定性与安全性?

  吴总:辛总是我们的老朋友了。LoRaWAN本身是一个安全性非常高的系统,LoRa Alliance已经专门发布了一个LoRaWAN安全白皮书进行介绍,大家可以去了解了解。可靠性方面,其实我们在布网,或者说实际施工设计中,要遵循一定的规则。就可以保证他的可靠性。拓宝科技目前也正在制定设计施工的规范,非常类似于目前有线的标准。

  对于无线网络,大部分人有一个误区,可能认为无线的可靠性低。实际上,只要我们遵循一定的设计规范,无线通讯的可靠性完全可以媲美,甚至超过有线系统的。举一个不恰当的比喻,航天器的所有通信都是无线系统的,但可靠性是非常高的。

  吴总:烟感和自动洒水的系统是肯定可以连在一起的,也就是说,烟感和自动洒水的联动机制,对于我们目前的系统来说是没有问题的。

  至于敏感度,如果指的是烟感的灵敏度,那么烟感的敏感度是符合独立烟感3CF认证的一个产品,所以它的敏感度是符合国家标准的。

  您好,这几天柯洁正在和AlphaGo新版本交战,想请问一下您是如何看待ai和智慧建筑结合的?目前大部分公司的精力都用于数据采集和可视化或是简单的数据分析,您对于下一步发展愿景是怎样的?谢谢

  吴总:这是一个热点问题。从目前科技发展态势和热点来看,一个是云,一个是人工智能,一个是大数据,当然还包括物联网。

  那么,无论大数据、人工智能,还有云计算,用简单的一句话来描绘他们的关系的话,就是在“云”上用“人工智能”去处理“大数据”。那么,数据的来源基础,就是和物联网紧密结合在一起的。因为未来所有物体都会联网,比现在互联网的数目肯定是倍级的增长。物联网的发展,势必会带来大量的数据。那么大量的数据处理,必然会需要人工智能的介入。

  所以,AI跟智慧建筑的结合,其实就是智慧建筑将无数的数据交给AI来处理,高层楼房报警器图片我觉得这也是未来的一个趋势。

  拓宝科技的发展愿景是会基于IoT、LPWAN,基于物联网领域,做深度的垂直发展。我们希望我们物联网系统能够为广大的各行各业的应用,做一个支撑,做一个平台,实现大家共同的进步和行业发展。

  您好,请问1、目前前端能采集哪些类型的数据;2、在采集数据时防外界干扰程度如何?怎样保证采集到数据的准确性?

  吴总:针对这个问题,我讲讲在LPWAN领域里面,NB的优缺点,或者说是LoRaWAN和NB的区别与走向吧。

  就NB来讲,在LPwan上是一个非常热的门类。其实,从技术上来讲,两者之间是没有太大的优劣之分,区别在于NB是采用的是运营商统一部署的、覆盖全国的网络,然后进行收费运营的模式。LoRa及LoRaWAN相关,是可以让企业搭建属于自己的网络,实现业务运营。虽然说NB-IOT受到了运营商的强烈支持。但是,并不能代表LoRa就会被轻易的取代。

  首先,从起源来讲,LoRa是在NB之前诞生的。LoRa的商用系统其实已经商用了。NB的话,严格来讲,是没有正式商用的,只是有些实验网。从成本上来讲,LoRa就说目前来讲的话,还是比NB低不少的。当然,从NB推广的速度来讲,后期上量之后的话,这部分的比较,其实是可以忽略的。

  从低功耗这方面来讲。基于目前技术成熟度,NB远没有达到目前标称的五个μA的待机功耗,LoRa其实只有一个μA的待机功耗。模块的话,它是小于两个μA的。

  LoRa是自组网,从费用上来看,是可控的,也是可预算的,NB从运营方式来看,运营商前期会上大量补贴,来冲终端量。LoRa的话,是一个直接网,包括终端、核心网、平台、数据,其实是没有通讯费用的;NB的终端以及数据,随着数据的产生,会持续产生费用的。所以说各有优劣,还是要看下需求的。

  从数据安全角度来讲,LoRa是自组网,高层楼房报警器图片数据较NB而言是安全的,因为是自己的。而NB的数据会走运营商的,这是显要的区别之一,那么不同行业会根据数据的安全性各取所需。

  从推广角度上来讲,NB的烟感探测器也是在推。但是从消防行业这个角度来讲,因为消防行业有指导性的无线通信认证的规格和要求,是需要整套设备都搬到认证地区去做认证。所以NB是很难满足这个要求的,相反LoRa还是可行的。

  综上所述,目前NB的烟感终端的耗电量是满足不了目前需求的,NB的烟感探测器时效性和承受度还是不及LoRaWAN的无线烟感终端。

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