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NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)
Autor: Heiman Technology Time :2019-02-25  Views:

1、序言

《NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書》分析了國內獨立式感煙火災探測報警器(以下簡稱獨立煙感)產品的問題和挑戰,推出了基于物聯網(IoT)平臺與NB-IoT技術的感煙火災探測報警器(以下簡稱智慧煙感),并提出了智慧煙感解決方案,包括解決方案的價值、優勢及對未來的預期。

1.1國內消防現狀

近年來,火災頻發,造成很大的人員及財產損失,國家高度重視,陸續出臺相關文件,明確相關要求,落實消防安全責任。同時,人民消防意識逐漸提高,獨立煙感得到一定程度的普及,在防火減災方面起到一定的作用。但由于獨立煙感產品存在一定的局限,市面上獨立煙感質量參差不齊,功能單一,只能發出聲光報警提示。人不在場收不到報警信息,工作狀態不能實時掌握,獨立煙感沒有完全解決這些問題。隨著全國“智慧消防”的推進,傳統的獨立煙感已經不能滿足新型的市場需求,隨之而來,新的智慧煙感解決方案呼之欲出。

2017年1至10月,全國共接報火災21.9萬起,亡1065人,傷679人,已核直接財產損失26.2億元,與去年同期相比,分別下降21.3%、17.7%、29.9%和24.7%。其中,發生較大火災50起,比去年同期減少7起,下降12.3%;發生重大火災3起,去年同期未發生重大火災;未發生特別重大火災。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

居民住宅火災相對多發,傷亡人數最多。從分場所情況看,各類住宅發生火災9.5萬起,交通工具火災2.3萬起,人員密集場所火災1.7萬起,工地、廠房、倉儲及易燃易爆場所火災1.5萬起,農副場所火災1.4萬起,垃圾廢棄物火災1.9萬起,其他場所火災3.6萬起。其中,住宅火災占總數的43.5%,造成821人死亡,占亡人總數的77.1%;造成446人受傷,占傷人總數的65.7%。

1.2政策法規逐步完善

基于國內嚴峻的火災形勢,2015年11月2日,公安部、民政部、住房和城鄉建設部、中國保險監督管理委員會、全國老齡工作委員會辦公室、中國殘疾人聯合會等六部委團體聯合印發《關于積極推動發揮獨立式感煙火災探測報警器火災防控作用的指導意見》(公消[2015]289號),要求充分認識獨立感煙報警器對火災防控的重要作用,鼓勵和引導擴大獨立感煙報警器應用范圍。

意見明確,養老院、福利院、殘疾人服務機構、特困人員供養服務機構、幼兒園等老年人、殘疾人和兒童建筑,家養老、“空巢老人”、分散養老特困人員等人群住宅,社區綜合服務設施等社區居民活動場所,位于棚戶區、城鄉結合部、傳統文化村落和三級及以下耐火等級的老舊居民住宅,宿舍、出租屋、農家樂、小旅館、地下居住空間等亡人火災多發的場所宜推廣安裝獨立感煙報警器;鼓勵在其他居民住宅內安裝使用獨立感煙報警器,文件同時也指出:在獨立感煙報警器使用相對集中的區域,可探索選用聯網型產品,同步向遠程顯示器等輔助設備和監護人、管理人員發送短信等提示信息。

2017年10月10日,公安部消防局發布了《關于全面推進“智慧消防”建設的指導意見》。

意見要求,在新建高層住宅應用城市物聯網消防遠程監控系統,對消防設施、電氣線路、燃氣管線、疏散樓梯等進行實時監測。在老舊高層住宅建筑加裝應用獨立式火災探測報警器、簡易噴淋裝置、火災應急廣播以及獨立式可燃氣體探測器、無線手動報警、無線聲光警報等設施。

國務院高度重視并于2017年12月4日發布《關于近期幾起火災事故的通報》,對消防安全工作提出更高要求。文件指出:各地區要結合實際情況,強化集生產、經營、儲存和住宿為一體的“三合一”、“多合一”建筑及群租房的火災隱患排查,住宿10人以上的,一律加裝獨立式火災報警探測器,實行專職管理員夜間巡查措施;住宿30人以上的,一律按照標準安裝自動滅火、火災報警等消防設施,明確專人負責消防管理。

可見政府部門及運營商都在大力推進智慧煙感應用落地,受政策影響以及人民消防意識的提高,智慧煙感的市場規模將得到迅猛發展。

鑒此,中國消防協會、中消云、中國電信、華為,共同發布《NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)》,全面分析消防報警行業存在的問題、傳統獨立煙感普遍存在的痛點及NB-IoT智慧煙感的優勢,從云、管、端協同發展等方面提出了NB-IoT智慧煙感解決方案,并展望智慧煙感發展趨勢,以促進深化合作,聯手共贏。

2、消防報警行業問題和挑戰

2.1消防行業普遍存在的痛點和問題

改革開放40年,國家在經濟發展及城市建設方面取得了巨大的進步和發展,但火災的發生仍是現實生活中最常見、最突出、危害最大的一種災難,是直接關系到人民生命安全、財產安全的大問題。傳統消防行業在多方面存在以下痛點問題亟待解決。

2.1.1故障報警處理不及時

傳統的火災探測器信號依靠消防總線傳輸,探測器出現故障、報警信號只能傳送至消防控制室,通知對象單一,業主、網格員、微型消防站并不知情,物業也只能在消防控制室看到告警信息,對可能發生的煙氣、燃氣報警、故障問題,不能第一時間對報警信息進行有效處理導致損失嚴重。

2.1.2火災隱患場所不能監控到位

2017年住宅、人員密集場所、九小場所發生嚴重火災14場,造成80人死亡、122人受傷,呈現出火災易發、火勢迅猛、撲滅困難、危害嚴重的特點。而目前火災高發場所,如住宅、人員密集場所、九小場所等因建筑老舊、結構復雜。傳統消防報警設備在此類場所的安裝存在施工布線難,系統造價高等問題。由于必要的消防報警設備缺失,不能通過技術手段形成對火災隱患的有效監控,屬于社會防火的死角,存在嚴重的火災安全隱患,一旦起火,人員疏散及救援滅火的遲滯會導致嚴重的生命財產損失。

2.1.3消防設備管理維護難

隨著城市化進程加快,重點單位和火災隱患數量不斷增加,消防監督員人少事多,難以兼顧,全國公安消防部門僅有消防監督人員約2萬人,從事監督檢查工作的有1萬余人;隱患排查依賴現場督察,科技支撐不足;消控室人員素質低、缺崗、漏崗現象突出,存在大量監管疏漏的隱患。另一方面消防設備交付使用后的維護并不到位,社會上維保公司魚龍混雜,缺乏規范有效的監督,缺乏專業技術人才,工作責任意識淡薄,消防維保檢測以人工定期現場巡查為主,效率低,成本高;導致消防設備的檢查維護更多流于形式,管理維護存在很大的漏洞。為火情發生后的及時預警、報警埋下了巨大隱患。

2.1.4消防工作社會化難落實

社會單位消防安全責任意識落實不到位;行業主管部門消防工作“不愿管、不會管、不敢管”現象比較突出,出現對消防設備使用主體、檢測單位、維保單位缺乏系統的監督管理。與美、日、西歐等發達國家相比民眾消防安全意識淡薄,消防設備的普及率極低,宣傳教育社會化程度較低;美國和加拿大從上世紀七十年代中期用法規的手段在家庭普及獨立式感煙報警器,到九十年代初普及率提高到91%。日本2003年修改“自衛消防法”規定自2006年6月1日后新建建筑必須安裝住宅用火災警報器(即獨立式火災探測報警器),2011年6月1日后老舊建筑業需要安裝,并制定了各地區的推進時間方案,成立了住宅防火對策推進協議會;澳大利亞則規定從2007年7月1日起強制要求家庭安裝獨立式感煙報警器,這兩個國家現在大部分家庭都安裝了這種報警器。法國的效果最明顯,2013年頒布了有關法規,在不到3年的時間里,絕大多數家庭都安裝了獨立式感煙報警器,消防工作的社會化方面可以采取市場驅動,法規法規驅動,政府宣傳倡導,保險驅動等方式進行逐步落地。

2.1.5火災救援難度大

隨著新材料、新建筑、新能源不斷涌現、危化品增多,使得火災載荷大,防火、滅火形式日益嚴峻。然而現實中在發生火災的情況下,因緊張和恐懼,電話報警信息的傳達存在失誤,人工電話報警存在一定的延遲,影響消防救火人員到場時間;而在國內尤其是老舊小區、筒子樓、城中村等人員密集場所,道路復雜并且普遍存在消防救援通道堵塞的現象,對救火滅火造成嚴重阻礙;另外缺乏新型技術的支撐不能及時掌握火場情況,影響現場救援指揮。

2.2獨立煙感存在的問題

家庭住宅、古建筑、工業園區等場所在使用傳統感煙探測器過程中,傳統的獨立式煙感,功能單一,只能發出聲光報警提示。電池欠電不能及時知曉,人不在場收不到報警信息,工作狀態不能實時掌握,增加了消防安全管理的難度和管理成本。而近幾年推出的2G/3G/4G煙感也受因信號覆蓋及信號穿透的影響存在不適合規模化、批量化安裝的情況,綜合對市場上獨立煙感的研究分析,目前獨立煙感主要存在的問題如下:

2.2.1如果房內沒人怎么辦?

獨立煙感在報警時,發出警報提示聲。人員在現場能察覺到,并能收到報警通知。假如是裝在臥室,有一半時間,居住人員不在住所,即使發生火災,也不能得到及時通知,同時物業、微型消防站以及左鄰右舍不能第一時間了解火情,錯失最佳滅火良機,從而造成更大的損失。

2.2.2如果報警器電池沒電了怎么辦?

目前市面上的獨立煙感大多采用1.5V堿性LR6電池,使用壽命一般在3年左右,電池在低電量報故障后,假如人員不在現場不能及時知曉并更換電池。

2.2.3如果睡著了沒聽見怎么辦?

獨立煙感在探測到火情后,發出聲光警報,聲警報大于80dB,對于安裝了獨立煙感的住宅或者“三合一”場所,當事人在睡著后并不能確保聽到報警聲音。

2.2.4時間長了不知道獨立煙感還有沒有在工作?

獨立式煙感安裝以后,根據各種不同的安裝環境,設備可能發生脫落,損壞等現象,無法及時了解設備狀態,無法保證設備正常運行,不能很好的起到防火減災的作用。

2.2.5一旦發生火災能不能及時通知和相鄰的人員及時疏散?

獨立煙感只能實現點對點單一空間內的探測報警,不具備多方聯動報警和跨空間報警功能,當探測到火情后報警的方式單一,不一定能第一時間通知到位,同時不能將報警信息通知到相鄰的人員疏散。

3、NB-IoT與煙感探測器的融合

?3.1NB-IoT五大亮點

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things),即基于蜂窩的窄帶物聯網,作為遠距離無線通訊技術中的佼佼者,NB-IoT具備高安全、廣覆蓋、低功耗、大連接和低成本這五大亮點。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

3.2NB-IoT在智慧煙感中的特性

高可靠:網絡部署減少中間通信環節,直接一跳上網,降低故障概率,提高傳輸可靠性,無需設備廠家具備無線網規能力,免網絡維護。

高安全:運營商網絡基于授權頻譜組網,電信級高可靠、抗干擾,基于3GPP標準網絡層安全+傳輸層安全方案+應用層安全,三層保障物聯網終端及數據安全。

深覆蓋:能實現比GSM高20db的覆蓋增益;覆蓋能力提升了100倍,即使在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。

低功耗:電池待機時長可達5年以上,無需頻繁更換電池,降低維護成本。

可演進:以NB-IoT為代表的LPWA(低功耗廣域)物聯網技術,支持面向5GmMTC(海量機器類通信)應用方向,持續演進。

可感知:可遠程獨立監控每一個感煙探測器,周期性上報煙感器狀態,可遠程配置與診斷探測器及通信問題。

易安裝:無需布線和取電,即插即用,安裝和上網調試簡單,部署成本降低90%以上

4、NB-IoT智慧煙感解決方案

4.1NB-IoT智慧煙感整體解決方案

NB-loT智慧煙感解決方案是以智慧感煙為基礎,基于物聯網、大數據存儲和分析、云計算、移動互聯網,結合火災探測報警行業特征,突破傳統單一產品的銷售模式,拓展全新服務渠道,提供系統化綜合報警方案,創造面向未來的智慧煙感系統框架,提供增值服務,創造更多的社會價值。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

NB-IoT感煙探測器解決方案按照云、管、端的系統架構來建設,方案包括終端層、網絡層、云平臺、應用層和服務層等幾個層面,通過物聯網、云計算、大數據等技術將各個層面整合統一為有機的整體。

4.1.1終端層-物聯網感知端融合

終端設備是物聯網的基礎載體,隨著物聯網的發展,終端由原有的啞終端逐步向智能終端演進,通過增加各種傳感器、通訊模塊使得終端可控、可管、可互通,終端設備通過集成NB-loT標準模組,與NB-loT基站連接來實現通訊能力,智能終端通過NB-loT基站將信息上傳給loT平臺。

4.1.2網絡層-NB-IoT部署簡易,廣覆蓋

網絡是整個物聯網的通訊基礎,不同的物聯網場景和設備使用不同的網絡接入技術和連接方式。對于智慧煙感場景,中國電信基于800M頻段的NB-loT網絡承載智能煙感業務,NB-loT網絡具有大連接、低功耗、低成本、廣覆蓋的特點,符合智慧煙感通訊的需求。在網絡部署上,NB-loT僅使用180KHZ帶寬,可采用帶內部署(In-band)、保護帶部署(Guard-band)、獨立部署(Stand-alone)方式靈活部署,通過現有LTE網絡簡單升級即可實現全國覆蓋,與其他的LPWA技術相比,NB-loT具有建網成本低,部署速度快,覆蓋范圍廣等優勢。

中國電信的800M頻段在信號穿透力和覆蓋度上擁有較大的優勢,能夠充分保障智慧煙感等業務在復雜應用環境下的數據信號傳輸的穩定性與可靠性。中國電信通過整合通信網絡能力與IT運營能力,為智慧煙感生產廠家提供可感知、可診斷、可控制的智能網絡,滿足客戶對終端的工作狀態、通信狀態等進行實時自主查詢、管理的需求。同時為滿足物聯網客戶在終端制造和銷售過程中的生產測試階段、庫存階段、正式使用階段中對網絡的不同使用需求,提供號碼的一次激活期、靜默期、二次激活期功能。

4.1.3平臺層-統一平臺多業務匯聚管理

loT平臺支持多種靈活部署模式,可以部署在中國電信和華為雙方合作的天翼云上,華為OceanConnectloT平臺提供連接管理、設備管理、數據分析、API開放等基礎功能,由中國電信負責日常運營及管理。loT平臺提供連接感知、連接診斷、連接控制等連接狀態查詢及管理功能;通過統一的協議與接口實現不同終端的接入,上層行業應用無需關心終端設備具體物理連接和數據傳輸,實現終端對象化管理;平臺提供靈活高效的數據管理,包括數據采集、分類、結構化存儲,數據調用、使用分析,提供全生命周期的業務定制報表。業務模塊化設計,業務邏輯可實現靈活編排,滿足行業應用的快速開發需求。

同時loT平臺與NB-loT無線網絡協同,提供即時下發、離線命令下發管理、周期性數據安全上報、批量設備遠程升級等功能;同時支持經濟、高效的按次計費、助力精細化運維。

4.1.4運營層-豐富的煙感應用

loT應用是物聯網業務的上層控制核心,智慧煙感在loT平臺的基礎上,可聚焦開發多樣化的應用場景,使物聯網得到更好的體現。智慧煙感應用系統通過loT平臺獲取來自終端層的數據,幫助終端客戶解決煙感信息的實時上傳,通知。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

4.1.5服務層-更智能、更便捷、更高效

在物聯網時代下,用戶生活變得更智能、更便捷、更高效,loT技術結合智慧煙感改變了用戶感知煙霧探測器的方式。通過loT平臺,結合移動端APP、微信等方式,用戶可獲取煙感在線、離線、故障等相關信息,同時通可以快速實現充值、查詢等業務辦理,與煙感企業進行實時互動。

4.2智慧煙感的優勢

基于NB-IoT技術的智慧煙感區別于傳統聯網式煙感、獨立式煙感具有低功耗、無需布線,實時監控、自動巡查、通過手機短信、APP、電話多重信息推送的優勢。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

4.3NB-IoT在智慧煙感方案中的作用

NB-loT技術應用在智慧煙感方面,可以高安全、低成本地實現對智慧煙感的狀態實時采集、遠程實現復位、消音等功能,將智慧煙感的狀態信息進行及時分析和處理,從而實現更有針對性、科學性的動態管理,提升智慧煙感的管理效率和服務水平。同時可以將火情狀態第一時間推送至業主等相關人員。NB-loT智慧煙感解決方案的優勢有助于解決獨立煙感產品存在的普遍問題,具體如下:

立體報警、多方推送:

探測到火情后,通過探測器、平臺、手機APP、短信、電話立體報警,并將報警、故障等信息同時推送給消防監督員、社區網格員、物業管理人員、微型消防站等消防安全責任主體。

實時監控、消除隱患:

智慧煙感探測器實時在線,24小時監控煙感狀態,對報警、故障、欠電等隱患實時掌控,方便管理維護人員第一時間對故障問題點進行隱患消除處理,保證煙感工作狀態正常有效。

超強續航、鏈式報警:

NB-loT智慧煙感采用低功耗通訊模塊,保障電池正常持續供電在5年以上;煙感信息由云平臺統一管理,報警點相鄰的煙感可鏈式報警,通知到鄰居,及時疏散,避免更大傷亡。

平臺健全、方便管理:

平臺具有超強的PaaS能力,功能完備,API接口開放,可與多方設備無縫對接。煙感、手機、平臺的協同管理的技術手段,更方便主管部門的監管。

4.4為城市保駕護航

一般情況下,住宅、商鋪、出租屋、農民房、廠房及各種小作坊等場所,存在著環境老化嚴重,人流密集復雜,線路陳舊雜亂的特點,從而形成諸多安全隱患,加之此類場所很少安裝煙感等消防報警設備,火災事件頻頻發生。

NB-IoT智慧煙感基于NB-IoT技術實現城市空中數據傳輸與采集,確保實時在線環境監測,并對火災救援、設備管理等提供必要的參考依據。同時通過構建各部門之間信息互聯通道,保證任務及時流轉。一旦發現有火災安全隱患,及時報警,并通知相關部門人員迅速前往現場處理,增強部門間的聯動,提高應急處置及救援的效率,為城市安全保駕護航,降低設備管理成本,提高社會穩定性。

4.5為用戶創造多重的增值服務

NB-IoT智慧煙感結合云計算、大數據和移動互聯網,打造智慧煙感在線服務。通過遠程監控,中消云平臺可將煙感數據精準、高效、多維度地反饋給用戶,用戶隨時隨地查詢火情分析報告,并完成準確火情預估,完美解決用戶火情隱患等問題,提高用戶滿意度和幸福感,為民謀福祉,打造安全、環保、智慧化生活。

4.6提升對煙感全生命周期監控管理

NB-IoT智慧煙感具有超長待機、穩定傳輸等功效,非常適用于分散、長時間、遠距離區域應用的物聯網獨立設備,真正意義上實現高實用性的物物互聯。從智慧煙感的運行、使用、維護、保養過程中始終保持在線,不管是用戶主體、監管部門還是生產廠家均對智慧煙感的運行了如指掌,提高了煙感的維護和管理;改變了傳統被動維護巡查的方式,減少工作量,確保人力的可擴展性;提高了客戶管理、工程管理、調度分析管理等能力,降低設備使用方、責任主體方以及監管部門的運維壓力。

?5、智慧煙感發展趨勢及展望

5.1市場剛需

從價值判斷上來講,IoT是未來行業發展趨勢,跟大數據,人工智能等等是并駕齊驅的。預計到2025年,全球聯網的IoT設備將會增加的1000億個,其中,55%的聯接將集中在商業領域,如智慧城市、智能化生產等,價值在于提升城市運營以及生產效率,創造生產效益。此外,45%的聯接應用在智能家居、車聯網、可穿戴設備等面向消費者的領域,將極大地提升生活品質。

在消防煙感領域,中國家庭戶數4.6億,其中城市家庭2.7億戶,一般估算,全國煙感市場空間超24億(含商鋪、住宅、出租屋、城中村等場景),同時《國務院辦公廳關于印發國家綜合防災減災規劃(2016-2017)》的通知,鼓勵應用物聯網等新技術,提高防火預測及信息獲取等能力,初步估算,未來5年,全國的煙感器安裝規模有望達到7億;中消云作為國內最早的基于NB-IoT的技術在智慧消防領域深耕的企業,智慧煙感的解決方案可以廣泛應用到各類應用場景,為消防行業萬物互聯的時代打下堅定的基礎。

5.2多應用場景

未來的智慧煙感正在向智慧家庭、智慧社區、智慧校園、智慧工地、智慧醫院及智慧城市各類場景不斷延伸,因此基于統一的IoT平臺實現跨行業的設備管理和聯動是基礎。基于loT平臺,每家每戶的智慧家庭終端,比如智能煙霧探測器、智能聲光報警器、智能手動報警按鈕,智慧安全用電、可燃氣體探測器、每個小區的門禁系統、戶外攝像頭,每個城市的物理安防系統都可以在loT平臺實現統一接入與互聯,完成信息監測、數據分析,全生命周期管理。

NB-IoT智慧煙感具有覆蓋好,功耗低,免布線,即裝即用,聯網及時發現警情的優點,展望未來,隨著基于NB-IoT技術的不斷更迭完善,不論智慧煙感的功能穩定性還是應用場景的多樣性都會得到很大程度的提高,另外消防安全伴隨社會發展、人們生活水平的提升以及人們消防安全意識的提高,將會被越來越多的家庭所重視和認可。從便利性到相對低廉的價格,會使得終端用戶有很好的承受能力和更加安全可靠的用戶體驗。

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

6、縮略語表

NB-IoT智慧煙感解決方案白皮書(2018版)

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