淺談新一代PGIS技術在智慧消防中的創新應用
瀏覽次數：951更新時間：2021-07-23
劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：智慧消防系統是一種將GPS(全球衛星定位系統)、GIS(地理信息系統)、GSM(無線移動通信系統)和計算機、物聯網及大數據等技術集于一體的智能消防無線報警網絡服務系統Redis內存數據庫應用于智慧消防系統的設計中，可以使智慧消防數據查詢滿足高訪問量、操作方便的現實需求，為智慧消防的大數據存儲設計提供了的參考。
關鍵詞：智慧消防；物聯網；大數據；Redis內存數據庫
0引言
智慧消防系統山是一種將GPS(全球衛星定位系統)、GIS(地理信息系統)、GSM(無線移動通信系統)和計算機、物聯網和大數據⑵等技術集于一體的智能消防無線報警網絡服務系統。隨著信息技術的深度發展，人類已進入大數據時代，消防行業面臨著巨大挑戰與機遇，傳統消防系統工作方式與新形勢、新任務不相適應的矛盾日益凸顯,在物聯網產業迅猛發展的大背景下，主動運用大數據來解決了電信、建筑、供電、交通等公共設施建設協調發展的問題，在智慧消防系統中，消防指揮與用戶單位聯網，改變了過去傳統、落后和被動的報警、接警、處警方式，實現了報警自動化、接警智能化、處警預案化、管理網絡化、服務化、科技現代化，大大減少了中間環節，提高了處警速度，做到了方便、快捷、可靠，使人民生命、財產的以及警員生命的得到保護。
1 Redis數據模型
1.1數據結構設計
Redis本身存儲是一個巨大的Hash表，為了模仿關系型數據庫的表，通常使用分隔符分隔“表名"以及“字段"，本文使用"："作為分隔符例如存儲一個消防產品的屬性信息，可以表示為Product：ProductID作為key,并用hash結構存儲消防產品屬性信息field域包括：產品名稱(ProductName)、產品型號(ProductType)、出廠日期(DateofProduct)、技術參數(TechnicalParameters)、證書編號(CertificateNumber)、安裝位置(InstallationSite)和報警記錄(AlarmRecord)等字段。value域包含實際的存儲信息。在每一個消防產品投入到智慧消防云平臺前，系統會為其賦予的產品編號PmductlD,因此該key。
表1Redis中hash數據結構設計示例
1.2系統配置
本文采用主從方式進行系統配置，共有3個主(master)節點，3個從(slave)節點，采用全雙工通信方式，客戶端連接數設置為10000,系統為每個節點分配的內存為1000MB。采用Java虛擬機環境，Jvm主處理單元配置為4核Intel(R)Xeon(R)CPUE7-4830v2@2.20GHz,內存31GB,操作系統選擇NeoKylinLinuxAdvancedServerrelease6.0o緩存集群服務器主處理器配置為4核Intel(R)Core(TM)i3-2120CPU@3.30GHz,內存5.5GB,操作系統選擇RedHatEnterpriseLinuxServerrelease6.3o
2實驗與分析
2.1大批量操作緩存測試
智慧消防是一個全新的概念和理念，目前尚處于發展階段，還沒有和統一的定義和標準。根據智慧消防模型設計的理念圓，模擬出能夠體現消防產品信息，消防產品安裝位置信息和消防產品地理位置信息等數據，根據這些信息生成智慧消防系統的模擬數據。在消防產品入網前，為每一個產品分配的ProductID,以作為該產品在系統中的標識。考慮到消防數據的復雜與多樣性性在模擬數據時，盡可能地選擇了多的可能體現消防產品信息的數據，考慮到不同的表中要素的個數不同，共生成了2個數據表KalOO和AcOOl,其中KalOO中數據盡可能多地體現了產品的信息，表中所含要素個數為27891個，AcOOl盡可能多地體現了產品的位置信息,表中所含要素個數為46254個,2張表格中分別具有消防產品信息數據10萬條。
2.2寫緩存測試
考慮到智慧消防系統在實際應用中，寫緩存業務單次不會超過5萬條，因此將測試的數據量上限設為5萬。當緩存服務器宕機或其他因素導致緩存不可用時，程序會將單次上傳的所有數據存入一條zzOl的blob(binarylargeobject)類型字段中，其中blob的容量為2GB。下面本文對寫緩存成功的時間，寫緩存失敗的時間以及緩存失敗時存入blob的數據量進行了測試。測試結果如下圖1、圖2。
安科瑞智慧消防綜合管理云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產企業無法監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"、用電管理的實際需求。
3.2平臺功能
(1) 平臺登陸
用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。
(2) 實時監控
智慧用電子系統可接入電氣火災、故障電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測和母排無線測溫探測等等各類子系統，實現對相關消防系統設備的信息實時監控，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、電話報警統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知，快速處置
(3) 隱患管理
隱患管理包括隱患巡查、隱患處理、和隱患記錄，隱患巡查的目的是為了系統在產生報警或隱患后，系統可以針對工程人員派發工單，處理完以后工程人員能夠在系統中填寫相關工單任務記錄，以供歷史查詢。隱患統計支持對項目進行日、月、季、年的維度查詢，并能夠自定義時間查詢，將項目下隱患以曲線，圖表的形式展現
(4) 統計分析
統計分析包括數據匯總和分析報告，數據匯總以曲線和表格形式顯示各個月份的報警和故障記錄，同時顯示控制日志，支持按照控制類和參數設置類分別顯示，也可以按照操作是否成功分別顯示，包括此次控制的操作情況，項目名稱，設備信息以及對應的操作時間等；分析報告包括總體概況和設備回路特征分析。
(5) 運維管理
根據運維調度管理的需要，智能調度技術人員可以分為不同角色，系統支持巡檢計劃和巡檢日歷，可支持巡檢人員使用手機NFC芯片巡檢打卡的功能。
(6) 手機APP功能
手機APP軟件具有IOS版本和安卓版本，并與電腦終端系統的數據同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣參數的實時監測數據及變化曲線、歷史數據與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過壓、欠壓、過流等電氣故障實時報警數據等；能實時顯示項目地理位置、未排除隱患數、未處理巡檢數等；通過APP消息推送的方式提醒用戶實時報警信息；可以實現遠程復位、遠程分閘功能；可以對所有現場探測器進行遠程參數設定及修改；可以對所有現場探測器的遠程控制記錄進行查詢；
推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）
3.4系統現場推薦硬件配置清單：
注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據現場回路電流大
3.5產品選型
電氣火災監控探測器
4 結論
消防物聯網的技術發展，將給消防事業帶來全新的方法與途徑，將改變消防產品生產與消防監管模式四。智慧消防的發展乃是大勢所趨，它是社會發展和人們生活水平提高到一定程度后的必然需求叫。但智慧消防的實現，不僅需要消防從業人員的努力，同時需要與物聯網和大數據等技術進一步結合四。本文提出的Redis在智慧消防系統設計中的設計，實現了智慧消防數據庫系統的Redis模型的建立。試驗結果表明，Redis數據模型在智慧消防數據查詢的響應效率，較傳統的Oracle數據模型有較大的優勢，可以滿足智慧消防系統實際應用中高訪問量、高并發和計時響應的現實需求。
然而，Redis作為一個內存型數據庫，其數據存儲容量有限，需要在和大數據結合上更做進一步的研究；智慧消防的設計尚處于理論階段，云平臺和模型細節仍在研究過程中，因此如何將Redis模型更好地應用于智慧消防系統的建設中，還需要研究與探索，但只要全社會共同努力，相信智慧消防很快來到我們身邊。讓我們共同期待智慧消防早日到來！
參考文獻：
[1] 孫超.Redis內存數據庫在智慧消防系統設計中的應用.
[2] 丁宏軍.基于物聯網技術的智慧消防建設[J].消防技術與產品信息，2017.
[3] 嚴霄鳳，張德馨.大數據研究山.計算機技術與發展，2013.
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版.
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