NB-IOT城市智能火灾监控系统

1、序言

??《NB-IoT智慧烟感解决方案白皮书》分析了国内独立式感烟火灾探测报警器（以下简称独立烟感）产品的问题和挑战，推出了基于物联网（IoT）平台与NB-IoT技术的感烟火灾探测报警器（以下简称智慧烟感），并提出了智慧烟感解决方案，包括解决方案的价值、优势及对未来的预期。

??1.1国内消防现状

??近年来，火灾频发，造成很大的人员及财产损失，国家高度重视，陆续出台相关文件，明确相关要求，落实消防安全责任。同时，人民消防意识逐渐提高，独立烟感得到一定程度的普及，在防火减灾方面起到一定的作用。但由于独立烟感产品存在一定的局限，市面上独立烟感质量参差不齐，功能单一，只能发出声光报警提示。人不在场收不到报警信息，工作状态不能实时掌握，独立烟感没有完全解决这些问题。随着全国“智慧消防”的推进，传统的独立烟感已经不能满足新型的市场需求，随之而来，新的智慧烟感解决方案呼之欲出。

??2017年1至10月，全国共接报火灾21.9万起，亡1065人，伤679人，已核直接财产损失26.2亿元，与去年同期相比，分别下降21.3%、17.7%、29.9%和24.7%。其中，发生较大火灾50起，比去年同期减少7起，下降12.3%;发生重大火灾3起，去年同期未发生重大火灾；未发生特别重大火灾。

??居民住宅火灾相对多发，伤亡人数最多。从分场所情况看，各类住宅发生火灾9.5万起，交通工具火灾2.3万起，人员密集场所火灾1.7万起，工地、厂房、仓储及易燃易爆场所火灾1.5万起，农副场所火灾1.4万起，垃圾废弃物火灾1.9万起，其他场所火灾3.6万起。其中，住宅火灾占总数的43.5%，造成821人死亡，占亡人总数的77.1%;造成446人受伤，占伤人总数的65.7%。

??1.2政策法规逐步完善

??基于国内严峻的火灾形势，2015年11月2日，公安部、民政部、住房和城乡建设部、中国保险监督管理委员会、全国老龄工作委员会办公室、中国残疾人联合会等六部委团体联合印发《关于积极推动发挥独立式感烟火灾探测报警器火灾防控作用的指导意见》(公消[2015]289号),要求充分认识独立感烟报警器对火灾防控的重要作用，鼓励和引导扩大独立感烟报警器应用范围。

??意见明确，养老院、福利院、残疾人服务机构、特困人员供养服务机构、幼儿园等老年人、残疾人和儿童建筑,家养老、“空巢老人”、分散养老特困人员等人群住宅，社区综合服务设施等社区居民活动场所,位于棚户区、城乡结合部、传统文化村落和三级及以下耐火等级的老旧居民住宅，宿舍、出租屋、农家乐、小旅馆、地下居住空间等亡人火灾多发的场所宜推广安装独立感烟报警器；鼓励在其他居民住宅内安装使用独立感烟报警器，文件同时也指出：在独立感烟报警器使用相对集中的区域，可探索选用联网型产品，同步向远程显示器等辅助设备和监护人、管理人员发送短信等提示信息。

??2017年10月10日，公安部消防局发布了《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》。

??意见要求，在新建高层住宅应用城市物联网消防远程监控系统，对消防设施、电气线路、燃气管线、疏散楼梯等进行实时监测。在老旧高层住宅建筑加装应用独立式火灾探测报警器、简易喷淋装置、火灾应急广播以及独立式可燃气体探测器、无线手动报警、无线声光警报等设施。

??国务院高度重视并于2017年12月4日发布《关于近期几起火灾事故的通报》，对消防安全工作提出更高要求。文件指出：各地区要结合实际情况，强化集生产、经营、储存和住宿为一体的“三合一”、“多合一”建筑及群租房的火灾隐患排查，住宿10人以上的，一律加装独立式火灾报警探测器，实行专职管理员夜间巡查措施；住宿30人以上的，一律按照标准安装自动灭火、火灾报警等消防设施，明确专人负责消防管理。

??可见政府部门及运营商都在大力推进智慧烟感应用落地，受政策影响以及人民消防意识的提高，智慧烟感的市场规模将得到迅猛发展。

??鉴此，中国消防协会、中消云、中国电信、华为，共同发布《NB-IoT智慧烟感解决方案白皮书（2018版）》，全面分析消防报警行业存在的问题、传统独立烟感普遍存在的痛点及NB-IoT智慧烟感的优势，从云、管、端协同发展等方面提出了NB-IoT智慧烟感解决方案，并展望智慧烟感发展趋势，以促进深化合作，联手共赢。

??2、消防报警行业问题和挑战

??2.1消防行业普遍存在的痛点和问题

??改革开放40年，国家在经济发展及城市建设方面取得了巨大的进步和发展，但火灾的发生仍是现实生活中最常见、最突出、危害最大的一种灾难，是直接关系到人民生命安全、财产安全的大问题。传统消防行业在多方面存在以下痛点问题亟待解决。

??2.1.1故障报警处理不及时

??传统的火灾探测器信号依靠消防总线传输，探测器出现故障、报警信号只能传送至消防控制室，通知对象单一，业主、网格员、微型消防站并不知情，物业也只能在消防控制室看到告警信息，对可能发生的烟气、燃气报警、故障问题，不能第一时间对报警信息进行有效处理导致损失严重。

??2.1.2火灾隐患场所不能监控到位

??2017年住宅、人员密集场所、九小场所发生严重火灾14场，造成80人死亡、122人受伤，呈现出火灾易发、火势迅猛、扑灭困难、危害严重的特点。而目前火灾高发场所，如住宅、人员密集场所、九小场所等因建筑老旧、结构复杂。传统消防报警设备在此类场所的安装存在施工布线难，系统造价高等问题。由于必要的消防报警设备缺失，不能通过技术手段形成对火灾隐患的有效监控，属于社会防火的死角，存在严重的火灾安全隐患，一旦起火，人员疏散及救援灭火的迟滞会导致严重的生命财产损失。

??2.1.3消防设备管理维护难

??随着城市化进程加快，重点单位和火灾隐患数量不断增加，消防监督员人少事多，难以兼顾，全国公安消防部门仅有消防监督人员约2万人，从事监督检查工作的有1万余人；隐患排查依赖现场督察，科技支撑不足；消控室人员素质低、缺岗、漏岗现象突出，存在大量监管疏漏的隐患。另一方面消防设备交付使用后的维护并不到位，社会上维保公司鱼龙混杂，缺乏规范有效的监督，缺乏专业技术人才，工作责任意识淡薄，消防维保检测以人工定期现场巡查为主，效率低，成本高；导致消防设备的检查维护更多流于形式，管理维护存在很大的漏洞。为火情发生后的及时预警、报警埋下了巨大隐患。

??2.1.4消防工作社会化难落实

??社会单位消防安全责任意识落实不到位；行业主管部门消防工作“不愿管、不会管、不敢管”现象比较突出，出现对消防设备使用主体、检测单位、维保单位缺乏系统的监督管理。与美、日、西欧等发达国家相比民众消防安全意识淡薄，消防设备的普及率极低，宣传教育社会化程度较低；美国和加拿大从上世纪七十年代中期用法规的手段在家庭普及独立式感烟报警器，到九十年代初普及率提高到91%。日本2003年修改“自卫消防法”规定自2006年6月1日后新建建筑必须安装住宅用火灾警报器(即独立式火灾探测报警器)，2011年6月1日后老旧建筑业需要安装，并制定了各地区的推进时间方案，成立了住宅防火对策推进协议会；澳大利亚则规定从2007年7月1日起强制要求家庭安装独立式感烟报警器，这两个国家现在大部分家庭都安装了这种报警器。法国的效果最明显，2013年颁布了有关法规，在不到3年的时间里，绝大多数家庭都安装了独立式感烟报警器，消防工作的社会化方面可以采取市场驱动，法规法规驱动，政府宣传倡导，保险驱动等方式进行逐步落地。

??2.1.5火灾救援难度大

??随着新材料、新建筑、新能源不断涌现、危化品增多，使得火灾载荷大，防火、灭火形式日益严峻。然而现实中在发生火灾的情况下，因紧张和恐惧，电话报警信息的传达存在失误，人工电话报警存在一定的延迟，影响消防救火人员到场时间；而在国内尤其是老旧小区、筒子楼、城中村等人员密集场所，道路复杂并且普遍存在消防救援通道堵塞的现象，对救火灭火造成严重阻碍；另外缺乏新型技术的支撑不能及时掌握火场情况，影响现场救援指挥。

??2.2独立烟感存在的问题

??家庭住宅、古建筑、工业园区等场所在使用传统感烟探测器过程中，传统的独立式烟感，功能单一，只能发出声光报警提示。电池欠电不能及时知晓，人不在场收不到报警信息，工作状态不能实时掌握，增加了消防安全管理的难度和管理成本。而近几年推出的2G/3G/4G烟感也受因信号覆盖及信号穿透的影响存在不适合规模化、批量化安装的情况，综合对市场上独立烟感的研究分析，目前独立烟感主要存在的问题如下：

??2.2.1如果房内没人怎么办？

??独立烟感在报警时，发出警报提示声。人员在现场能察觉到，并能收到报警通知。假如是装在卧室，有一半时间，居住人员不在住所，即使发生火灾，也不能得到及时通知，同时物业、微型消防站以及左邻右舍不能第一时间了解火情，错失最佳灭火良机，从而造成更大的损失。

??2.2.2如果报警器电池没电了怎么办？

??目前市面上的独立烟感大多采用1.5V碱性LR6电池，使用寿命一般在3年左右，电池在低电量报故障后，假如人员不在现场不能及时知晓并更换电池。

??2.2.3如果睡着了没听见怎么办？

??独立烟感在探测到火情后，发出声光警报，声警报大于80dB，对于安装了独立烟感的住宅或者“三合一”场所，当事人在睡着后并不能确保听到报警声音。

??2.2.4时间长了不知道独立烟感还有没有在工作？

??独立式烟感安装以后，根据各种不同的安装环境，设备可能发生脱落，损坏等现象，无法及时了解设备状态，无法保证设备正常运行，不能很好的起到防火减灾的作用。

??2.2.5一旦发生火灾能不能及时通知和相邻的人员及时疏散？

??独立烟感只能实现点对点单一空间内的探测报警，不具备多方联动报警和跨空间报警功能，当探测到火情后报警的方式单一，不一定能第一时间通知到位，同时不能将报警信息通知到相邻的人员疏散。

??3、NB-IoT与烟感探测器的融合

??3.1NB-IoT五大亮点

??NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)，即基于蜂窝的窄带物联网，作为远距离无线通讯技术中的佼佼者，NB-IoT具备高安全、广覆盖、低功耗、大连接和低成本这五大亮点。

??3.2NB-IoT在智慧烟感中的特性

??高可靠：网络部署减少中间通信环节，直接一跳上网，降低故障概率，提高传输可靠性，无需设备厂家具备无线网规能力，免网络维护。

??高安全：运营商网络基于授权频谱组网，电信级高可靠、抗干扰，基于3GPP标准网络层安全+传输层安全方案+应用层安全，三层保障物联网终端及数据安全。

??深覆盖：能实现比GSM高20db的覆盖增益；覆盖能力提升了100倍，即使在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

??低功耗：电池待机时长可达5年以上，无需频繁更换电池，降低维护成本。

??可演进：以NB-IoT为代表的LPWA(低功耗广域)物联网技术，支持面向5GmMTC（海量机器类通信）应用方向，持续演进。

??可感知：可远程独立监控每一个感烟探测器，周期性上报烟感器状态，可远程配置与诊断探测器及通信问题。

??易安装：无需布线和取电，即插即用，安装和上网调试简单，部署成本降低90%以上

??4、NB-IoT智慧烟感解决方案

??4.1NB-IoT智慧烟感整体解决方案

??NB-loT智慧烟感解决方案是以智慧感烟为基础，基于物联网、大数据存储和分析、云计算、移动互联网，结合火灾探测报警行业特征，突破传统单一产品的销售模式，拓展全新服务渠道，提供系统化综合报警方案，创造面向未来的智慧烟感系统框架，提供增值服务，创造更多的社会价值。

??NB-IoT感烟探测器解决方案按照云、管、端的系统架构来建设，方案包括终端层、网络层、云平台、应用层和服务层等几个层面，通过物联网、云计算、大数据等技术将各个层面整合统一为有机的整体。

??4.1.1终端层-物联网感知端融合

??终端设备是物联网的基础载体，随着物联网的发展，终端由原有的哑终端逐步向智能终端演进，通过增加各种传感器、通讯模块使得终端可控、可管、可互通，终端设备通过集成NB-loT标准模组，与NB-loT基站连接来实现通讯能力，智能终端通过NB-loT基站将信息上传给loT平台。

??4.1.2网络层-NB-IoT部署简易，广覆盖

??网络是整个物联网的通讯基础，不同的物联网场景和设备使用不同的网络接入技术和连接方式。对于智慧烟感场景，中国电信基于800M频段的NB-loT网络承载智能烟感业务，NB-loT网络具有大连接、低功耗、低成本、广覆盖的特点，符合智慧烟感通讯的需求。在网络部署上，NB-loT仅使用180KHZ带宽，可采用带内部署(In-band)、保护带部署(Guard-band)、独立部署(Stand-alone)方式灵活部署，通过现有LTE网络简单升级即可实现全国覆盖，与其他的LPWA技术相比，NB-loT具有建网成本低，部署速度快，覆盖范围广等优势。

??中国电信的800M频段在信号穿透力和覆盖度上拥有较大的优势，能够充分保障智慧烟感等业务在复杂应用环境下的数据信号传输的稳定性与可靠性。中国电信通过整合通信网络能力与IT运营能力，为智慧烟感生产厂家提供可感知、可诊断、可控制的智能网络，满足客户对终端的工作状态、通信状态等进行实时自主查询、管理的需求。同时为满足物联网客户在终端制造和销售过程中的生产测试阶段、库存阶段、正式使用阶段中对网络的不同使用需求，提供号码的一次激活期、静默期、二次激活期功能。

??4.1.3平台层-统一平台多业务汇聚管理

??loT平台支持多种灵活部署模式，可以部署在中国电信和华为双方合作的天翼云上，华为OceanConnectloT平台提供连接管理、设备管理、数据分析、API开放等基础功能，由中国电信负责日常运营及管理。loT平台提供连接感知、连接诊断、连接控制等连接状态查询及管理功能；通过统一的协议与接口实现不同终端的接入，上层行业应用无需关心终端设备具体物理连接和数据传输，实现终端对象化管理；平台提供灵活高效的数据管理，包括数据采集、分类、结构化存储，数据调用、使用分析，提供全生命周期的业务定制报表。业务模块化设计，业务逻辑可实现灵活编排，满足行业应用的快速开发需求。

??同时loT平台与NB-loT无线网络协同，提供即时下发、离线命令下发管理、周期性数据安全上报、批量设备远程升级等功能;同时支持经济、高效的按次计费、助力精细化运维。

??4.1.4运营层-丰富的烟感应用

??loT应用是物联网业务的上层控制核心，智慧烟感在loT平台的基础上，可聚焦开发多样化的应用场景，使物联网得到更好的体现。智慧烟感应用系统通过loT平台获取来自终端层的数据，帮助终端客户解决烟感信息的实时上传，通知。

??4.1.5服务层-更智能、更便捷、更高效

??在物联网时代下，用户生活变得更智能、更便捷、更高效，loT技术结合智慧烟感改变了用户感知烟雾探测器的方式。通过loT平台，结合移动端APP、微信等方式，用户可获取烟感在线、离线、故障等相关信息，同时通可以快速实现充值、查询等业务办理，与烟感企业进行实时互动。

??4.2智慧烟感的优势

??基于NB-IoT技术的智慧烟感区别于传统联网式烟感、独立式烟感具有低功耗、无需布线，实时监控、自动巡查、通过手机短信、APP、电话多重信息推送的优势。

??4.3NB-IoT在智慧烟感方案中的作用

??NB-loT技术应用在智慧烟感方面，可以高安全、低成本地实现对智慧烟感的状态实时采集、远程实现复位、消音等功能，将智慧烟感的状态信息进行及时分析和处理，从而实现更有针对性、科学性的动态管理，提升智慧烟感的管理效率和服务水平。同时可以将火情状态第一时间推送至业主等相关人员。NB-loT智慧烟感解决方案的优势有助于解决独立烟感产品存在的普遍问题，具体如下:

??立体报警、多方推送：

??探测到火情后，通过探测器、平台、手机APP、短信、电话立体报警，并将报警、故障等信息同时推送给消防监督员、社区网格员、物业管理人员、微型消防站等消防安全责任主体。

??实时监控、消除隐患：

??智慧烟感探测器实时在线，24小时监控烟感状态，对报警、故障、欠电等隐患实时掌控，方便管理维护人员第一时间对故障问题点进行隐患消除处理，保证烟感工作状态正常有效。

??超强续航、链式报警：

??NB-loT智慧烟感采用低功耗通讯模块，保障电池正常持续供电在5年以上；烟感信息由云平台统一管理，报警点相邻的烟感可链式报警，通知到邻居，及时疏散，避免更大伤亡。

??平台健全、方便管理：

??平台具有超强的PaaS能力，功能完备，API接口开放，可与多方设备无缝对接。烟感、手机、平台的协同管理的技术手段，更方便主管部门的监管。

??4.4为城市保驾护航

??一般情况下，住宅、商铺、出租屋、农民房、厂房及各种小作坊等场所，存在着环境老化严重，人流密集复杂，线路陈旧杂乱的特点，从而形成诸多安全隐患，加之此类场所很少安装烟感等消防报警设备，火灾事件频频发生。

??NB-IoT智慧烟感基于NB-IoT技术实现城市空中数据传输与采集，确保实时在线环境监测，并对火灾救援、设备管理等提供必要的参考依据。同时通过构建各部门之间信息互联通道，保证任务及时流转。一旦发现有火灾安全隐患，及时报警，并通知相关部门人员迅速前往现场处理，增强部门间的联动，提高应急处置及救援的效率，为城市安全保驾护航，降低设备管理成本，提高社会稳定性。

??4.5为用户创造多重的增值服务

??NB-IoT智慧烟感结合云计算、大数据和移动互联网，打造智慧烟感在线服务。通过远程监控，中消云平台可将烟感数据精准、高效、多维度地反馈给用户，用户随时随地查询火情分析报告，并完成准确火情预估，完美解决用户火情隐患等问题，提高用户满意度和幸福感，为民谋福祉，打造安全、环保、智慧化生活。

??4.6提升对烟感全生命周期监控管理

??NB-IoT智慧烟感具有超长待机、稳定传输等功效，非常适用于分散、长时间、远距离区域应用的物联网独立设备，真正意义上实现高实用性的物物互联。从智慧烟感的运行、使用、维护、保养过程中始终保持在线，不管是用户主体、监管部门还是生产厂家均对智慧烟感的运行了如指掌，提高了烟感的维护和管理；改变了传统被动维护巡查的方式，减少工作量，确保人力的可扩展性；提高了客户管理、工程管理、调度分析管理等能力，降低设备使用方、责任主体方以及监管部门的运维压力。

??5、智慧烟感发展趋势及展望

??5.1市场刚需

??从价值判断上来讲，IoT是未来行业发展趋势，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1000亿个，其中，55%的联接将集中在商业领域，如智慧城市、智能化生产等，价值在于提升城市运营以及生产效率，创造生产效益。此外，45%的联接应用在智能家居、车联网、可穿戴设备等面向消费者的领域，将极大地提升生活品质。

??在消防烟感领域，中国家庭户数4.6亿，其中城市家庭2.7亿户，一般估算，全国烟感市场空间超24亿（含商铺、住宅、出租屋、城中村等场景），同时《国务院办公厅关于印发国家综合防灾减灾规划（2016-2017）》的通知，鼓励应用物联网等新技术，提高防火预测及信息获取等能力，初步估算，未来5年，全国的烟感器安装规模有望达到7亿；中消云作为国内最早的基于NB-IoT的技术在智慧消防领域深耕的企业，智慧烟感的解决方案可以广泛应用到各类应用场景，为消防行业万物互联的时代打下坚定的基础。

??5.2多应用场景

??未来的智慧烟感正在向智慧家庭、智慧社区、智慧校园、智慧工地、智慧医院及智慧城市各类场景不断延伸，因此基于统一的IoT平台实现跨行业的设备管理和联动是基础。基于loT平台，每家每户的智慧家庭终端，比如智能烟雾探测器、智能声光报警器、智能手动报警按钮，智慧安全用电、可燃气体探测器、每个小区的门禁系统、户外摄像头，每个城市的物理安防系统都可以在loT平台实现统一接入与互联，完成信息监测、数据分析，全生命周期管理。

??NB-IoT智慧烟感具有覆盖好，功耗低，免布线，即装即用，联网及时发现警情的优点，展望未来，随着基于NB-IoT技术的不断更迭完善，不论智慧烟感的功能稳定性还是应用场景的多样性都会得到很大程度的提高，另外消防安全伴随社会发展、人们生活水平的提升以及人们消防安全意识的提高，将会被越来越多的家庭所重视和认可。从便利性到相对低廉的价格，会使得终端用户有很好的承受能力和更加安全可靠的用户体验。