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摘 要：目前，消防管理存在消防重点单位数量众多而消防警力不足的矛盾。消防物联网系统的引入，将对消防设备进行远程监控、排查故障并预警，缓解警力不足的情况。因此，设计了一种消防物联网监测系统架构，分析了系統给不同用户带来的功能特性。消防物联网系统的全面推广，将大力提升消防管理的信息化水平。

关键词：消防物联网；监测系统；远程监控；功能特性

中图分类号：TU998.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.079

随着经济的发展，城镇化建设步伐不断加快，新型建筑结构复杂、体量巨大，对消防管理的要求也随之提高。“全国创新社会消防管理暨2016年防火监督工作会议”在湖北省宜昌市召开。会议指出：2016年底前，我国三类城市将完成城市消防远程监控系统建设。各地消防部门应推动将火灾防控纳入当地科技信息化建设总体规划，积极借助物联网、大数据、云计算、移动互联网等技术手段。同时，各地应积极推进城市消防远程监控系统建设。消防物联网系统的全面推广，将大力提升消防管理的信息化水平。

1 消防物联网介绍

1.1 物联网定义

“物联网”是通过射频识别（RFID）（RFID+互联网）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府民生、公共安全、智慧消防等多个领域。

1.2 消防物联网的作用

目前，消防管理存在的挑战主要有以下3点：①自有设施稳定性不高。各单位内部自动消防设施运行不够稳定，会发生火警误报、漏报的现象。②消防部件数量繁多。一栋楼内有上百件消防设备设施，所有的设备设施都依赖人力去检查管理，消耗人力多，周期长。③消防部门人力不足。消防安全重点单位的监管依赖支队、大队数量有限的消防监督员检查，使得消防监督员工作量巨大且完成效果难以保证。消防物联网系统的引入，将对消防设备进行远程监控、排查故障并预警，以便解放人力，缓解警力不足的情况。

2 系统架构

消防物联网监测系统分为联网用户单位端设备和消防远程监控中心2个主要组成部分。系统整体架构如图1.

联网用户端设备主要包括用户信息传输装置及其附属设备。用户信息传输装置通过串行接口与用户单位的消防报警联动控制主机相连，接收主机通讯信息，并通过互联网或虚拟专网传输到远程监控中心服务器。

对于消防水池水位、消防管网压力、消防泵组供电等传统消防报警联动控制信息，消防物联网系统通过在消防水池内投入水位传感器，在管网内接入压力传感器，以及在消防配电柜设置电压传感器监测。上述传感器输出信号经物联网接入单元转化，以有线或者无线方式传输到用户信息传输装置，并通过其上传到远程监控中心服务器。

联网用户单位通常自行建设视频监控系统，通过将监控摄像头接入消防物联网监测系统，可以对消防值班室和疏散通道、防火门等消防重点部位进行监测。消防远程监控中心可根据需要调取摄像头的实时视频或历史视频，以进行人工监测或智能分析处理。

远程监控中心设置有信息机柜和报警受理台。服务器采用虚拟化私有云平台，具备接收并归档用户信息传输装置上传的信息、手机及电脑端应用访问以及各类数据存储的功能。

3 系统功能特性

城市消防物联网监测系统为联网用户单位、消防维保单位、消防主管单位分别建立相关用户角色，并提供有针对性的服务。因而，按照用户不同，系统的功能特性如下。

3.1 联网用户单位功能特性

联网用户单位功能特性包括以下几点：①系统对火灾自动报警主机进行实时监测，提取主机及其控制的火灾探测器、手动报警按钮和气体灭火装置等设备状态和运行情况，并传到远程监控中心；②监控其他建筑消防重点设施，比如消防水池、喷淋管道等，并且将设施运行状态信息传输至远程监控中心；③系统可接入单位视频监控系统，获取消防重点部位的视频监控图像，及时发现消防隐患；④联网单位消防主管领导可通过电脑和手机实时查看本单位消防系统状态。

3.2 消防维保单位功能特性

消防维保单位功能特性包括以下3点：①可接收来自用户信息传输装置发送的实时消息，实时提交相关程序进行处理；②能够实时查看用户单位联动、故障、监测、隔离事件，由系统自动处理或人工确认处理；③系统定期通过手机向维保服务工作人员推送维护、保养、监测等工作任务。

3.3 消防主管单位功能特性

消防主管单位功能特性包括以下3点：①用户单位消防联

动、故障、监测、隔离事件可按照设定的级别自动推送至消防主管单位，以便进行消防监管和远程督导；②可查看存档的联网用户单位事件及处理状况，并查看消防设施状态监测信息和消防关键部位的监控视频；③实现用户单位消防相关基础数据和图纸的无纸化存储和便捷化调用。

4 结束语

物联网技术在消防管理中各个层面都有着很好的应用前景，如何有效发挥其功能，是目前消防主管部门思考的主要问

题。本文设计了消防物联网监测系统架构和硬件组成，分析了系统给不同用户带来的功能特性。系统架构的确立，对消防物

联网的整体技术应用具有一定的指导作用。

参考文献

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[3]周志军，邵新.城市消防安全远程监控系统的现状与发展探讨[G]//2011中国消防协会科学技术年会论文集，2011.

〔编辑：刘晓芳〕

捣固机液压系统采用三位四通阀，其中溢流阀起过载保护作用。系统通过行走调速阀节流调速，建立与负载相适应的背压，使捣固机系统运行平稳可靠。系统中还设置了过滤器，保证油液的清净。散热器的作用是防止液压油温度过高。

在捣固过程中，捣固头液压缸向左横移，触发左接近开关，停止向左横移，捣固头震动开启、升降油缸下降，下降至设定的捣固深度，触发下接近开关，捣固头液压缸停止下降，捣固头开合油缸先夹紧，后松开，然后捣固头升级液压缸上升，上升至起始高度，触发接近开关升降油缸停止上升，关闭振抖马达震动。

3 系统建模与仿真

3.1 系统模型建立

从AMESim各库中拉出所需要的元件模型，然后接线，各元件模型选择与系统相适应的特性，系统模型如图3所示。

AMESim中有非常丰富的液压元件，包括液压库、机械库、信号库、热液压库等，元件库中还有各种管道的子模型。另外，还有不同液体性质的液压油，通常一些液压元件可以直接选用。液压泵选用的是PU003，由于系统存在容积损失，所以还有必须的机械损失。RV00-1是一个简单的溢流阀模型，溢流阀起安全阀的作用，能够防止系统内的压力过高。

HSV36是一个三位四通电磁阀，其工作原理是通过输入的电流使衔铁在电磁力的作用下产生位移，从而改变阀口大小和

工作位。HJ010是一个带质量块的液压缸，活塞杆运动到最左端时，进油口压力大于负载力，用这种情况模拟捣固机开合。DT000是一个位移传感器。捣固臂的位移量由位移传感器取得，不同的时间捣固臂位移量是不一样的。

3.2 参数设置

捣固机液压系统AMESim仿真参数如表1所示。

3.3 液压系统的AMESim仿真结果分析

在建立捣固机液压系统模型和参数设置的基础上，对液压模型整体以及各部件进行仿真。捣固臂在工作过程中，按照“左移—下降—夹紧—松开—上升—右移”的顺序，在下降时开启震动状态，每个动作时间约5 s，因此取仿真时间为30 s，步长为0.01 s，仿真结果如下。

在下图中，蓝色曲线表示横移液压缸内变化，绿色曲线表示升降液压缸变化曲线，红色曲线表示开合液压缸变化。仿真分析结果如下：①图4中，0～5 s，横移液压缸活塞杆运动至0.6 m，随后在5～10 s内升降液压缸运动到1.2 m后保持恒定，模仿捣固臂下降到作业地面位置，从10～15 s，夹紧液压缸运动到0.5 m，之后每个活塞杆逐渐回复到原位。此时，捣固臂完成一个工作流程，进入下一个工作道轨上。②从图5中位移速度曲线的变化可以看出一个捣固工作流程的速度，每一个工序的变化快慢，还可看出捣固臂在工作过程中所用的时间。③从图6中可以看到，系统在工作起步时压力达到了30 MPa，然后在20 MPa左右波动，在系统溢流阀的作用下，压力也逐渐趋向稳定，液压系统设定的工作压力为16 MPa。由于系统误差的存在，其压力变化与理论要求比较接近。④流量变化如图7中所示。流量变化曲线始终在20 L/min左右波动，捣固机设计计算时液压缸所需流量是18.7 L/min，两者较为接近。

4 结论

本文通过对捣固机捣固控制液压系统的仿真，得到如下结论：①活塞杆位移的变化量是实际工作中捣固臂在工作过程中的位移量，捣固臂的位移量必须准确、稳定，才能保证捣固臂安全作业。②捣固臂液压系统的工作流程时间为30 s，即捣固一根道轨所需的时间为30 s。由此可以得出搗固机每小时可以捣固120根铁路道轨，能够保证捣固机的作业量。③在液压系统误差允许的范围内，捣固机液压系统由于存在泄漏和误差，其流量供应要比液压缸需求量大一些。这样能够满足捣固机整体流量要求。由仿真结果可以看出，仿真结果数值比计算时的18.7 L/min偏大，得出捣固液压系统的设计性能参数符合设计要求。

参考文献

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作者简介：张新（1966—），男，湖南长沙人，教授，博士，主要研究方向为机电液集成控制。杨学文（1989—），男，河南洛阳人，硕士研究生，研究方向为机电液压控制。李岳林（1963—），男，教授，博士生导师，博士学位，主要研究方向为车辆运行安全与效率。