第 1 章绪论
1.1 研究背景
火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，是威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火，在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时，也在其失去控制之时给人类造成了巨大的灾难。据统计，我国 70 年代火灾平均损失不到 2.5 亿元，80 年代火灾平均损失接近 3.2 亿元[1]。进入 90 年代，特别是 1993 年以来，火灾造成的直接损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。严峻的事实证明，随着社会和经济的发展，社会财富日益增加，火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大，它不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接威胁生命安全，给人们的物质与精神造成极大的伤害。智慧建筑为现今建筑行业中一个最具代表性的象征，智慧建筑中多数以居家舒适、节能、便利为主轴。目前国对内于智能型建筑的评估方式多采用智慧建筑解说与评估手册中的七项指标为基准，这七项指标包含信息通信、安全防灾、健康舒适、设备节能、综合布线、系统整合及设施管理七大指标，将建筑物内的空调、消防、排水、电气等建筑设备通过系统的方式，将所有设备连接成为有效率且互动性高，并俱有自动化功能，大幅提升建筑物的功能与品质。建筑防火为七大指标中安全防灾的一部分[2]，构筑有效率性防火系统的生活，是大众对于生命财产安全的一大保障、也是智慧建筑中不可或缺的重要项目。结合信息通讯科技的自动侦测与信息传输系统，即时掌握火场现状、警报通报、避难引导与自动灭火、或是强化火灾早期预防的科技技术等，皆是保护生命财产安全需求符合大众期待。目前国内正于发展智能型建筑产业，该产业包含建筑业与信息通讯产业的整合，前者是肩负火车头使命的传统产业，后者是产值屡创新高的高科技产业，两者各有其复杂且庞大的分工模式与产业结构，如何将这相异产业的产品做一个最有效的结合，并将智能型技术应用于建筑防火，对于建筑物火灾安全防护提升有其重要性[2]。残酷的现实让人们逐渐认识到火势监控预警和消防工作的重要性，消防远程监控系统进行实时监控与消防可以大大降低财产与人员的损失与伤亡，研究与完善消防远程监控系统有非常重要的价值与意义。
..........................1.2 研究意义因社会型态的日益复杂化，国内每年发生火灾的概率也相对的提高，造成火灾的原因与室内装修使用易燃材料有很大的关系，政府相关单位因为对此问题的关切。本论文设计的消防远程监控系统除了是对住户的人身安全的保障与财物的及时止损之外，更有便利消防人员救灾抢险的功能，消防人员可通过监控平台远程了解火灾现场情况，可以更好地判断火势，也可更快捷有效地做出更为合适的救灾抢险计划。
消防部门在地市一级是消防支队是地级市别的消防队，其部门设置较为齐全，无论是后勤还是技术部门都相对完整，而且管辖范围较广，相比较而言省一级的消防总队较少参与具体的消防行动，而县区或者基层消防部门缺少足够的资金和技术支撑，管辖范围火情灾害小种类低，所以以地市一级作为我这个系统的部署和研发单位最为合适，地市一级消防支队管辖单元也比较复杂，从需求分析上更需要这么一个远程监控系统进行辅助决策 .
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第 2 章 系统开发相关技术
2.1 物联网
物联网的目标就是将这个现实世界数字化，使其更加便利与进步，在使用与应用上范围相当广泛，其中可应用的领域包括：运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，应用范围著实相当广泛，未来发展性相当被市场看好。物联网技术是基于互联网作为其核心基础，但是要建构物联网还需要互联网的技术升级，才能满足物联网的需求，例如 IPv6、Web3.0[12]。
2.1.1 物联网架构
一般定义物联网架构为感知层、网络层、应用层三层，感知层为对象设备与传感器等设备所构成，网络层顾名思义是由 GSM、3G、4G 有线网络等网络架构所组成，最后应用层是由各种感知设备连接网络，形成系统并对农业、工业、医疗等范围的应用。研究学者认为物联网的系统架构很有可能是一个事件驱动式的架构，事件驱动式架构就是一种由下而上建构并且包含许多子系统的一种架构，因此会和模式驱动与功能驱动成为共存关系，事件驱动这样的架构可以快速的加入新节点并且可以迅速处理意外。在物联网中一个事件并不一定是事先被决定好的，句法结构消息被确定的时候，是能够表达自我内容的，相对的句法结构消息不确定的时候有确定的协议来规范，因为不存在终极的规范去预测所有的信息所以自上而下的静态式标准化是无法适应物联网的动态演化，物联网上的消息是能自行解释并顺应标准同时也能演化标准[13]。如图 2.1 所示，是物联网的基本架构图，物联网通常可以分为感知层、网络层和应用层三部分，本文研究的消防远程监控系统所使用的各个传感器即位于感知层。
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2.2 GSM 通讯技术应用
GSM 是 General Packet Radio Service 的英文首字母的组合，中文是通用分组无线服务，它是在 GSM 基础的扩展，利用了 GSM 网络中没有使用的 TDMA 信道，实现一定速率的数据传输，传输时以包为传输单位，没有一直占用信道，使用的价格比较便宜。其应用范围也越来越广，如手机上网、远程数据采集、移动办公、无线控制、车辆定位等。
GSM 属于分组交换系统，它有一定速率的传输速度，只有在传递数据时才需要占用信道，平时不需要占用信道，因此其传输费用低。它特别适用于传输次数少、有长时间间断、数据量少的通信场合，也适用于大量数据集中传输。这一特点正适合用户电能每月未集中抄表时的大量数据传输，而平时基本没有数据流量这种情况。GPRS 的优点如下：
1．实时在线：即用户智能电表控制器随时与网络保持联系，不但用户端可以主动发起数据传输，还可以从网络上层随时远程启动控制功能，提高了应用的灵活性。
2．按量计费：用户智能电表控制器可以一直在线，如果没有数据流量则不产生任何费用。月末时只按照接收和发送数据包的数量来收取费用，因此对于主管单位而言远程抄表的费用大大降低。
3．快速响应：当用户智能电表控制器上电后，GPRS 模块开始工作就连接着 GPRS网络。当需要传送数据时，只需要 MCU 给 GPRS 一个激活信号，经过几秒钟的时间马上就可以开始进行数据传输任务。
4．高速传输：GPRS 属于分组交换系统，理论上数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s。对于用户的电能数据而言，可以在非常短的时间内完成用户的抄表任务，完全可以实现集中抄表。
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3.1 系统总体设计................................. 12
3.2 系统软件功能................................ 13
3.3 系统通信网络............................... 14
第 4 章 系统下位机设计.........................17
4.1 下位机软件................................... 17
4.1.1 Timer 中断处理程序.................... 18
4.1.2 初始化模块.........................18
第 5 章 上位机详细设计与实现..........................28
5.1 系统关键技术设计.................................. 28
5.1.1 B/S 架构的设计.............................28
5.1.2 数据库连接的设计...........................28
第 5 章 上位机详细设计与实现
5.1 系统关键技术设计
5.1.1 B/S 架构的设计
基于 B/S 网络结构体系的应用系统，不受物理地域的限制，快速了解家庭环境下消防的使用状况，系统的 B/S 体系结构图如 5.1 所示。
消防远程监控系统采用 B/S 架构与 MVC 模式设计，如图所示，用户使用浏览器，消防远程监控系统将下位机实时采集的各类气数据以及上位机数据处理与分析模块分析所得的信息存储到 Mysql5.6 数据库服务器中，基于 B/S 的监控系统采用 B/S 结构设计，用户可以方便的通过 Web 页面登录进入系统，可以对数据库中的监测信息进行查询检索，从而掌握与掌控消防的使用状态。
消防远程监控系统选用 Mysql5.6 数据库为系统后台数据库，Tomcat 服务器作为系统的运行平台。数据库连接是完成系统数据存取的关键技术，数据库访问效率对于 B/S体系结构下的应用系统显得尤为重要。数据库同应用系统一样，被架构于服务器中，为了提升整改程序的伸缩性和健壮性，我们也可以将数据库架设的另外一台服务器上。任何一种技术都存在优缺点，将数据库架设到与 Tomcat 不同的服务器，虽然提高了数据的安全性、健壮性，但需要以数据的读取速度为代价。因此，本文采用数据库连接池来提升数据库的访问速度。
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6.1 总结
构建本系统的缘起是以提升建筑物智能化为目的，故参考智能型建筑设置，并考虑智能化系统实际应用面的效益与优缺点，作为改善建筑智能化的依据。系统的初步概念是以改善建筑空间中与本文息息相关的环境舒适度、防灾与保全等等问题的传感与自动化机制的需求，并以此概念规划系统所需的功能与机智，使系统达到具有感知、警示与主动控制的能力，并进一步降低人类对环境的破坏、降低灾害发生或扩散的机会，以减少灾害危及人员生命财产安全的概率。本论文所构建的无线传感网络应用于消防远程监控系统是以无线传感网络作为环境的传感系统，目的是希望建筑物能达到如同人类般具有神经系统的感知能力，并对环境与灾难做出灵敏且机制的反应。以防火为目的，开发以无线传感系统为基础的防火信息平台。开发信息系统的目的是希望提供电子化的传感信息，使运用无线传感网络作为火灾传感系统的使用者可以得到更立即与便利的监测信息。为了增加信息系统的功能性与使用性，本系统还构建了传感信息的查询功能，并以防火为目的设置火警警示、显示火灾信息与通报的功能，使救灾人员更容易掌握火灾发生的状况与信息，以提升防火系统从发现火灾到通报、救火的黄金时机。系统构建的过程，以系统开发以及获取无线传感网络的信号数据最为困难，故本研究已初步建构好信息系统与传感系统之间的沟通桥梁，虽然十分粗糙与简陋，尚不健全且不够智能化，但吾相信通过本研究所建构的系统雏形将有助于后续相关功能的建立。本系统构建的最终目标乃建构完整的无线传感网络的信息系统，初期规划系统的功能将以达到建筑物智能化的目的作为系统开发的依归，并希望借由本系统的开发可以提供更多、更立即的系统传感信息。而为了强化信息系统的功能，本研究规划构建一个可信息化、可查询、可警示与主动控制的信息平台，依据各种传感目的建立不同的系统功能，提供使用者更多与传感相关的信息，以搭起传感系统与使用者之间的沟通桥梁，且信息平台通过网络电子化的功能将有助于提升使用者和相关人员与传感系统、信息系统间的互动频率，增加系统的使用性与便利性。故本研究将参考智能型建筑设置的目的与建议，规划设计系统的功能。近程目标将先完成系统架构的规划与系统开发的雏形，系统开发的初期将以构建智能型建筑安全防火指标中的防火系统为目的，规划无线传感网络应用于消防远程监控系统的系统架构与系统功能的设计，并验证智能型建筑、无线传感网络与数据库系统结合的可行性与效益，以作为后续系统开发或改善的借鉴。
参考文献（略）