一种基于5G技术的小微场所智慧消防管理系统及方法与流程

一种基于5g技术的小微场所智慧消防管理系统及方法
技术领域
1.本发明涉及智慧消防领域，特别是一种基于5g技术的小微场所智慧消防管理系统及方法。


背景技术：

2.近年来，消防事故多发，而严重影响人们日常生活的火灾，大多数发生在小学校或幼儿园、小医院、小商场、小餐饮场所、小旅馆、小歌舞娱乐场所、小网吧、小美容洗浴场所、小生产加工企业等等，这些统称为“九小场所”。“九小场所”具有点多、面广、分布散乱等特点，一般性监督检查很难触及，造成很多场所失控漏管，也就容易导致火灾的发生。九小场所等伤亡人数占比较大，是火灾防范的难点和重点。究其原因，主要涉及以下方面：1、消防基础设施薄弱：一旦发生火灾事故，不能及时发现。有的即使安装了火灾预警设备，但由于这些设备智能化程度低、安全性差，不预警或预警不及时的情况时有发生。2、管理部门监管难：“九小场所”店面小而杂，分布又广，给管理部门带来了很大的监管难度。传统人工抽查、巡查等监管方式，容易造成监管盲点、露点，且监管原始记录容易出现丢失、篡改等问题，一定程度上影响力消防管理的公信力，同时若发生火灾事故，无法追踪溯源火灾发生原因。因此，消防管理系统的改进是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种基于5g技术的小微场所智慧消防管理系统及方法，可有效解决设备智能化程度低、安全性差，不预警或预警不及时的情况时有发生、容易造成监管盲点、露点的问题。
4.本发明解决的技术方案是，该系统包括智能消防感知设备、5g物联网安全网关、智能消防边缘云平台和智慧消防数据中心。
5.所述的智能消防感知设备包括智能燃气报警器、智能烟雾报警器、智能温感报警器、智能电气火灾报警器、智能水位水压监测终端、智能摄像头。
6.所述的5g物联网安全网关集成了各类消防感知设备的数据传输协议，用于实现消防感知设备的数据传输和与边缘云平台的通信，5g物联网安全网关部署在小微场所现场，对现场各种消防感知设备接口进行统一管理，提供综合接入5g基站的能力，且该5g物联网安全网关中也部署了设备id、安全协议等模块，可保障其在接收消防感知设备的采集数据及与边缘云平台通信时的身份安全，同时该网关还部署了密码管理、区块链轻节点模块，可将燃气感知终端设备采集的数据实时上链，防止数据被篡改，保障数据安全。
7.所述的智能消防边缘云平台部署小微场所附近，用于解决智慧消防管理平台集中处理数据压力问题，满足小微场所消防管理过程的高速率、低时延、业务本地化的需求，可为小微场所消防监管提供设备管理、报警监控、数据推送、智能联动、身份认证、区块链等服务；该平台可在第一时间发现火警上报，及时调取相关的地点、时间、频次等信息进行确认并处理，快速定位起火地点的位置、保存电话拨打记录、联系人确认处理情况等信息，提供
科学防范预警和处理依据；平台接受报警信息，联动报警设备，通知人员疏散。
8.所述的智慧消防数据中心用于为小微场所消防管理提供大屏数据监控服务、信息管理服务、大数据分析服务、维保巡查服务、报警提醒服务、区块链数据共享服务。
9.具体管理方法包括以下步骤：1）身份认证首先，各智能消防感知设备需要先利用其设备id在5g物联网安全网关注册成为合法的设备后才能使用，且需要通过其内置的轻量级安全认证协议或算法，进行双向认证，同时，5g物联网安全网关与边缘云平台通信时，也需利用其设备id和轻量级安全认证协议进行双向身份认证，只有注册登记后才能成为合法设备，进行数据采集和传输；2）数据采集、预上链5g物联网安全网关将各智能消防感知设备采集的数据进行数据接收、数据解析及数据转换，然后将采集到的数据通过其区块链轻节点模块进行数据预上链；3）数据加密及上智能消防边缘云平台5g物联网安全网关根据采集数据类型通过专用5g网络切片传输到智能消防边缘云平台进行数据本地化处理，且整个数据传输过程通过5g物联网安全网关密码管理模块，进行数据加密传输；4）数据边缘处理及上链智能消防边缘云平台在接收到网关传输到的数据后，利用私钥进行数据解密，若数据超过预警阈值，边缘云报警监控模块则下发预警指令，智能消防感知设备接收指令，发出预警，同时触发智能联动模块及数据推送模块进行电话、短信等方式预警，通知负责人第一时间到达现场，进行救援，当发生数据异常时，触发报警数据上链智能合约，将异常数据进行上链存储；5）数据中心数据处理及共享智慧消防数据中心在接收到各小微场所边缘云平台传输的数据后，可利用其大屏数据监控服务、信息管理、大数据分析、报警提醒等服务进行数据分析、设备维护情况管理、报警处理等操作，同时可调用其区块链服务数据上链智能合约，将数据上传至区块链系统各共识节点，进行数据共享。
10.本发明有效提升了小微场所消防管理的自动化、数字化、可视化、智能化水平，最大限度的减少了因火灾造成的生命财产损失，是消防管理系统上的创新。
11.四、附图说明图1为本发明智慧消防管理方法流程图。
12.五、具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
13.由图1给出，本发明系统包括智能消防感知设备、5g物联网安全网关、智能消防边缘云平台和智慧消防数据中心。
14.所述的智能消防感知设备包括智能燃气报警器、智能烟雾报警器、智能温感报警器、智能电气火灾报警器、智能水位水压监测终端、智能摄像头。
15.所述的智能燃气报警器用于天然气、石油液化气的智能监测，一旦因为泄露等原因，被监测气体浓度达到危险值时将发出警报声音和红色警示信号，保障气体泄漏信息及
时、迅速、无死角传达，提醒用户迅速采取有效措施，通风或关闭气源，防止煤气中毒、火灾等发生。
16.所述的智能烟雾报警器用于监测烟雾的智能光电传感器，当烟雾达到一定的浓度，即光接收元件接收到的光强度达到预定的阈值时，探测器发出警报声音和红色警示信号，可有效地探测出火灾在初期阴燃产生的可见烟雾，使用户及时排除险情或进行人员撤离。
17.所述的智能温感报警器用于监测温度智能传感设备，具有数据监测、采集、显示、报警、上传等功能。
18.所述的智能电气火灾报警器用于保障用电设备安全的智能传感设备，能准确全天候地监测线路中的漏电、电流、温度等变化，当数据发生异常达至预警值，可马上发出报警信号并准确报出故障点，自动通知相关人员，促使相关人员及时排查电气火灾隐患。
19.所述的智能水位水压监测终端用于监测消防栓水位水压，可实现对消防栓的用水、倾斜、水压、高低压报警等情况进行监控，若发生异常，可及时安排巡查人员进行现场取证、制止、恢复，帮助用户实现对消防栓及时的监管。
20.所述的智能摄像头用于实时监控小微场所现场安全的视频采集设备，当小微场所发生火灾等异常时，可及时排除险情或进行人员撤离。
21.所述的智能燃气报警器、智能烟雾报警器、智能温感报警器、智能电气火灾报警器、智能水位水压监测终端、智能摄像头中内置了设备id、轻量级算法模块，在其使用前需利用其设备id在5g物联网安全网关注册成为合法的设备后才能使用，同时其数据传输过程中，对数据进行加密，并采用轻量级算法进行传输，轻量级算法中封装了设备id、密文、校验码等字段，可保障消防感知设备身份及数据是安全的，不易被不法分子侵入控制。
22.所述的5g物联网安全网关集成了各类消防感知设备的数据传输协议，用于实现消防感知设备的数据传输和与边缘云平台的通信，5g物联网安全网关部署在小微场所现场，对现场各种消防感知设备接口进行统一管理，提供综合接入5g基站的能力，且该5g物联网安全网关中也部署了设备id、安全协议等模块，可保障其在接收消防感知设备的采集数据及与边缘云平台通信时的身份安全，同时该网关还部署了密码管理、区块链轻节点模块，可将燃气感知终端设备采集的数据实时上链，防止数据被篡改，保障数据安全。
23.所述的智能消防边缘云平台部署小微场所附近，用于解决智慧消防管理平台集中处理数据压力问题，满足小微场所消防管理过程的高速率、低时延、业务本地化的需求。可为小微场所消防监管提供设备管理、报警监控、数据推送、智能联动、身份认证、区块链等服务。该平台可在第一时间发现火警上报，及时调取相关的地点、时间、频次等信息进行确认并处理，快速定位起火地点的位置、保存电话拨打记录、联系人确认处理情况等信息，提供科学防范预警和处理依据；平台接受报警信息，联动报警设备，通知人员疏散。
24.所述的智慧消防数据中心用于为小微场所消防管理提供大屏数据监控服务、信息管理服务、大数据分析服务、维保巡查服务、报警提醒服务、区块链数据共享服务。
25.所述的大屏数据监控服务提供所有数据的信息总览，包括设备的类型统计、在线状态、分布区域、报警统计、高风险区域、值班信息，同时还在实时接受报警的设备信息，提醒人员报警地点，可迅速查找并通知值班人员现场确认和处理警情。
26.所述的信息管理服务提供包含单位管理、区域管理、设备管理等服务。可以添加和
批量导入设备，并进行单位、区域的划分，方便分配管理。
27.所述的大数据分析服务提供对设备实时收集报警、报故障数据，便于防火单位就设备运行及管理作分析，为火灾事故提供可查询依据。
28.所述的维保巡查服务提供各类设备的维保情况汇总服务，可以直接对维保人员列排班计划，安排每月值班内容，进行人员考核，对维保实施进度及时考察，统计信息。
29.所述的报警提醒服务智慧消防数据中心提供短信、语音、微信、app等多种自动报警推送服务，防止任何通知遗漏。
30.所述的区块链数据共享服务采用联盟链技术，实现消防、应急、市场监管、税务等小微场所监管部门之间的数据共享，各单位可及时查看小微场所的消防管理情况。
31.具体管理方法包括以下步骤：1）身份认证首先，各智能消防感知设备需要先利用其设备id在5g物联网安全网关注册成为合法的设备后才能使用，且需要通过其内置的轻量级安全认证协议或算法，进行双向认证，同时，5g物联网安全网关与边缘云平台通信时，也需利用其设备id和轻量级安全认证协议进行双向身份认证，只有注册登记后才能成为合法设备，进行数据采集和传输；2）数据采集、预上链5g物联网安全网关将各智能消防感知设备采集的数据进行数据接收、数据解析及数据转换，然后将采集到的数据通过其区块链轻节点模块进行数据预上链；3）数据加密及上智能消防边缘云平台5g物联网安全网关根据采集数据类型通过专用5g网络切片传输到智能消防边缘云平台进行数据本地化处理，且整个数据传输过程通过5g物联网安全网关密码管理模块，进行数据加密传输；4）数据边缘处理及上链智能消防边缘云平台在接收到网关传输到的数据后，利用私钥进行数据解密，若数据超过预警阈值，边缘云报警监控模块则下发预警指令，智能消防感知设备接收指令，发出预警，同时触发智能联动模块及数据推送模块进行电话、短信等方式预警，通知负责人第一时间到达现场，进行救援，当发生数据异常时，触发报警数据上链智能合约，将异常数据进行上链存储；5）数据中心数据处理及共享智慧消防数据中心在接收到各小微场所边缘云平台传输的数据后，可利用其大屏数据监控服务、信息管理、大数据分析、报警提醒等服务进行数据分析、设备维护情况管理、报警处理等操作，同时可调用其区块链服务数据上链智能合约，将数据上传至区块链系统各共识节点，进行数据共享。
32.实施例1下面将参照图1更详细的描述本发明的示例性实施例，虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.附图1包括智能消防感知设备、5g物联网安全网关、智能消防边缘云平台、智慧消
防数据中心，该方法以智能烟雾报警器数据异常为实施例进行介绍，具体流程如下：1、智能烟雾报警器预置设备信息首先，智能烟雾报警器生产企业在智能烟雾报警器初始化设备id和校验码，设备id具有唯一性，校验码为人为可读文本，包括但不限于数字和字母组成，生产时设备id和校验码固化到智能烟雾报警器；2、5g物联网安全网关初始化信息网关厂商在5g物联网安全网关生产后，在5g物联网安全网关的密码管理模块中预置网关身份id、网关校验码、区块链轻节点及节点证书、边缘云平台网关注册地址和边缘云平台数字证书，身份id具有唯一性，网关校验码人为可读文本，包括但不限于由数字和字母组成，网关注册地址为边缘云平台接入设备的服务地址，5g物联网安全网关生产后为待激活状态，只能激活后才能正常使用；3、5g物联网安全网关接入智能消防边缘云平台实施人员在安装5g物联网安全网关前，读取到网关的身份id和网关校验码；实施人员登录到边缘云平台管理端中的设备管理模块中添加网关，并把5g物联网安全网关的身份id和网关校验码添加到智能消防边缘云平台中，网关管理模块将该网关标记为待接入状态，安装完成后对网关进行初始化，首先，5g物联网安全网关内部生成一对公、私钥，其次5g物联网安全网关需要生成网关信息要素，信息要素包含有网关身份id、公钥、gps坐标信息、mac地址信息等信息，这些信息根据特定结构拼接组成网关信息要素，将网关信息要素及网关校验码组合进行hash运算（不限于sha、sm3、md5等），得到网关信息验证码，然后将网关信息要素和网关信息验证码进行加密形成网关信息数字信封，加密的密钥为智能消防边缘云平台数字证书。网关初次接入网络后，会自动进行连接到智能消防边缘云平台的网关注册地址，并将网关信息数字信封发送到边缘云平台。智能消防边缘云平台获取到网关信息数字信后利用平台私钥进行解密，解析出网关信息要素和网关信息验证码，从网关信息要素可得到网关身份id、公钥、gps坐标信息、mac地址信息等信息，边缘云平台根据网关身份id查询到网关校验码，将获取到的网关信息要素和网关校验码进行组合，组合方式与网关生成过程中的组合方式一致，组合后进行hash运算，运算结果与获取到的网关验证进行比较，结果一致允许注册。比较通过后，智能消防边缘云平台中内置特定算法，使用特定算法能将网关信息要素生成网关通讯id,并根据网关公钥生成网关数字证书，智能消防边缘云平台将网关信息要素、网关通讯id和网关数字证书进行存储，将网关通讯id、网关数字证书拼接特定的数据结构，并使用网关公钥对该数据结构进行加密，并将该加密结果返回给5g物联网安全网关并完成注册；4、5g物联网安全网关激活5g物联网安全网关获取到边缘云平台的加密结果后，使用网关的私钥，进行解密，解出网关数字证书和网关通讯id，网关存储这些信息，并将5g物联网安全网关的状态改为已激活，可以进行正常网关操作和数据处理；5、智能烟雾报警器接入5g物联网安全网关5g物联网安全网关激活后，在网关的设备管理模块正常添加设备，打开设备管理模块，添加智能烟雾报警器的设备id、设备名称、设备校验码等信息，并将该智能烟雾报警器设备标记为待激活状态，智能烟雾报警器连接5g物联网安全网关后，将设备id和设备校
验码拼接成特定结构后进行hash运算，形成设备验证码，并将设备id、设备验证码发送到网关进行注册，5g物联网安全网关获取到智能烟雾报警器注册消息后，根据设备id查询到智能烟雾报警器设备校验码，使用设备校验码和设备id拼接特定结构（与设备中拼接的结构一致）进行hash运算，运算结果与消息中的智能烟雾报警器设备验证码进行比较，一致的允许注册，5g物联网安全网关随机成成设备通讯id和设备密码信息，然后网关中存储该信息，并将智能烟雾报警器设备标记为激活状态，5g物联网安全网关将智能烟雾报警器通讯id和设备密码使用校验码进行加密，并返回给智能烟雾报警器，智能烟雾报警器使用校验码进行解密，解密通过后保存到通讯id和设备密码，智能烟雾报警器置为激活状态，5g物联网安全网关定时随机生成智能烟雾报警器密码，使用智能烟雾报警器设备老密码对新密码加密发送到设备进行更换密码。
34.6、数据采集、预上链智能烟雾报警器对采集到的数据进行加密，并将加密的内容发送到5g物联网安全网关，5g物联网安全网关将智能烟雾报警器采集的数据进行数据接收、解密、数据解析及数据转换，然后将采集到的数据通过其区块链轻节点模块调用数据上链智能合约，进行数据预上链；7、数据加密及上智能消防边缘云平台5g物联网安全网关将采集到的烟雾数据通过专用5g网络烟雾数据传输切片传输到智能消防边缘云平台进行数据本地化处理，且整个数据传输过程通过5g物联网安全网关密码管理模块，进行数据加密传输，密钥使用边缘云平台数字证书；8、数据边缘处理及上链智能消防边缘云平台在接收到5g物联网安全网关传输到的烟雾数据后，利用私钥进行数据解密，若烟雾采集数据超过预警阈值，边缘云报警监控模块则下发预警指令到智能烟雾报警器，智能烟雾报警器接收指令并发出预警，同时触发智能联动模块及数据推送模块进行电话、短信等方式预警，通知负责人第一时间到达现场，进行救援，该数据在推送智慧消防数据中心的同时，触发烟雾数据异常上链智能合约，将烟雾异常数据进行上链存储；9、数据中心数据处理及共享智慧消防数据中心在接收到该小微场所边缘云平台传输的异常数据后，可利用其大屏数据监控服务、信息管理、大数据分析、报警提醒等服务进行数据分析、报警处理，在事故发生后分析原因，追溯整个事故发生的来龙去脉，同时可调用数据中心区块链服务烟雾异常数据上链智能合约，将数据上传至区块链系统各共识节点，进行数据共享。
35.本发明提供一种基于5g等技术的小微场所智慧消防管理方法，相较于现有技术，有以下优点：1、实时监测、实时报警：通过在小微场所部署安装智能燃气报警器、智能烟雾报警器、智能温感报警器、智能电气火灾报警器、智能水位水压监测终端、智能摄像头等消防基础设备，为区域内消防监管打造了全方位、24小时的一体化的“防火卫士”，缓解了九小场所监管难的问题。
36.2、电子地图定位：每个小微场所用户在地图上都有非常精准的相应位置，发生报
警时，相关部门可以快速精准的判断出报警位置，帮助相关部门制定最快到达报警现场的路线，保障好人们的生活环境以及人身财产安全。
37.3、消防基础设备安全升级：该方法用到的所有消防基础设备都添加了身份标识和安全协议，确保设备信息的安全性、准确性；可精准进行火灾等预警报警等，减少事故发生概率，保证人的生命安全。
38.4、高带宽、低延时、大连接：利用5g技术高带宽、低延时、大连接的特点，满足小微场所分布散乱及消防基础设备对于网络高可靠的技术需求。
39.5、终端采集数据本地化处理：采用边缘计算技术，通过在小微场所附近部署边缘云平台进行本地分流的方式实现了小微场所用户对本地网络资源低时延、高带宽的接入访问需求。
40.6、数据可信存证及共享：利用区块链技术保障消防感知设备采集到的数据，从操作、处理、共享等各个过程的真实、可追溯；并利用联盟链技术实现消防、应急、市场监管、税务等小微场所监管部门之间的数据共享，便于多方业务协同。
41.本发明是为解决“九小场所”等小微场所消防安全问题，提升其数字化、智能化水平，提供的基于5g技术的小微场所智慧消防管理系统及方法，利用智能消防感知设备、物联网安全网关、边缘云平台、智慧消防管理平台等构建了一个小微场所智慧消防管理系统，用于解决小微场所消防基础设施薄弱、管理部门监管难等问题，提升了小微场所消防管理的自动化、数字化、可视化、智能化水平，最大限度的减少了因火灾造成的生命财产损失，是消防管理系统上的创新，具有良好的社会和经济效益。