消防报警远程监控系统方案
消防报警联网监控系统
技
术
方
案
2018年11月
目录
第一章系统概述 (4)
1.1前言 (4)
1.2需求分析 (4)
1.3建设目标 (4)
1.4指导思想 (5)
1.5设计目标 (5)
1.6设计原则 (6)
1.6.1系统性原则 (6)
1.6.2标准性原则 (6)
1.6.3先进性和实用性原则 (7)
1.6.4经济高效性原则 (7)
1.6.5开放性原则 (7)
1.6.6兼容性和延续性原则 (7)
1.6.7可扩展性和易维护性原则 (7)
1.6.8安全性和可靠性原则 (7)
1.7相关标准及规范 (8)
第二章技术解决方案 (9)
2.1系统简介 (9)
2.1.1信息采集系统 (10)
2.1.2计算机网络系统 (10)
2.1.3消防报警远程监控系统 (10)
2.2系统结构 (12)
2.2.1系统总体结构 (12)
2.2.2系统的功能逻辑结构 (13)
2.2.3系统的网络结构 (13)
2.2.4软件平台划分 (14)
2.2.5硬件平台划分 (15)
2.3系统设计思路 (16)
2.3.1高度应用集成和智能辅助决策的设计思想 (16)
2.3.2采用集成网络应用平台（INAP）的体系结构 (16)
2.3.3建立消防管理应用平台开发的层次模型 (18)
2.3.4针对不同的阶段优选应用开发工具 (20)
2.3.5设计用户界面设计原则 (20)
2.4软件平台方案 (22)
2.4.1系统组成 (22)
2.4.2软件架构 (23)
2.4.3监督控制层 (23)
2.4.4基础管理层 (24)
2.4.5数据层 (27)
2.4.6软件平台主要系统建设方案 (27)
2.5硬件平台方案 (42)
2.5.1.信息采集终端系统平台 (42)
2.5.2.信息监控处理平台 (42)
2.6系统工作原理 (43)
2.6.1消防报警智能收发终端的数据采集 (43)
2.6.2消防报警监控中心 (44)
2.6.3接警处理（原理图） (45)
第三章系统实施 (47)
3.1实施条件：（场地、环境、硬件、软件平台工具选择、系统功能、设计、
工程实施等） (47)
3.2 其他设备接口处理 (48)
3.3工程实施 (48)
3.3.1工程实施指导原则 (48)
3.3.2工程任务 (49)
第一章系统概述
1.1前言
火灾作为现代城市的主要灾害，越来越受到人们的广泛关注。随着消防报警技术和计算机网络技术的飞速发展，融合这两门学科的城市和各类区域的消防智能化自动报警网络的建设因而倍受瞩目。消防自动报警远程监控系统主要面向于城市、各类区域和行业内部的消防管理部门。
通过消防自动报警远程监控系统可以帮助建设单位了解联网单位消防报警设备的开通情况、运行情况，对于不按规定安装、使用和维护消防自动报警设备的单位，及时要求其作出相应整改。可以帮助建设单位实时了解联网单位消防值班人员的在岗情况，杜绝因各种因素造成的人员脱岗现象。可以帮助单位进行上述各类数据的统计并编制报表。辅助联网单位消防控制室的值班人员及时、准确地确认和上报火警，最大限度提早报警时间、缩短报警过程，争取宝贵时间迅速出警灭火。
消防自动报警远程监控系统的自动接警功能并不是对值班人员通过人工119报警的取代，而是辅助完成对火警的上报工作，并使之更加规范、可靠。城市的自动接警中心可将确认后的火警信息通过专用设备传到城市119指挥中心。各地消防管理部门可根据实际情况，确定是否和如何使用自动接警功能。
1.2需求分析
随着业务的迅速发展，对保障建筑消防安全越来越重要，消防设备暂未进行集中联网监控，消防系统采取分散管理的方式，安全性难以得到保障。
1.3建设目标
对现有消防报警设备进行集中联网，在不更换设备的前提下，通过各厂商提供的通讯接口和协议以及增加相应的采集模块、协议转换模块实现系统集成。
安全设施集中联网监控系统是运用现代计算机、通信、自动控制、图像处理、智能测控等先进技术，利用先进的通信网络对分布于本区域或者远程区域的机房和工作区进行实时相互式监控，以实现图像监控、智能门禁、环境监控、烟雾探测、防盗报警、故障告警、紧急时事件处理、记录并处理相关数据，从而实现对在一个区域或不同区域里的各个及工作区域进行集中监控。
安全设施集中监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，其监控对象是机房内动力设备、消防设备、机房环境监测和图像采集等。安全设施集中监控系统的建设充分利用人力资源，加强维护支持手段的建设，保障通信设备稳定运行和机房安全，提高劳动生产率和网络维护水平。
1.4指导思想
消防联网工程的设计和建设要秉承先进、实用、灵活、稳定、高效、易于建设和扩展升级、并最终能够大范围推广应用的设计指导思想。使整个消防自动报警系统的建设与其他单位相比较具有更加先进、实用的功能，系统采用模块化结构设计思路，系统建设比较灵活、并可根据实际需要和资金情况、分步骤来建设和完善整个系统，这样一来系统的建设可实现自由组合、配置。
1.5设计目标
根据本公司在消防自动报警及消防联网系统建设方面积累的丰富经验并结合给出的详细、严谨的需求分析和设计标准制定，本设计方案将达到如下的总体目标：
●整个系统将建设成为联网的综合消防网络监控系统，系统按地理位置和功能
逻辑结构按前端的火灾报警控制器层和接口层、传输网络层、监控管理层及外部接口五个层联网结构划分。
●接口层主要由具有联网功能的数据通讯转换模块，与火灾报警控制器层的不
同厂家的火灾报警控制器连接。系统能够在无人值守的情况下独立的实现远
程控制火灾报警联网监控功能，数据通讯转换器具有长时间、持续、稳定、高效、可靠的运行性能。
●系统传输网络采用目前电信局已有的光纤传输网络。
●监控层的构成是根据现状我们划分，中心功能强大，中心采用的所有硬件系
统均采用高性能产品，软件系统功能要足够强大和实用，能够利用计算机、大屏幕实现软件监控，地图分布管理、报警点标识等功能。
●系统功能易于扩充，系统容量容易扩展，最大限度满足用户对系统功能的要
求和容量扩展的要求。系统前端的数据通讯转换模块具有连接其他报警监控系统的接口和容量。监控中心对前端的监控数量要留有足够的扩展容量，系统扩展时比较容易和方面。
1.6设计原则
系统设计必须按照先进、可靠、长远发展的要求进行，以适应当今数字化、网络化、系统化、多维化发展的需要。监控中心的各分系统有机的结合起来，在总体规划的指导下，按照现有条件分期、分步实施。充分考虑多种设备、系统的连接。网络设计要考虑到进一步与其他各系统的网络连接，实现多系统整合。系统应具备相当的网络设备容量及处理能力，软、硬件预留接口，使系统具有充分的可扩充性。为此，系统设计、建设必须遵循以下原则进行：
1.6.1系统性原则
系统的建设，必须从系统的角度考虑，综合分析各要素之间相互的关系，建立一个广泛的系统和结构。
1.6.2标准性原则
系统的设计、建设，必须坚持遵循国家、行业、企业相关的消防、建筑、防盗、电源、报警、通信等产品、系统的设计标准、规范。
1.6.3先进性和实用性原则
系统设计必须采用成熟的先进技术，同时必须注重实用性，系统采用的设计思路、设计原理，系统结构，系统中选用的产品性能、通信方式、计算机软、硬件系统必须遵循先进性和实用性原则。
1.6.4经济高效性原则
系统的建设，必须充分考虑市场经济原则，既有利于用户单位，也有利于社会、国家和承建单位。利于系统推广，也有利于降低建设的投资成本。
1.6.5开放性原则
系统的建设，遵循开放性原则，能够支持多种软、硬件设备和系统，并支持系统的二次开发,扩展。
1.6.6兼容性和延续性原则
最大限度的利用原有系统、设备，充分利用已有的资源，尽量保证各种在用的相关资源能够重复使用，减少不必要的重复投资。
1.6.7可扩展性和易维护性原则
要求对系统网络的终期容量及网络发展设想进行方案设计，以降低网络维护升级的复杂程度，提高网络更新、维护、升级的效率。系统的维护、扩展要比较容易。
1.6.8安全性和可靠性原则
系统建成运行后，会涉及大量的关系到国家经济建设、城市规划、社会安全以及高科技技术领域等方面的重要信息，因此必须具有高度的安全性。网络设备要高度集成化、要防止非法用户享受服务，防止计算机病毒的入侵，实现对整个网络的实时监控。软件设计及数据库管理中，要采用容错技术，保证软件系统的
安全、准确、保密、可靠、稳定的运行。
1.7相关标准及规范
系统的设计参考以下相关标准及规范要求：
1.《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
2.《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-94
3.《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
4.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
5.《建筑电气安装工程质量检测评定标准》GBJ303-88
6.《电气装置安装工程施工及验收规范》GB(50254-50259)-96
7.《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
8.《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS 72:97
9.《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》CECS 89:97
10.《智能建筑设计标准》DBJO8-47-95
11.《消防报警系统设计规范》GBJ116-88
12.《消防报警系统施工及验收规范》GB50166-92
第二章技术解决方案
2.1系统简介
系统整体规划为二级架构：第一级为监控中心；第二级为下属机楼的消防主机组成。监控中心对整个消防系统集中控制管理，并通过网络转发，把数据从局域网到消防主机进行分控管理，软件统一采用B/S结构。系统结构图见下图。
图：系统结构图
整个系统数据流程是采用逐级汇接至监控中心的拓扑结构。主/分控平台汇接信息后，把不同类型的信息进行分析，判断可能的故障、告警信息，转发至相关的监控中心，同时以声音、电话、邮件、手机短信等方式通知相关管理人员。以此达到以下功能描述。
系统通过由消防设备提供的通信数据、干接点信号或者区域性的有源信号，采用协议转换模块、数据采集模块，协议网关等专业设备将消防设备的报警信息或干接点变化信号通过网络送至主/分控中心，实时监测每个区域的火灾情况。消防设备一旦发生报警（火灾、设备故障等），报警信号通过网络实时传送到监控中心，立即发出警报信号：以声音报警、文字提示、电子地图等多种形式报出
警情，同时监控中心向预先设定的手机或电信手机发送报警短信信息。主控平台以文字方式显示报警事故的时间、地点和报警状态、处理结果，报警纪录以历史记录的方式存在系统的数据服务器中。同时系统具有报警查询、数据导入导出、权限管理等功能。
为了合理有序的完成上述要求，本系统将分为一下三大系统。
2.1.1信息采集系统
消防报警信息和远程监控传输设备运行信息、值班人员在岗信息、巡检信息等是消防管理的基础信息，它们具有实时性强的共同特点，是消防火灾远程监控与信息系统的重要数据。信息采集系统应完成无线传输设备报警信息和运行信息的自动化或半自动化采集和发送。
消防监控无线传输设备监控信息：
无线传输设备监控信息包括运行状态信息、紧急火灾报警信息、故障报警信息、值班人员在岗情况信息，巡检信息等，系统以自动和人工相结合的方式完成信息的采集。
2.1.2计算机网络系统
根据规划设计，消防远程监控系统主要建设以下两级网：
本部局域网、移动通信网。
对消防监控计算机网络的功能要求：
- 高速可靠的传输能力；
- 异种、异构网的互连、互操作；
- 恶劣天气情况下保证网络的畅通；
- 开放和灵活的扩展性；
- 网络可靠的安全性。
2.1.3消防报警远程监控系统
监控中心管理软件的功能包括：一、基于B/S架构对消防报警器的实时监控
功能；二、根据数据库的数据产生相关的用户模块，包括短信告警、统计报表等。
●角色管理子模块：管理员可以根据用户具体情况，自定义拥有不同的
操作权限或不同的安全等级。
●消防基础数据管理子模块：客户可对无线传输设备与消防图纸进行基
于GIS电子地图的动态标绘，这样降低了地理位置信息采集的难度，
除此之外，还包括显示无线传输设备的属性、增删无线传输设备、设置
无线传输设备的信息、设置报警电话等。可对消防图纸进行管理，显示
消防图纸、上传、删除消防图纸、设置消防图纸信息等。
●消防巡查管理子模块：一方面动态监控各消防主机的工作状态信息，
以及时发现设备故障，保证消防系统的正常工作。另一方面，负责消防
值班室的值班人员的监控和管理，可以实现所有联网单位的查岗巡检。
●火灾管理子模块：联网传输设备收到消防报警设备的火警后，在10 秒
内（国家最新标准GB16806-2006 规定）将信息传至监控管理中心，值
班人员通过与现场消防值班人员联系及根据系统提供的预案管理系统
功能，及时判断火警真伪，将真实火警信息上报119，并可将信息传至
119 消防调度指挥中心。同时火警信息将通过短消息或电话录音方式发
送到相关领导、值班人员的手机上。
●实时监控子模块：实时显示系统连接的所有监控点无线传输设备的信
息，包括火灾报警信息、值班人员在岗情况、巡检信息等。一旦发生火
警，马上通过声光、短信告警提示值班人员。
●数据分析子模块：包括消防报警记录、无线传输设备的运行状态、值
班人员在岗情况、巡检情况等报表统计分析。另外，还包括常规历史记
录查询、报警事件查询、运行状态查询等。通过查询功能可以进于相关
的故障分析追寻。
●GIS地理信息系统子模块：为系统提供基于GIS地理信息支撑，实现
相关部件或事件的电子地图定位，可视化操作。
2.2系统结构
2.2.1系统总体结构系统总体结构如下图所示：
2.2.2系统的功能逻辑结构
系统功能逻辑结构如下图所示：
2.2.3系统的网络结构
系统的网络拓扑结构如下图所示：
如上图所示，每个报警主机将各种报警信息统一汇总，通过网络上传总控中心。通过数据汇集，总控中心对数据进行统一管理，本系统根据不同的权限规划与管辖范围提供不同的管理功能与管理界面。
2.2.4软件平台划分
系统的架构就犹如同大厦的基石，系统架构是保证整个系统良好运行的基础，合理的系统架构可以增强系统的健壮性、可扩展性，因此本方案在建设满足用户业务需求的消防报警管理系统时，应规划出合理的系统架构，让应用体系健壮、科学、灵活、易扩展，能够较好地解决现有应用变更和应对
未来新应用加入系统应用体系所带来的集成问题，降低后期维护和集成成本，提升应用成效，让系统走上健康发展的道路。
方案的初步总体框架如下图所示
该系统框架是由控制监督层、基础管理层、数据层三个层次共八个子系统组成。
控制监督层：负责收集远端各信息点产生和录入的数据，包括远程传输设备、管理信息系统远端应用系统等，实现对消防设备，消防资源，
火灾报警的控制监督。
基础管理层：包括消防基础数据，消防预案，GIS地理信息系统等支撑平台。
数据层：包括业务数据和GIS电子地图数据。
2.2.5硬件平台划分
消防远程监控系统硬件平台划分为：信息采集终端系统平台、信息监控处理平台两个部分：
信息采集终端系统平台：主要是部署在各个大楼，用于采集各个点位的火灾报警信息，并集中作一个初步处理。主要包括各个采集终端设备和智能主机。
信息监控处理平台：主要是部署在各控制中心，用于将收集的各大楼报警信息存储，并对不同的信息作相对应的处理。主要包括控制中心的数据服务器、信息处理（报警）服务器、各相关报警模块。
2.3系统设计思路
2.3.1高度应用集成和智能辅助决策的设计思想
消防远程监控系统的设计思路必须贯彻应用集成和智能辅助决策的思想。
应用集成不同于狭义的系统集成（硬件与网络的简单集成），它是从用户应用角度提出的更高层次上的集成，即硬件、网络、数据、模型和应用的有机集成。例如，一切与空间地理位置相关的消防数据必须用地理信息系统（GIS）及其应用软件集成；重要的消防单位、消防设施能够在数字化管理系统中设置远程监视和监控等等。
目前，辅助决策有两个层次上的含义，最容易实现的是基于信息查询式的会商系统，它仅仅是为决策者提供信息支持，多为客观数据的简单罗列，这种简单低层次上的信息查询系统从严格定义上而言并不是决策支持系统，因为它没有提供任何经过仿真运算和风险分析的方案给决策者选择；只有通过客观计算和专家主观经验相结合的综合分析，能提供给决策者至少有２种以上的可供选择的风险决策方案的系统才是真正意义上的决策支持系统。
消防远程监控系统应当实现高层次意义上的智能辅助决策的目标。这就要求应用系统开发者时刻注意与有消防管理经验的专家结合，加强多种数据集成机制的研究和处理，加强数据挖掘功能的开发，做到数据采集快速准确、信息处理标准规范。
2.3.2采用集成网络应用平台（INAP）的体系结构
INAP体系结构如下图所示：
网络平台体系参考模型包括三种实体和两种接口。其中应用软件实体包括应用软件(完成应用使命)和应用支撑软件(支撑应用使命)。
应用平台实体：指支持应用软件运行、开发、维护的一整套计算机系统的资源。它由网络硬件、操作系统、通信网络、数据管理(包括管理信息的管理)，图形与图像处理，编程语言与开发工具、系统运行管理、用户界面等组成，构成了一种层次结构，并由这些组成成分经过应用平台通向程序接口API服务，而屏蔽了应用平台实体组成的实现细节，使之对应用软件实体透明。
外部环境：指应用平台间交换信息的外部实体。其组成为：①用户；②通信实体；③信息交换实体。外部环境通过外部环境接口EEI提供EEI服务。
接口包括：①应用编程接口API; ②外部环境接口EEI; ③人机交互接口(显示器、键盘、鼠标器等)；④信息服务接口(定义永久性存储设备的数据格式等)；⑤通信服务接口(提供应用平台间应用软件通信、互用的接口等)。
2.3.3建立消防管理应用平台开发的层次模型
在INAP的体系结构基础上建立开放型应用平台的层次模型，充分体现开放性和面向分布应用和Web应用开发的特点。开放性主要表现在：广为流行的操作系统符合应用可移植要求；网络符合开放系统互连体系结构要求(如OSI，TCP/IP协议体系)；信息资源共享符合分布式计算、异构数据访问要求。
以及在涉密应用时（如Web应用）符合信息安全要求。面向分布应用开发，其目的是建立一个集成的分布环境，以改进软件开发生产率和质量。应用开发应遵循软件工程开发规范，采用面向对象的开发方法、开发工具，并为用户提供一个友好、具有统一风格的访问界面。应用平台的层次模型从功能上分为运行环境和开发维护环境，其层次结构如下图所示。
1.硬件层
消防报警信息、消防设备状态信息等由信息采集设备与计算机、通信网络硬件及固化在硬设备中的低层软件组成。
2.系统层：
(1) 网络操作系统子层，以Windows2003操作系统为核心，完成主存管理、进程管理、进程间通信、与外设的I/O通信以及文件系统管理等系统服务。由本层实现的对象管理系统为数据及其操作系统提供封装，并为网络应用开发提供支持。
(2) 通信网络管理子层：以OSI, TCP/IP协议体系为基础，包括低层网络通信功能和高层网络通信应用服务，完成分布式应用模式下的信息互通和支持资源
共享，支持互访互操作。
(3) 数据接收、预处理管理子层：用SQL Server2005关系型数据库管理系统完成数据管理，包括能支持在异种网上为用户提供透明的数据管理，即在网上可运行和访问不同类型的数据库管理系统。
(4) 信息、知识、模型库管理子层：建立各种管理信息（空间数据与属性数据、实时动态数据与静态数据、多媒体数据）库、知识库和模型库，统筹管理应用软件开发、维护过程中各环节所需的信息，确保应用软件的服务质量。支持透明数据传输的分布式网络，提供并发访问管理信息库信息的能力；
(5) 应用环境配置子层:它由一些与系统有关的配置文件，实用子程序等汇集成方法库。它可根据不同应用程序的要求，选择不同的执行系统。该子层为应用层提供一致的运行界面，提供各种有用的服务功能，减少应用软件开发的工作量，提供可靠、有效的执行代码，为应用层提供应用部件和装配方法的能力。
3. 应用层
(1) 运行管理子层：在平衡网络负载下，完成网络应用活动的监控和处理，为分布应用提供一个良好的运行管理环境，由开发环境转交给运行环境的应用，可由该层通过对整个网络的监视，把当前应用分布到空闲的站点上去运行，并对其运行活动进行控制和管理。
(2) 开发工具子层：它由编程语言、联编以及面向软件开发各个阶段的各种可供选择的开发工具集组成。利用工具集可以方便、高效地进行网络应用的开发。
(3) 用户界面子层：为终端用户提供友好、灵活、具有统一网络、规范工作方式的操作界面(窗口、图标、鼠标器、下拉菜单等)，以及功能选择(字形选择、窗口的移动、放大、缩小以及图标的设计和更改等)。该子层可根据用户类别而提供不同类别的用户界面，为Web应用用户提供简单、易学的浏览器窗口界面，并辅以帮助信息；为内部专业人员提供命令式交互界面和命令提示信息，并可根据自己的兴趣选择不同背景或画面等等。
此外，信息安全贯穿于模型各层，面向保密性、可用性和完整性要求。在分析系统所受信息安全威胁，建立安全策略的基础上，由安全模型、安全服务、安全机制、安全管理来保证信息安全。这涉及到硬件、操作系统、通信网络、数据库、应用软件等方面。
2.3.4针对不同的阶段优选应用开发工具
在应用平台层次模型中，应该选择适合应用开发的工具集，在应用软件开发周期的几个主要阶段，即：在应用系统分析阶段，通过对SDL(Structure Described Language)规范进行对象规范的扩充，来阐述系统的需求；在系统的设计阶段，从系统的总体结构，系统的约束上用统一建模语言（UML）对系统进行进一步的处理；在系统实现阶段，用Erwin实现实体关系模型到关系数据库定义的转换，在调度控制端完成OOSDL(Object-Oriented SDL)规范到C语言的转换及OOSDL 规范到可执行代码的转换，选用MapInfo和具有空间数据管理功能的关系数据库（例如，SQL Server2005）系列工具软件，结合面向对象的开发工具（如Eclipse）完成各种数据和应用的集成等等。利用这组应用开发工具，可方便、高效地进行应用开发。
2.3.5设计用户界面设计原则
消防远程监控系统软件除开发应用的功能模型外，应用开发的另一个重要部分就是用户界面的设计和实现。本系统除非常专业的软件外，一般采用浏览器图形界面。在整个应用开发中约占一半以上的比重是决策支持系统界面与功能的开发，为此有必要提供一个一致的用户界面开发平台。用户界面开发平台的设计原则是：
(1) 采用面向对象的图形界面设计方法，即把与用户直接交互的界面或成份看成一个对象，对一个界面的各种活动都看成是其上的各种操作，对对象数据和操作的封装可用对象来定义。
(2) 把界面开发与应用的功能实现分开。应用功能的相对独立和完整，也为应用奠定了基础。而在界面开发时，可针对不同权限用户需要，设计不同的交互形式，并可对具体硬件、软件环境设计特定的显示界面。
(3) 面向对象的概念用于图形的最大好处是直观性，使图形在外观和行为上得到了更加直接的描述。面向对象的系统提供了灵活的通信机制，可方便地实现应用对象与图形对象的通信。
(4) 采用面向对象的概念来设计界面，也使得应用系统的开发在方法上得到