NB-IoT传感器检测防火门状况以保护建筑

在建筑管理的议程中，提高效率和安全性并且降低成本是重中之重。人工检查建筑物有多个难题，包括高合规成本和人工检查错误率，并且会增加在工作场所感染新冠病毒的风险，因此物业经理和公共管理当局越来越希望实施自动化的远程建筑管理。

在这个发展趋势的推动之下，爱尔兰公司Safecility为楼宇安全自动化开发创新的物联网解决方案。尽管只是一家新兴企业，Safecility 已经为市场带来了很大的影响。该公司在爱尔兰小型企业创新研究项目“利默里克城SBIR”中发挥了重要作用，这个项目旨在解决建筑废弃问题，把爱尔兰乔治亚中心保存得十分完好的建筑物重新投入使用，因为当地40% ～ 60% 的旧建筑未能满足现代住宅的居住空间标准要求而一直空置。Safecility 能够将其创新的物联网解决方案商业化，作为Enterprise Ireland 预商业采购计划的一部分。具体而言，该公司提供了一款经济高效的、无破坏性的解决方案，以改善旧建筑的消防安全，使得它们再次适合居住并帮助重建利默里克城核心。

这款解决方案即Safecility 公司的ShutSafe 防火门传感器，尺寸为10 cm×5 cm×2 cm，连接到现有的防火门，并使用用户可自行更换的3.6 V 电池供电，从而让业主满足法规义务要求，确保防火门达到标准（如图1）。Safecility 物联网架构师Tad McAllister 表示：“不安全的防火门只是一扇普通的屋门，无助于防止火灾蔓延，一旦发生火灾可能会危及生命。”“因此法律要求大多数大型公共建筑和社会住房业主/ 政府当局安装并定期检查防火门，以确保它们符合法定的最低安全标准。”“问题在于，一直以来这都是既费时又费钱的手动操作过程，因为需要训练有素的防火门技术人员定期查看，使用物理间隙量规进行测量。即使原意很好，但这是一个手工操作的过程，意味着很容易出现人为的错误，包括未能完全检查防火门。”ShutSafe 设备能够检测防火门是否紧密关闭以保护建筑物及其居住者。为了确保防火门正确关闭并与门框成直角，每个ShutSafe 装置都采用了一系列环境传感器（用于压力、湿度、温度和噪声水平监测），全部都是由Nordic nRF9160 SiP 内的Arm Cortex-M33 CPU上运行的软件应用程序来控制。这些传感器可以检测自防火门首次安装以来，防火门和框架之间是否存在任何可能降低防火门抵御火灾能力的间隙。如果检测到间隙出现变化，这个平台会推断问题的性质并尝试诊断原因，例如这是铰链故障、热量/ 湿气引起的膨胀还是由于恶意破坏。Safecility 表示，这样可以进行更有效的、更有针对性的维修。防火门故障或问题的报告和警报会自动发送到专有的云平台，以便设施管理人员可以及时采取行动。

图 ShutSafe防火门传感器可让物业经理确保现有防火门符合法规标准

1   Nordic SiP支持蜂窝通信功能

通过使用蜂窝物联网网络，Safecility 可以实现远程无线配置传感器，基于订阅方式提供ShutSafe 解决方案，包括维护、软件和固件更新以及持续监控。Safecility 方案充分利用了Nordic nRF9160 SiP 的多模功能，可使用NB-IoT 或LTE-M 蜂窝物联网无线协议进行通信。这样最大限度地扩大了在整个欧洲地区的漫游覆盖范围，并且确保使用该位置最强的可用蜂窝信号成功地发送数据。Safecility 表示，这使得ShutSafe 传感器即使在最具恶劣的环境中亦能够可靠地运行，例如在地下室、地窖和停车场的地下环境中。Nordic SiP 支持实现的NB-IoT 连接省去了网关需求，可将采集的传感器数据直接传输到主服务器。McAllister 表示：“我们一个重要考虑因素是NBIoT能够在相当低层的地下环境进行桥接，特别是在小区覆盖更密集的城市地区，以及站点之间的距离可能会限制信号接收的农村地区。”“NB-IoT 蜂窝网络的另一个巨大优势是它与任何现有基础设施完全隔离，出于安全原因，许多客户不希望在内部Wi-Fi 网络上使用物联网设备。”调试ShutSafe 并非没有挑战，因为Safecility 使用带有独立调制解调器的主机控制器，这使得调试过程更加复杂。然而，该公司开发人员对于Nordic 的开发框架印象深刻，其中包括nRF9160 DK（预认证单板开发套件）和在nRF9160 SiP（和Nordic 短距离无线解决方案）上使用的nRF Connect SDK 蜂窝物联网软件开发套件所实现的简单设置，而Nordic 的技术支持也可显著缩短应用开发时间。展望未来，鉴于全球疫情仍然严重，Safecility 公司表示构建像ShutSafe 这样的消防安全解决方案正在变得越来越流行。McAllister 总结道：“新冠疫情只会加速人们对此类设备引起兴趣，因为它可以准确地、自动地监控防火门，减少人员互动并遵守社交距离限制。”

（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年10月期）