探讨智慧消防在应用实践中的现状与问题

时间：2020-10-26作者：安科瑞电子商务(上海)有限公司浏览：216

摘要 ：随着智慧城市的蓬勃发展，智慧消防的理念也在不断革新，作为公共安全模块的重要组成部分，智慧消防理念将覆盖城市消防安全的各个环节。通过对城市消防数据信息的采集归纳并进行数据信息分析，智慧消防为城市消防安全规划、消防科研机构以及消防单位等提供强有力的决策支持。对信息采集设备、物联网云端以及智慧消防在部分省市应用现状与问题进行分析，进而提出推进智慧消防健康可持续发展的建议。
关键词：智慧消防;物联网;RFID 技术
1、前言
智慧消防与智慧城市的建设是相对应的，是结合消防行业特点以及当前消防行业面临的种种困难和问题而衍生出来的一种成果，其为解决智慧城市消防管理众多难点提供了许多新颖、有效、便捷的思路。从当前消防工作面临的任务来说，“智慧消防”主要是在公众消防安全需求的基础上进行的，在运用物联网和大数据以及空间地理信息的基础上，促使这些内容能够集成的新一代信息技术，也是对消防基础设施的改善，使得消防工作的机制能够得到
优化，促进消防规划、管理和服务智慧化等新理念和新模式确立。智慧消防截至目前尚且处于发展阶段，目前并没有一个标准的定义。本文研究智慧消防建设与应用现状，调查分析存在的问题，并提出解决问题的对策，为发展智慧消防城市提供有力的安全**。
 
2 、智慧消防技术
智慧消防建立在以火灾探测器、消防水泵控制器、防火卷帘控制器、可燃气体探测器等信息采集设备的基础上。随着科学技术的发展，越来越多的新元素融入消防信息采集设备，以下以火灾监测报警系统、消防给水设施的智能监测系统、建筑消防设施智能管理系统为例，介绍目前智慧消防在信息采集设备方面的应用现状。
2.1 火灾监测报警系统
智慧消防建设中很重要的一项内容就是火灾监测报警系统，“报警早、损失小”，如何能及时且有效地了解火灾报警信息是“智慧消防”的主要智慧体现。因此，火灾监测报警系统是“智慧消防”的主要成果之一，它在现有火灾报警系统工作原理基础上加大了火灾感知能力，设置了综合性的感温、感光以及感烟模块，增配了联动性火情监控设施，能够在根源上避免报警滞后的问题。系统较之前的智慧体现就是安装了能够根据火警信号反馈的位置启动摄像头监控设备，即通过视频来监控现有的火灾现场，其联动性强，可以随时启动，并存有录像记录。如果某处出现火情，火灾监测报警系统会*产生报警信号，信号再由报警控制器传给接警服务器云平台，云平台保证信号顺利传输至服务器端，服务器端的工控机负责利用收集到的视频和信号分析火灾现状，如果察觉到了火灾发生，工控机会准确标识现有的火灾区域，再次与其他系统相联动;反之，如果未察觉到火情，那么命令系统恢复原有状态，如图 1 所示。
 
在对已经安装该系统的单位和部门进行应用调研时发现，该系统对于及时、准确获悉单位火情是有作用的，一方面其感知的信号广泛，另一方面其增加的视频扫描与火灾分析功能使得火警信号准确，还可以很大限度地降低单位人为脱岗造成的不良影响，但是截至目前，虽然新型火灾监测报警系统正受到热捧，然而其在整体上尚未达到完善。随着建筑信息管理 ( Building Information Manage-ment，简称 BIM)技术逐步应用在智慧消防领域，将
来 BIM 技术与火灾报警技术两者结合之后，可清晰地了解到火灾现场的状态，比如看哪个地方有人、在哪个位置，这在救援的时候才有意义。
2.2 消防给水设施智能监测系统
我们所追求的智慧消防，是不需要用警力而是通过设备就可以做到自行灭火，所以与水有关的消防设备的正常运行，就尤为重要，它们都需要管道中有连续不断的水作为供给。消防水泵只有能够正常启动和运行，才能将储存在消防水池中的水通过管道及时输送到各个喷头处，故消防泵能否自动启动是初期灭火的关键。目前，消防水泵的应用现状不容乐观，平时处于闲置待命状态，锈蚀、损坏或线路磨损的现象非常普遍。在智慧消防兴起后，基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称 PLC)的消防泵智能巡检控制器成了解决问题的方法之一。系统配有多种巡检模式。以自动巡检模式为例:系统进入到自动巡检模式后，首先对主电路检查，若存在故障，则在触摸屏上显示故障;若无故障存在，则进行下一步———变频器自检。若变频器出现故障，则在触摸屏上显示故障信息，若变频器正常，系统再进入下一步———自动巡检子程序，对变频器的参数和主泵的参数进行匹配，成功后对主泵实行巡检，巡检完成后，重复上述过程，依次对所有水泵完成巡检。工作人员通过触摸屏就可以及时查看系统的运行状况PLC的控制器方式是发展比较早的工业控制器，它很早就应用于工业生产线、流水线、大型自动化设备方面，虽具有通过简单编程即可实现控制要求、灵活性高等优点，但其可靠性、实时性和稳定性欠佳，并且价格过高，缺乏市场竞争力。消防水压监测系统可对管网内水压进行监测。其前端设有智能监测设备，采集到的楼宇水压和设备供电电池电压数据，通过 GPRS 网络上传至云端服务器，若发现某部位异常，则通过短信及平台警示方式提醒物管人员。设备自带深度休眠功能，进入深度休眠模式后，只有 CPU 停止，所有外部设备仍处于工作状态，任何一个外部设备都可在发生中断事件时唤醒 CPU。实时时钟芯片(Real－time Clock，简称 RTC)定时中断功能可以自行设置休眠时间，使得系统在休眠一段时间后，可以自行唤醒。
2.3 建筑消防设施智能管理系统
在智慧消防的背景下，物联网射频识别(RadioFrequency Identification，简称 RFID)技术兴起，并逐步应用在建筑消防设施上。基于 RFID 技术的建筑消防设施管理系统的主要组成部分是:贴有电子标签的消防设备、手持机(带 GPRS 或 WiFi 模块)、数据服务器、应用服务器、用户端、应用软件系统(含手持机与电子标签读写显示软件、WEB 端软件、服务器通信软件与手持机)。巡检手持机终端应用软件在巡检过程中利用用户端PC机与带GPRS 或WiFi 模块的手持机实现现场作业信息和后台管理数据的交换，对贴有电子标签的消防设备进行自动识别;数据服务器进行数据处理，为监管任务提供有力的数字支持。该系统设计的亮点在于需要张贴的多张 RFID，在设计时，系统采用了防冲突机制的 RFID 标签，利用 RFID 打印机实现多标签 EPC 数据和 TID 数据的先期绑定和写入，在现场则采用扫描读取后，选定某个电子标签，再进行相应的修改后写入，但常见的问题就是速度不够快。因而在如何防止多标签信息写入时的相互干扰、冲突，确保信息写入快速、准确面还需进一步提高。
 
3、智慧消防应用现状及其问题
随着物联网、大数据、人工智能技术的快速发展，使得“智慧城市”成为信息化领域新的高地。“智慧城市”的建设在国外许多地区已经展开，例如新加坡的“智慧国计划”;韩国的“U－City”计划等。我国“智慧上海”“智慧双流”等智慧城市计划仍处于起步发展阶段。目前在“智慧消防”的建设过程中，与民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动等智慧城市模块之间的联系被忽视，所以在今后的发展中要将“智慧消防”平台与“智慧城市”的其他平台有效对接，在发生险情时与其他智慧城市平台，形成互动，构成城市级的统一调度指挥，促进城市的可持续发展。
3.1辽宁省智慧消防平台
辽宁省智慧消防综合引入 RFID 射频技术、移动通信、物联网、视频识别、大数据等技术，构建了一套信息化指挥体系。辽宁智慧消防管理系统归纳起来就是“一个中心、两个平台、五类应用”。“一个中心”即利用一个指挥中心综合显示指挥调度;“两个平台”即构建消防监管平台和灭火指挥平台;“五类应用”即针对普通民众、社会单位、行政监管、灭火指挥、数据中心这五类不同群体，建设了五类终端应用。结合人防、物防、技防的三防体系，形成以单位信息、**资源为基础数据，集人员、信息、设备、机构四位一体，实现了信息支撑、科学指挥的防消一体化城市消防安全管理体系。
针对基层单位日常巡查工作不落实、弄虚作假的现象，辽宁智慧消防引入 RFID 射频通信技术，在单位需要部位设置集成在宣传板内的 RFID 射频芯片，其与移动终端 APP 进行巡查信息的数据交互，督促单位巡查人员**、定时、定位地到达需要部位检查，及时消除火灾隐患，通过技防手段强化人防措施的落实。
该系统的远程监控设备通过采集消防水系统设备的压力，消防设施设备上设置的电流传感器的数据信息和火灾自动报警系统的报警信息，通过数据传输装置传送到平台，消防设备一旦出现异常问题，平台会立即发出预警提示，并把异常信息发送给单位管理人员和维保人员，相关人员根据各自的职责一时间赶赴现场予以处理，及时排除隐患，远程监控设备实现了消防设施和设备的有效物联。
在数据传输方面，该系统采用无线传输方式，通过自行部署的 Lora 低功耗**数据传输网络传输数据，大大降低了消防物联设备的信息传输成本，为系统的公益性推广奠定了技术基础。
该系统可对收集到的数据信息按照早先设定的数据模型进行分析，并与危险数据模型进行比对，挖掘潜在规律性特征，对单位危险源、火灾风险、抗风险能力等进行综合分析研判，帮助单位找出安全管理工作的短板，实现对火灾风险的准确预测。
该系统可采集水源信息进行分析。发生火灾后，系统依据相关预案调配警力，指挥行车路线，提示就近的可利用水源，避免由于道路拥挤、水源失效、消防员体能下降等原因造成问题，实现信息化、科学化灭火指挥。
消防工作涉及面众多，建筑设施、软件应用、人员素质等因素都会对“物联”产生很大影响，只有所有因素全部兼顾，才能对管理工作和风险管控工作产生根本性的影响。“物联”不仅针对物联网，而且要通过利用科学技术全方面部署消防救援装备力量，实现大数据资源管理。
3.2 甘肃省智慧消防平台
甘肃省消防救援总队着眼于消防事业的长远发展，投资 7 000 多万元建成了大数据运维中心，把队伍管理、指挥决策、远程监控、数据共享这些功能都集中到大数据运维中心来，服务于火灾预防和应急作战指挥。在大数据中心内，建成了一中心、七平台。以甘肃省陇南市为例，目前陇南市已经基本完成了“21 + ”工程。云计算和大数据政务中心为“2”;大数据信息服务共享平台为“1”;与经济社会发展相匹配的应急抢险救援指挥系统、公众服务相关的专题应用为“+ ”。目前已经建成 20 多项应用系统，整合了气象、国土、城建、民政、交通、**、公安、安监等部门数据资源，为应急救援工作提供了有力帮助。系统初步实现了需要单位消防设施实时监控、运行状态检测、需要部位视频监控等功能，同时集成了水源、预案、微型消防站等基础数据，为灭火救援调度指挥、辅助决策提供了有力帮助。不仅如此，系统还实现了对主要街道、人员密集场所、要害机关单位的全覆盖，在全市城区公共区域新建 1 000余个视频监控点位。
但是，甘肃省智慧消防平台建设存在如下问题。首先，对开展智慧消防建设认识不足，消防基础设施自动化水平低。由于消防体制机制运行的特殊性，甘肃省各级党政**对消防大数据重要性认识不足，没有将智慧消防建设纳入智慧城市建设统一进行**层规划设计，从而做好政策研究、组织机构、资金投入、人才培养、标准建设等工作。消防部门没有形成统一的建设标准体系，同时由于对智慧消防了解不够、研究不深，各类项目仓促上马，易造成贪大求全，华而不实，造成人力、物力、财力的浪费。社会相关单位负责人对智慧消防建设认识不足，认为智慧消防建设不但增加经济负担而且还可能会暴露瑕疵，时时受到监管。同时当前多数社会单位消防设施建设科技水平低，建成后采集到的数据质量不高，很难达到预期目的。其次，部门协同配合力度不够，数据共享汇集还存在难度。提升防灭火中心工作效率在于数据应用，消防行业相对比较封闭，在跨部门、跨行业数据信息交流共享方面，不同程度地存在数据壁垒、数据孤岛现象，部门间尚未建立有效的共享机制和信息交换平台。一些有价值的公共信息资源与商业数据面对消防部门开放程度低，在开展灭火救援、执法监督工作时始终缺乏相应的外部数据信息支撑，数据信息低效化的问题较为**。
3.3 上海市智慧消防平台
上海市将地理信息公共服务平台接入消防平台，地理信息公共服务平台提供大比例尺地形、高分辨率影像服务和三维模型服务，供消防大数据平台随时调用。
由地理信息公共服务平台提供的大比例地图和高分辨率的影像采用 REST 地图服务标准和通用的SOAP 服务标准，随时调用地名地址，快速定位接处警，实现从消防平台的全国地图到地理信息公共服务平台提供的地图的平缓过渡、无缝融合。
地理信息公共服务平台的三维地图服务，可以提对城市进行仿真三维浏览，根据不同需求制作简单、标准、精细、精细四个不同标准的模型。消防应用、消防资源、消防力量均可在三维场景中重现，构建一个三维、立体式的灭火指挥模型，克服了消防预案、日常演练单一的模式。构建三维模型再结合 FAS 智能报警，火警信号由火灾报警装置通过网络传输至 FAS 报警中心，报警中心根据火警信号终端编号快速在三维模型上定位地理信息，指挥员能够立即了解现场，三维模型能帮助指挥员看清消防关键单位建筑内部，加了解起火点所在楼层的详细结构，地图会分别显示三维结构模型和楼层平面图，辅助指挥员部署兵力。配合单兵无线视频采集终端，一时间新现场情况，并将救援现场图像和室内位置信息实时传输至指挥中心和各级指挥员手持终端内，让指挥员快速应对现场灾情变化。
但是，地理信息公共服务平台与消防平台融合的过程，也存在如下问题:一是，如今自动化建模对基层指挥员来说，操作性不强，难以快速上手，所以三维建模的自动化快速产生研究还需进一步加强;二是，现有的三维建模场景指向性仍旧不够明确，应当结合救援现场情况、地形、兵力分布等诸多要素，进一步添置箭头标志物等指向性元素，进一步做到根据实时动态变化的现场情况，自动新绘制进攻路线，帮助指战员进行消防力量部署。
 
4、安科瑞智慧消防平台介绍
4.1、平台结构
 
 
4.2平台主要功能介绍
4.2.1首页
用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
 
 
4.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
 
 
 
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，**消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及**火警救援是消防生命通道的畅通等，**安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的**结合，实现了报警点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
4.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
 
 
 
4.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
 
 
 
4.2.5手机APP
APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。
  
 
 
4.3 配置
4.3.1 平台服务器：建议按照我方配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
 
4.3.2 系统现场硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
 
4.4产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟， 小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
 
5、结论与展望
本文分别对火灾自动报警系统、消防给水设备、建筑消防设施结合智慧消防技术的应用现状，以及甘肃、辽宁、上海智慧消防实际应用情况进行分析阐述，提出了改进智慧消防应用现状的解决方法。首先，国家及地方政策方面:统一标准，对智慧消防产品功能和数据采集进行规范，推动企业联盟，实现资源共享。其次，产品研发和平台建设方面:先进的技术和互通式的平台弥补了智慧消防物联网方面平台交互性差的劣势。智慧消防应用推广方面:加快发生险情时与其他智慧平台对接速度，节约建设成本，避免大规模重复性建设。 
我们谈及智慧消防，只对个别消防系统加以关注，是无法体现智慧消防的价值的，智慧消防是要做到对所有系统都监控。智慧消防的核心是数据获取这一部分，以往远程监控失败，均是在第三方获取数据上，现如今主张一家企业提供产品和系统，并把自己的数据收回去，由产品供应商兼顾数据与服务。只有通过产品供应商兼顾数据与服务这一条方法，才能根据现场反馈不断提高自己的产品性能，也才能使自己的产品在其寿命期内得到有力的技术
**。希望在未来，BIM 技术、消防给水设施的智能监控系统以及建筑消防设施智能管理系统也能够好地将技术与数据相结合，不仅能够发挥其应有的作用，还应维保便捷、使用方便，也只有这样，才是意义上的智慧消防。
 
参考文献
[1]. 史志新．“智慧消防”建设与发展研究［J］． 科技视界，2019(18):50 －51． 
[2]. 周 琦．成 乾．李瑜婕．蒋君言． 智慧消防应用现状与问题分析
[3]. 安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版
[4]. 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

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