1 前言

近年來，隨著社會經濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，高層、地下、商業(yè)綜合體、地鐵、隧道等建筑發(fā)展迅猛，一個新一線以上的城市每天有數(shù)以萬計的工地同時施工，建筑結構、體量、功能日趨復雜，同時大部分城市還存在連片的老舊居民區(qū)、大型倉儲物流及工業(yè)園區(qū)、“多合一”密集區(qū)等火災高發(fā)區(qū)域，隱患日益增多，各類災害事故呈現(xiàn)出風險高、危害大的特點，社會公共安全需求日益倍增。加之，隨著消防改制轉隸和新的監(jiān)督管理體系的逐步形成，消防安全監(jiān)督管理、專項整治以及各種事務性消防工作量大類雜與現(xiàn)有監(jiān)督管理人員數(shù)量不足的矛盾日益凸顯，始終維護城市消防安全形勢穩(wěn)定，任務十分繁重^[1,2]。加之，城市總體規(guī)劃和公共消防安全基礎建設、建筑固有消防安全屬性和單位消防管理的能力水平、人民群眾的消防安全意識和素質等，都對城市的總體消防安全指數(shù)產生重大影響，這些都迫切需要我們更新理念、創(chuàng)新管理，加快推進技術革新，通過信息化手段提升社會消防安全管理水平^[3]。

針對上述情況，本文以是否設置建筑固定消防設施為切入點，引入物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、圖像識別等技術，設計了一種能夠為社會單位、家庭場所、維保公司、監(jiān)控中心、消防部門5個主要用戶對象提供消防安全預警、管理、分析、決策的智能化消防管理平臺，并提出了該系統(tǒng)的整體架構設計方案。

2 系統(tǒng)平臺架構

系統(tǒng)應能通過前端物聯(lián)感知設備實現(xiàn)異構設備與協(xié)議的接入、解析、編碼與傳輸，譬如社會單位的火災報警信號、消防水系統(tǒng)狀態(tài)（室內消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、消防水箱、消防水池、室內外消火栓）、消防控制柜狀態(tài)（噴淋泵、消火栓泵、穩(wěn)壓泵、傳輸泵、泡沫泵、風機等）、視頻監(jiān)控數(shù)據（消防控制室監(jiān)控、泵房監(jiān)控、單位內部視頻監(jiān)控系統(tǒng)），以及建筑高度不大于100米的住宅建筑居住部位和未設置建筑固定消防設施保護的小型經營性場所的火災報警數(shù)據等，第一時間辨別社會單位和家庭場所的火災情況，全面、實時地監(jiān)測消防設施設備實時狀態(tài)和消防安全自主管理情況，為火災防控工作提供及時、準確的數(shù)據支撐，并通過建立火災識別、隱患辨識、安全監(jiān)控等模型，運用云計算、大數(shù)據分析等技術，采取B/S+APP模式，實現(xiàn)對數(shù)據的動態(tài)追蹤、轉換挖掘、分析處理和點對點推送，為火災早發(fā)現(xiàn)早處置、隱患早巡查早消除，提供科學、有效的決策數(shù)據^[4,5]。系統(tǒng)總體架構圖如圖1所示。

圖1 消防物聯(lián)網感知系統(tǒng)總體架構圖

1.物聯(lián)設備層：通過加裝的物聯(lián)感知設備獲取聯(lián)網單位和家庭場所用戶的消防設備設施狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據。

2. 網絡通信通信層（云平臺）：根據設備特性與安裝條件，采用無線網絡（如NB-IoT、LoRa、5G）與有線寬帶網絡結合的方式將前端感知信息上傳至數(shù)據處理層。

3.數(shù)據處理層：集中處理分析前端感知的各類消防數(shù)據，對監(jiān)測信號進行分級分類存儲上報。

4.業(yè)務邏輯層：基于數(shù)據分析支撐，實現(xiàn)設備管理、統(tǒng)計報表、監(jiān)管信息、預警監(jiān)控、火警監(jiān)控、風險評估等消防業(yè)務功能。

5.平臺應用層：采用PC電腦端、APP移動端相結合的方式，全面呈現(xiàn)和處理監(jiān)測信息，并實現(xiàn)相關應用。

3 關鍵技術介紹

3.1 數(shù)據模型設計

針對社會單位，要充分考慮1個單位對應1個建筑、1個單位對應多個建筑以及1個建筑包含多個單位的多對多關系，綜合考量單位的基礎信息、消防信息、人員信息、檔案信息這4類靜態(tài)數(shù)據，以及設施設備狀態(tài)、防火巡查管理、設施維保管理這3類動態(tài)數(shù)據，還需要采集建筑平面布置圖、火災自動報警編碼電子圖、視頻監(jiān)控點位平面圖以及消防報警主機點位編碼表、視頻監(jiān)控信息表數(shù)據，從而實現(xiàn)點對點的精準報警。

針對家庭場所，除了建立每個家庭場所點的基礎數(shù)據外，還需要建立戶主（業(yè)主）、物業(yè)、社區(qū)的三級關系網，以便發(fā)揮當事人、保安、網格員、志愿消防隊員等一線力量作用，實現(xiàn)就近處置、打早打小。

3.2 信號接入匯集

物聯(lián)信號通過火災報警控制器、單位內部已建的視頻系統(tǒng)、多種類型的物聯(lián)感知設備三種方式接入，將物聯(lián)信息推送至物聯(lián)信息分析處理模塊，進行接入信號數(shù)據的挖掘分析，三種物聯(lián)信號接入方式實現(xiàn)如下：

• 火災報警控制器（消防報警主機）信號

通過用戶信息傳輸裝置將火災報警控制器信號中接入系統(tǒng)，采集火災報警控制器的火災探測報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、室內消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等消防系統(tǒng)中各項設備信息和工作狀態(tài)。

• 視頻信號

接入的視頻信號包括社會單位內部已建視頻資源和單位消防控制室、水泵房的新建視頻資源，其中，消防控制室新建視頻資源需要包含語音通話功能和人員在崗監(jiān)測自動識別功能，在視頻整合的基礎上，實現(xiàn)視頻靈活調閱、緊急視頻存儲等基礎應用。

• 加裝的物聯(lián)感知設備信號

通過在社會單位加裝液位傳感器、壓力傳感器、控制柜狀態(tài)模塊、視頻監(jiān)控設備等前端物聯(lián)感知設備，運用窄帶和寬帶互聯(lián)網技術，實現(xiàn)對數(shù)據的解析傳輸和相應消防設施、環(huán)境狀態(tài)的實時監(jiān)測。通過在家庭場所加裝智能煙感、智能可燃氣體等探測器，實現(xiàn)對火災狀態(tài)的監(jiān)測預警。

3.3 后臺支撐規(guī)則數(shù)據處理模型

聯(lián)網設備會產生大量的不同類型的數(shù)據，例如有些是設備運行信息，有些是設備故障提示、有些則是反映現(xiàn)場火災狀態(tài)的報警信息。

（1）數(shù)據分級推送規(guī)則

把匯集的所有消防設施信號按照火災報警、設施故障程度、消防控制室脫崗等情況進行分類、分級建模，并按照不同等級向聯(lián)網單位、監(jiān)控中心和消防部門的不同角色人員進行推送，通過建立數(shù)據分級推送規(guī)則使得每個角色根據崗位職責可定向接收他最關心的數(shù)據，從而提高軟件交互能力和使用率。

圖2 物聯(lián)網分級預警圖

（2）告警信號甄別規(guī)則

法律賦予社會單位應該履行的消防安全職責使得消防控制室值班人員和社會單位消防管理人員成為該系統(tǒng)所有告警信號的第一接受方和處理方，同時需要設置告警信號甄別規(guī)則讓監(jiān)控中心成為督促單位及時核實信號真?zhèn)我约氨炯壓藢嵭盘栒鎮(zhèn)蔚牡诙婪谰€，確保消防部門和聯(lián)網單位接收到的重要告警信號是準確的、真實的。

（3）火災風險評估模型

要在傳統(tǒng)的、線下的火災風險評估模型的基礎上，將單位的靜態(tài)基礎數(shù)據、靜態(tài)消防數(shù)據與動態(tài)的消防設施數(shù)據、消防管理數(shù)據等結合起來，建立單位、建筑火災風險評估模型；同時綜合考慮消防設施維保及家庭場所火災發(fā)生歷史等情況，將其作為評估因子納入為區(qū)域性、城市級的火災風險評估模型之中。

3.4 特色功能應用

本文對數(shù)據傳輸、匯集等基本系統(tǒng)功能不再進行闡述，重點提出安消聯(lián)動、屏蔽備案、一鍵報警三個特色應用。應用系統(tǒng)分布如表1所示。

表1 城市物聯(lián)網遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用系統(tǒng)分布表

（1）安消聯(lián)動

將每一個監(jiān)控探頭與火災報警點位相綁定（系統(tǒng)根據消防竣工圖建立精確的點位空間模型），一旦產生火災報警信號，系統(tǒng)智能聯(lián)動報警點位周邊的視頻攝像頭，單位人員和消防部門不用到達火災現(xiàn)場，就能多視角知曉現(xiàn)場情況，判斷是否誤報，并且可以通過辨別燃燒物質和煙氣顏色，從而有針對性的采取火災撲救措施。

（2）屏蔽備案

除發(fā)生火災導致的消防報警主機動作外，還可能因建筑裝修施工、系統(tǒng)維保檢測、消防檢查演練、設施設備誤報等各種原因導致系統(tǒng)產生告警信號，這些原因將給系統(tǒng)運行帶來較大負擔。需要結合建筑平面圖、報警設施點位圖等數(shù)據，給社會單位提供消防報警主機點位屏蔽功能，切實降低不必要的系統(tǒng)誤報。

（3）一鍵報警

針對沒有設置火災報警探測器的區(qū)域發(fā)生火災的情況，提供聯(lián)網單位進行火警直報的功能。該報警無需經過監(jiān)控中心核實，直接由聯(lián)網單位發(fā)起，系統(tǒng)同步將該單位的基本情況、人員情況、設施情況、平面情況、滅火預案、火災現(xiàn)場情況等上報給消防部門和單位其他角色人員，以便減少電話報警時間和準確制定救災策略。

4 實際應用

武漢市于2020年建成了城市級的消防物聯(lián)網遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對全市290家大型消防安全重點單位的聯(lián)網監(jiān)測管理，對750個小型餐飲場所的燃氣泄漏情況監(jiān)測和對1474戶老弱病殘家庭的火災監(jiān)測，并將這些聯(lián)網單位對應的211個消防維保公司納入聯(lián)網范圍，市消防救援支隊和19個區(qū)消防救援大隊參與了聯(lián)網管理。該系統(tǒng)針對社會單位、維保公司、家庭場所、監(jiān)控中心、消防部門5類用戶對象共開發(fā)了4個PC端和4個APP端，涉及41個一級功能頁面、142個二級功能頁面和230個三級功能頁面，構建了社會單位自主管理、家庭場所及時預警、監(jiān)控中心協(xié)同監(jiān)督、監(jiān)管部門精準防控的武漢市火災防控四級網絡，如圖3所示。

圖3 武漢市城市物聯(lián)網遠程監(jiān)控系統(tǒng)

（1）有效助力社會單位提升消防安全自主管理水平。系統(tǒng)設置了“單位百科”、“防火巡查”、“遠程監(jiān)測”等多個實用性強的功能模塊，單位管理層可以遠程查看本單位的基本情況、建筑情況、設施運行情況、消防控制室值班情況、防火巡查情況、隱患整改情況等，便于管理層實時掌握員工的履職情況，從而加大安全管理力度。

（2）探索約束消防設施維保行為。系統(tǒng)為聯(lián)網單位和維保公司搭建了互通渠道，聯(lián)網單位可向維保公司進行設備維修線上申請，維保公司對維修單的接收及內部派單情況、維保人員的到場情況、維保結果的線上反情況等，都是消防部門的抽查內容，促使維保單位及時恢復設施狀態(tài)。

（3）閉環(huán)記錄火災發(fā)生、發(fā)展、消滅全過程。武漢市消防物聯(lián)網遠程監(jiān)控系統(tǒng)與市消防救援支隊119指揮調度系統(tǒng)實現(xiàn)了聯(lián)動，從火災報警探測器探測到火災開始，閉環(huán)記錄了單位核實告警信號、監(jiān)控中心甄別告警信號、消防部門出動滅火的全過程，同時系統(tǒng)還向聯(lián)網單位提供火災現(xiàn)場的圖像、影音記錄功能，并自動存儲消防報警主機的動作信號。

（4）多維度分析建筑、城市消防安全現(xiàn)狀。系統(tǒng)可在單位類別、所在區(qū)域、設備類型、告警類型、告警時間等多個條件中進行設置，對單位基礎信息、單位消防信息、機構及人員、聯(lián)網設施、防火巡查、維保檢測、檔案信息等多個項目進行綜合評分，得分低于60分的，系統(tǒng)將向消防部門端進行預警推送。系統(tǒng)以行政區(qū)劃為對象，綜合評估聯(lián)網單位和家庭場所的消防安全狀況，并形成火災風險評估報告。

5 結論及展望

為有效提升社會面火災防控能力，優(yōu)先將重要級別高、防范能力弱的單位、場所納入聯(lián)網監(jiān)測范圍，并根據城市經濟能力逐步擴充物聯(lián)種類、完善軟件功能、擴大聯(lián)網體量，十分必要。隨著信息技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)感知設備將覆蓋更多領域，感知到的數(shù)據將擁有更多傳輸方式，軟件的應用功能將更加強大。但就當前實踐情況而言，仍有一些方面值得探索，有一些問題亟需解決。譬如NB信號覆蓋能力和傳輸能力受基站分布和物聯(lián)感知設備安裝位置的影響具有不確定性，監(jiān)測數(shù)據可能無法有效傳輸，同時設備頻繁發(fā)送信號也將縮短硬件壽命；譬如本文未提及智慧用電技術的應用，筆者認為目前市場上智慧用電產品種類繁多、功能不盡相同、價格相差甚遠，如何在經濟投入和經濟效益之間達到平衡，從技術實現(xiàn)和成本控制上仍需探索；譬如消防中介市場的行業(yè)管理還不夠規(guī)范，雖然現(xiàn)在已經取消設置門檻，但如何使用信息化手段規(guī)范維保行為、保障聯(lián)網單位消防設施完整好用，還需要大膽嘗試；譬如消防物聯(lián)網系統(tǒng)的建設及運維模式還需進一步完善頂層設計，硬件購置、軟件功能、項目維保、監(jiān)控中心運營等方面都需要投入大量資金，如何有效減少當?shù)卣涃M投入同時讓這種監(jiān)管方式具有生命力，有效提高社會單位參與度并實現(xiàn)每年逐步擴容聯(lián)網，需要從建設模式、資金渠道、當?shù)卣叩确矫嬲J真研究、探索。

當前，國家標準--《城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范》已經再次進行修訂并即將出臺，其中的新思路、新技術將進一步打開我們的視野；少數(shù)省、市已經出臺地方性標準，將實行聯(lián)網管理與消防控制室1人值班政策相掛鉤，以推動加速物聯(lián)網系統(tǒng)擴容進程。無論是消防監(jiān)管部門還是聯(lián)網社會單位，無論是軟件研發(fā)公司還是硬件研制企業(yè)，都有很大的空間去推動物聯(lián)網系統(tǒng)建設及運維模式不斷健全、技術產品不斷革新、軟件功能不能完善，形成當?shù)卣?、消防部門、社會單位、技術公司4者共贏的格局。

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