淺談智慧消防的技術特征及應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要 ：分析了智慧消防在火災預警、動態監測和監管方面應用的技術特征，提出了大數據、物聯網和云計算技術在智慧消防中的應用模式，為智慧消防的發展方向提供參考。

關鍵詞：智慧消防; 技術特征; 應用模式

 

隨著經濟的發展、科技的進步和人民生活水平的提高，智慧城市成為發展的方向。智慧消防是智慧城市的重要組成部分。智慧消防運用云計算、物聯網、大數據、地理信息系統、遙感等多種先進技術，實現動態采集、計算、分析消防相關數據，提供迅速、快捷、準確處理消防問題的方法。智慧消防能夠實時監控與調度消防人員、裝備和各方面應急救援力量，能夠實時檢查、監測消防水泵、探測警示器、防排煙等消防設施，能夠實時調閱部位圖像和滅火救援預案。啟用智慧消防管理模式，開展智慧防控、作戰、執法和管理，實現火災防控的自動化管理、滅火救援的智能化管理、執法工作的系統化管理、管理運營的精細化管理。智慧消防提升了火災預防和消防救援應急處置能力，實現了減少火災發生、降低火災損失，從而達到保護人民生命財產安全的目的。

 

智慧消防建立在智慧城市框架內，通過綜合利用云計算、物聯網、大數據、地理信息系統以及無人機系統等技術，實現消防的定位、迅速出擊、處置。智慧消防具有以下顯著特征。

(1) 廣泛性。是重要特征之一，指設計范圍廣、面積大，即消防信息感知網絡的覆蓋范圍大。我國的消防工作不僅是防火和滅火，還包括搶險救災、救援等多個領域，覆蓋了人們生活的多個方面和層次。在消防工作中需要采集到不同密度、不同形態以及不同屬性的各種信息，包括區域地形、地貌、人口分布、道路交通、建筑物分布、市政水系等基礎數據，特別是道路市政的動態變化數據，也要求實現相關信息在城市當中的暢通與交流。這需要相關部門，社會企業、事業單位以及居民住宅管理等部門的大力配合和支持。

(2) 共享性。即共同分享、共同使用，消防中所有用戶(監管方和被監管方以及公眾)之間信息的互通、互聯和共用，也指參與、分享和分擔，即做出每個部門、每個人的貢獻。智慧消防不能僅僅依靠對信息的感知，也需要信息的公開、共享和預警發布，還需要建立一個利用資源的系統，以便火災信息始終處于平穩、相互關聯的狀態。共享性也需要公眾通過某些途徑參與到消防工作來。

(3) 智能性。包括了智慧和能力。智慧消防建設需要強大的信息承載系統，實現對海量火災信息的智能化管理和處理，提供及時的信息，如滅火救援時需要火災現場的基本信息，包括氣象因素:風速、相對濕度等，建筑物的各種圖紙，可燃物的分布狀況，建筑物內的人員狀況等，以便消防員進行綜合性會診和分析，提出好的解決方案，減少人員傷亡，降低財產損失。這需要運用大數據、物聯網以及無人機系統的現場實時傳輸等相關技術，整合現有資源，實現滅火作戰一張圖，大提高滅火效率。

 

智慧消防建設需要全社會的廣泛關注和積極參與，并且與時俱進，但目前的需求主要集中于以下幾個方面。

(1) 滿足城市火災預警“自動化"的需求。城市消防工作與社會經濟發展密切相關，且存在一定的相關性，經濟越發達、社會越發展、人們生活水平越高，則火災致災因素越多、火災損失越嚴重。我國消防工作的方針是“預防為主，防消結合"，強調預防。預防需要加強城市消防安全運行狀況的監控，實現全時段監控，這樣才能提前發現火災、積極撲滅初起火災。智慧消防能夠建立的火災監控網絡，能夠從整體上、系統上分析和判斷火災風險，能夠提高火災預警自動化水平。

(2) 滿足城市應急救援“智能化"的需求。當前，我國快速的城市化進程使得城市面臨諸多問題，不但有高層、地下、化工、老工業區和城中村改造等舊問題，而且有新建筑、新材料、新能源、新技術、新項目的綜合問題。以現有消防力量，消防應急救援難度越來越大，危險性越來越高。加強應急救援處置的“智能化"，要解決救援裝備、現場通訊、信息支撐傳輸等問題，不斷提升科學施救水平，快速提高城市應急救援處置水平。

(3) 滿足消防業務管理“精細化"的需求。消防的行政執法作為依法行政的重要組成，要與相關部門進行數據銜接、共享。消防執法過程中也應留下完整的執法記錄，實現信息公開。同時，應運用信息化行政執法方式，加強部門聯合監管，提高規范化水平。

(4) 滿足提高公眾消防意識的需求。通過網絡、媒體、學校等，提高公眾對火災的認識，能夠識別火災隱患，發現火情能及時、準確警示。通過消防行業有的工種職業技能鑒定的培訓、考核，能培養一批消防從業人員，帶動社會對消防的認識，更好地推動消防安全管理工作，促進公共消防事業發展，維護社會和諧穩定。

總之，智慧消防需要及時、準確地獲取火災的基本信息，以便掌握轄區內的消防設施和設備狀況，更好地模擬火災發生、蔓延可能性，制定科學的救援方案。一旦發生火災，能夠及時調動消防救援力量，一時間了解火場情況，及時、地實施滅火救援，做到

“預防為主，防消結合"。

 

隨著我國城市化進程不斷發展，高層、高層、大型綜合體、大型廠房倉庫等建筑數量增多、體量大、功能日益多元化、結構更為復雜，城市消防管理面臨更大、更多壓力。而現實中，行業主管部門監管協作體系不夠完善、不夠精細，社會單位主體責任較難落

實，人民群眾消防教育培訓不是很到位，影響到智慧消防能力的提升 ［3］ 。智慧消防需要海量的數據，并運用各種現有技術如物聯網、大數據等，及時、準確地處理，提出初步的處置方案，以便于消防力量出警。

4.1 物聯網平臺收集與儲存數據信息

(1) 智慧消防離不開消防物聯網。消防物聯網是指以網絡為基本依托條件下的消防實現模式，包括基于網絡的消防產品生產和銷售、消防施工、消防檢測與驗收、消防設施維保、消防日常監督與消防救援支持等。應先建立起消防物聯網，然后再逐漸完善其智慧功能。首要前提就是建設物聯網管理部門，確定智慧消防所需的數據和信息，并建立統一的格式與協議要求，也就是應該先制訂標準，包括行業標準和標準，甚至國際標準，在統一的標準下把不同的系統組建成所需要的消防物聯網。不斷提升物聯網消防的技術水平，進而提升智慧消防的智慧程度。

(2) 消防物聯網平臺是伴隨傳感器技術、計算機、網絡通信等技術發展起來的綜合性消防技術網絡平臺。傳感器網以網絡、計算機控制和多媒體、圖像處理、網絡通信、火災探測警示等技術為依托完成對監控場所的各類火災信息(警示信號、故障信號、圖像、聲光信息等)的采集、處理和傳輸。通過物聯網的消防基礎數據，能加強統計分析消防監督管理系統(執法、宣傳、火災調查、火災損失統計分析和火情預警監測等)，完善執法功能，拓展消防宣傳功能，深化火災警情報送功能;為了實現遠程監控技術，在消防指揮部門推廣了“城市消防監控系統"，使消防控制室得到了較好的管理;同時利用二維碼和圖像識別技術監管單位

崗位。

4.2 大數據技術處理智慧消防數據

在大數據技術的基礎上，根據防火、滅火和救援的基本需求，獲取所有有價值的信息，挖掘規則和判斷情況，從而實現智能火災防控和智能滅火救援。

利用大數據思想的原理特點，根據信息技術的發展設計消防系統，并建立在消防部門管理的基礎上，轉變主管部門、單位、社會中介組織等各方參與社會消防安全的全新的公眾參與模式。從群眾警示入手，及時準確地了解現場情況，收集公眾提供的豐富的基本信息、有關部門的信息和消防搶險現場收集的信息，為防火、搶險救災指揮決策提供依據，為科學有序的信息共享站點提供保障，也為戰評總結、災后研判提供基本數據，便于進行災后評估分析。

4.3 云計算技術集成智慧消防數據

云計算集中了所有的計算資源，由軟件自動管理，無需人工參與，有利于使用者創新并降低成本，是一種更加智慧的信息技術，是從信息技術、網絡技術逐步演進的一種新技術。使用軟件和硬件基礎、WIFI 等無線或有線網絡傳輸數據至云端，其低廉的建設成本和的管理能力，能地加速信息基礎設施建設與維護，并能解決人工成本高等問題。在云計算的支持下，大量繁雜的消防信息能夠穩定、快速處理，將對滅火救援工作產生巨大的影響。物聯網、云計算運用于消防平臺，能夠建設智慧消防平臺。

 

(1) 智慧消防有助于實現消防監管基礎數據信息化。能整合分散的各行各業消防業務基礎數據，規范信息采集、維護，能夠形成城市建筑、公共消防設施、易燃易爆危險源、人員密集場所、消防單位等消防基礎數據庫，有利于消防的動態監管。

(2) 智慧消防有助于實現消防監管決策科學化。依托大數據技術等應用平臺，以城市建筑場所分布、火災高危單位消防狀況、消防單位監督管理情況以及消防基礎設施建設等為主題，形成數字化動態圖，實現基本信息自動采集、分析和再挖掘，迅速提取有用信息，實現消防決策科學化。

(3) 智慧消防有助于實現監督管理智能化。在智慧消防系統里，配備消防單位自查終端，實現消防監督檢查、網格化排查、圖像等實時同步生成，法律文書實時打印等，提高工作效率，實現監管單位和被監管單位智能化互動。依托智能化分析系統，實現對監管和戶籍化管理信息實時化，對轄區、社會單位消防安全管理現狀實時評估智能化。

5.1 實時收集數據，交流互動多元信息

(1) 專職網絡。通過消防系統招聘專兼職網絡人員，接入各級網絡監管部門，把消防工作融入網格管理體系之中。依托各地的智慧城市建設，組建“智慧消防"信息系統。各地要規范消防數據運作的流程，制定相應的標準，每天報備消防信息，每周核對消防數據，每月制定任務，能及時、準確并動態發布消防信息。

(2) 共享信息。與地方部門實現共享信息，包括水源、人口、氣象及房屋等基礎信息。兼容、共享國土、城鄉建設、氣象、交通等部門基礎信息系統，實現地理坐標、人員基礎信息及建筑基礎信息動態管理。整合消防培訓系統、后勤設備系統和戶籍管理系統，同步管理車輛設備、計劃類型、設施維護和滅火劑更新等信息。

(3) 關聯整合。整合并進行自動關聯、對比相關信息，實現滅火作戰、搶險救援一張電子地圖。提前謀劃，縮短滅火出動時間，提高滅火效率。

5. 2 利用物聯網，使安全監管動態化

(1) 著重監控。當地消防的總控制室需要配備遠程監控系統，能夠同步監控消防設施的運行狀況與值班履行情況，接入企業監控信號與街面視頻探頭，動態監控堵塞消防通道及運輸易燃易爆物品等。利用“二維碼"技術，實現了企業與高風險企業消防設施的識別管理。通過 GPS 及北斗定位系統定位，全程監控消防人員的日常巡查狀況。

(2) 聯動查處。規范聯合處置程序、建設流程、反饋、上傳、管理機制。消防執法人員按照程序對消防通道堵塞及消防出口封閉等消進行勸阻并責令整改，未能及時整改的，將同步更新“智慧消防"信息系統內的數據，再與有關部門聯動、核查，并督促整改。

(3) 風險預警。通過大數據技術，分析、判斷，智能分析火災隱患，進行風險評估，在系統地圖標明。針對較高風險區域，增加抽查頻次，加大整治力度。

(4) 準確滅火。整合各種信息平臺，實現數據及時更新、動態預報，為滅火救援提供準確數據，實現、準確滅火。

(5) 評估。綜合運用大數據技術，結合無人機、地理信息系統等相關技術，能夠在火災后迅速進行火災損失評估，為火災調查提供有力依據。

5.3 火災預警監測自動化

(1) 構建人員密集、火災風險性高等場所的消防安全自動警示系統。在消防場所設立基于公共移動通信網絡的安全風險警示系統，播放安全逃生、安全防范知識等。一旦發生火災，及時發送火災警示及逃生信息，實現快速疏散和逃生。

(2) 開發區域火災分析評估系統。在現有城市火災風險評估模型的基礎上，開發城市區域火災分布系統 APP，定期調整更新，以便及時了解火災風險，提高防范意識。

(3) 建立城市火災自動警示部門。運用大數據技術、先進的電子技術等構建城市火災自動預警系統，可以同步監控消防水系統、防排煙、消防警示裝置和消防用電等運行狀況，動態化與總體化管理消防控制室操作人員。

 

6.1 大數據的特征

大數據是指難以用現有的一般技術手段來管理的大量數據的集合，使用主流軟件工具，無法在短時間內實現獲取、管理、處理、并使之成為的輔助企業運營決策的信息。其強大的決策力能更的處理海量的和多樣化的信息資源。方差分析、聚類分析、相關性分析、回歸分析、因子分析等是常用的分析方法。大數據技術對這些巨量數據進行分析與挖掘，提高數據的加工能力。大數據具有以下特征。

(1) 實時性。大數據的快速處理能力應用于火災預測預報就能大量地縮減計算時間，具有時效性。快速準確地處理大量的數據，能更好地制定撲火方案、組織撲火隊伍。云計算、分布式計算和計算機的高計算能力可以縮短計算所需時間并提高時效性。

(2) 動態性。大數據本身就在不斷積累并且隨時變化，預測的應用場景雖然大都是不穩定的，但也有一些固定規律，是動態變化的。

(3) 準確性。大數據技術從大量的歷史數據和動態數據中尋找數據與結果之間隱藏的規律。使用大數據技術基于火災資料數據挖掘出著火規律，其可靠的準確度能夠指導滅火行動。

(4) 區域性。我國國土面積遼闊，東部的經濟發展水平高，中部和西部地區有一定的差距。各個地方的風土人情、生產生活習慣也都不一樣，有一定的區域性。各區域應結合本地的特色，構建不同的大數據基礎，適用一定區域的火情分析。

6.2 大數據技術的應用

(1) 火災歷史資料分析。在火災歷史資料研究中，大數據分析是常用的技術。結合使用聚類分析探究歷史火災的時空分布特征，對區域加強預防和管理，通過對地區經濟狀況和火點遙感監測統計進行對比分析，得出火災的影響。用分類方法處理區域火災熱點，分析火源發生的空間規律和時間規律等，能夠制定出區域內的火災防范范圍和行業背景，進行分類指導，布防和監控管理。

(2) 火災研究方法。利用大數據的高速、大量、準確、多樣等特征檢驗并修正火災預測預報系統，制作出能夠在局部地區、小范圍更具適用性的火災預測預報系統。大數據技術可作為從經驗方法中提取、簡化數據的數學工具，能夠準確、快速地處理實驗方法所獲得的物理方法和數據。使用大數據技術輔助制作火災預測預報系統需要更少的人力計算，能考慮更多的影響因子，并能縮短制作預報系統所需時間，快速檢驗系統

的性。

(3) 火災防控。在新形勢下，消防工作由社會消防安全管理轉變為社會消防安全監督指導。完善和規范的理念貫穿于整個治理過程，形成了一種新的社會消防安全模式，即多元共治、統一管理、聯合參與、人民參與，全社會共享消防安全服務。綜合運用大數據等多種信息技術，實現對于火警、消防設備設施狀態等數據信息的自動采集、傳輸和分析，而消防系統數據采集與傳輸裝置運行穩定，數據可靠、傳輸及時。實現火災防控的自動化、信息化和智能化。通過發動和吸引群眾參與，部門聯動發揮合力，可以讓更多的目標人協助消防工作。消防部門通過大數據技術，結合無人機技術的實時傳輸技術，可動態監測各城市不同區域消防通道堵塞實況，為專項整治提供依據。不僅提高了整治效率，還能提高全民消防意識。

(4) 滅火救援。在大數據時代，滅火救援從災情開始到結束，所有信息都能及時、準確地獲得，實現一時間出動力量，一時間趕到場后，一時間完成任務。從公眾警示入手，及時準確地了解現場情況，收集豐富的基本信息，及時收集消防救援現場的信息，這不僅為滅火救援指揮決策提供支持，為科學有序地共享現場信息提供保障，也為滅火后戰評總結、火災評估的全方面分析提供基礎數據。

(5) 火場態勢預測預報。火場受到多因素的影響，在建筑物內很有可能發生轟燃等瞬時現象，亟需提前得到預警，保護滅火隊員的安全。在實際火場中，火災蔓延速度和方向、強度、火焰高度和溫度、煙氣擾動等一直都處于變化中，滅火撲救和逃生路線要求在短時間內做出決定。大數據技術能運用相關算法，及時進行模擬，計算出火場態勢圖，更好地輔助指揮員進行滅火指揮作戰，更好地保護滅火隊員。

(6) 火災損失評估和火災原因調查。大數據技術能夠集成火災前財產、人員狀況等數據，結合火災后狀況，進行火災損失的科學評估，結果能夠為保險公司的賠付、法院的量刑等提供有利依據，同時，搜集火場細節尤其是建筑物內燃燒的痕跡等信息，有利于火災原因的深入調查，得出科學的結論。

 

7.1、平臺結構

 

7.2平臺主要功能介紹

7.2.1首頁

用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備警示信息、警示分類、警示統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器警示時可以在BIM模型中預警顯示。

 

7.2.2消防子系統

智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統、防排煙子系統、消防水子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統、消防設備管理子系統和視頻監控子系統等。智慧用電子系統可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子系統進入智慧用電監控頁面，點擊菜單顯示整個項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節點顯示具體探測器的監控頁面。

 

 

消防水子系統可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監控消防水管網的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，系統也能實時地發出警報，能讓相關人員及時維修維護，保障消防安全。

防排煙子系統通過高靈敏的無線煙感警示裝置，實現對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數據采集，實時秒級檢測煙霧，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、短信警示、電話警示統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業主、物業消防單位是哪個位置的火災隱情。

消防設備電源子系統實時監控消防系統各個部件（如消防警示主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，并對各個部件電源產生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障警示提示。可長期記錄電壓電流運行參數，自動對消防電源一段時間的運行狀態進行分析，對可能產出問題的隱患進行警示。

防火門子系統通過與門禁警示、視頻識別的關聯，實時監控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環境。

應急照明與疏散指示子系統可實現對各個應急燈具的實時監控和控制，當發生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

視頻監控子系統數據部門收到感應端各子系統警示信息后，可調出警示位置關聯的監控攝像頭圖像，查看警示現場視頻輔助進行火情確認。實現火災警示子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、防排煙子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統和視頻監控子系統的有機結合，實現了警示點和監控點的聯動。

消防設備管理子系統能夠將每個建筑、項目節點的所有消防設備和資產納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯動GIS調度子系統進行調度。

7.2.3隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發、隱患處理和隱患分析四個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的隱患信息，并進行派發和處理操作，且對所有隱患進行統計分析。

 

 

 

7.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環比、能耗報表和能耗預測等五個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統計、同環比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗分析。

 

 

 

 

7.2.5手機APP

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監控、火災警示等子系統的實時監控數據、警示信息、能耗統計等。

  

7.3 推薦配置

7.3.1 平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

 

7.3.2 系統現場推薦硬件配置清單：

注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據現場回路電流大

7.4 產品介紹

電氣火災監控探測器

 

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網絡上傳，單表流量說明：

上傳間隔一分鐘， 小于30M/月；

上傳間隔二分鐘，小于15M/月；

上傳間隔五分鐘，小于10M/月

近年，大數據相關技術發展迅速，大數據思想和技術很大地影響著消防工作。海量數據從根本上改變了消防、滅火和搶險救援的機制，打破了單純依靠消防部門滅火的封閉觀念，提高了公眾參與消防的積極性，實現了各方之間的合作與資源共享，也提高了公眾參與消防的積極性，形成了共同管理的合力，促進了消防綜合治理能力的提高。多樣化數據讓更大范圍、更多思路的分析得以在消防工作中運用。

大數據是我國信息化發展的方向。全國各地都在積極推進智慧城市的建設，消防部門要主動與相關部門聯系，把智慧消防納入智慧城市建設總體框架。應用大數據思維及技術來解決消防面臨的問題，借助物聯網、云計算、移動互聯網等技術手段，結合無人機實時傳輸、動態監控系統，從火災防控到滅火救援的各個環節，提高消防工作信息化和智能化能力，提高社會火災防控和滅火救援能力，實現智慧消防。

 

參考文獻

[1]. 丁祥郭．“智慧消防"建設與發展的思考［J］． 計算機安全，2012(10):66-69．

[2]. 王秋華1 ，韓永濤 1 ，李世友 1 ，龍騰騰 1 ，任金鑫 2，欒奕 1，智慧消防的技術特征及應用模式

[3]. 安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平臺2020版

[4]. 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版