浅析智慧消防应用新技术

【摘要】随着中国经济迈向高质量的发展和人民日益增长的美好生活的需求，消防行业也在进行着不断创新和升级。借助于5G、大数据、云计算、物联网、人工智能、GPS、GIS等新一代技术，将人民群众、消防监督管理机构和公安机关消防机构、灭火救援机构等所需的消防信息链接起来，构建高感度的消防基础环境，以实现实时、动态、互动、融合的消防信息采集、传递和处理。使得消防系统具备智慧防控、智慧作战、智慧*、智慧管理的能力。提高了灭火救援战斗力和防火监督管理水平，进一步提升了城市防火减灾救灾的能力。
【关键词】智慧消防；物联网；5G；大数据
 
1 5G在智慧消防中的应用
  2020年，中国掌握核心技术的5G网络正式商用。万物互联、虚拟增强现实以及智能驾驶将是5G时关键的应用。未来，5G将以很大的流量为火灾监控和预警系统、火灾报警系统、自动灭火系统、控制系统、消防供水系统、安全疏散系统等“万物互联”提供必要条件。实现消防设施自主运行、自我诊断、智能控制，将火灾即时消灭在萌芽或者初起状态将成为现实。5G网络具有低时延、广连接、大带宽三大特点，5G网络连接设备数量可达到100万终端平方千米，5G智慧消防的烟雾探测报警器可以实现准确定位，多级报警信息同步发出，在发生火灾的时候可以同时向本地建筑的消防控制室、业主、119火警调度指挥中心报警。在消防人员没有到达火灾现场时，火警调度指挥中心可以通过5G网络对大楼的消防设施提前进行一些实时动态监测和灭火工作的预处理，家庭用户可以通过5G网络联通家庭无线网络的智能家电设备，实现诸如智能音箱进行警情播报及警情处理指导、电动窗帘打开、厨房电器设备断电等功能。更多的智慧消防应用会随着5G应用的不断成熟，越来越普及到社会的每个角落。
 
2 大数据在智慧消防中的应用
  “智慧消防”需要体量巨大、结构复杂的信息体系，这是我们决策和控制的基础，但是体现出“智慧”的是需要对海量信息进行智能处理的能力，智能处理在广义上可以理解为对初步信息的提炼增值。例如一起抢险救援事故，一个中队到现场处理，了解和掌握现场基本情况，而他的身后有个更大的平台，一旦需要，很多战训专家可以进行会诊，这种智能化的处理方式会更加有效。从技术层面上讲，采用物联网、云计算、移动办公等先进的信息化技术，建立城市智慧消防监控管理中心，构建互联、协同的消防监控网络，以合理的、可扩展的架构建设智慧消防平台应用系统为业务执行和综合监管提供技术支撑，为未来进一步发展奠定基础。
  建设消防物联网和数据分析的大数据决策平台，实现对重点单位、重点部位、重点区域的信息化、智能化、动态化监控，开展大数据分析应用。各建筑的建筑平面图、消防设施已经被采集到系统之中，发生警情的时候会S动调用。例如：实时显示各类消防重点单位的各种消防设施的状态信息，并进行统一的监管。监测的状态信息包括：管网水压监测、消防设施设备巡检、生命通道监测、控制柜状态监测、火灾报警主机监测、水炮状态监测、水池液位监测、电梯状态远程监视、排烟风机状态监测等。建立感知信息辅助全域消防系统管理。
  大数据在火灾风险分析方面的应用，例如：防火指数分析、报警分析、巡查分析、维修分析、查岗分析、考核分析以及对各大队所管辖的联网业主单位进行多维度综合分析评分等，实现了隐患态势直观掌控，多维统计准确防控，移动巡查高效*，多方联动协同监管。根据监测数据情况出具辖区防火指数、防火能力趋势分析等大数据报表。大队根据评分数据，对联网业主单位进行有针对性的巡查。系统根据大数据报表给各联网单位提出针对性的整改方案。系统对消防问题突出的企业或法人进行针对性排查、筛查，能有效地提高主管部门的工作效率及规范业主单位本身的消防安全工作流程。通过移动终端的定位数据，消防力量在电子地图上的分部、移动方向、移动轨迹等一目了然。
  通过大数据整个城市消防情况尽在城市智慧消防监控管理中心掌控之中，后期为消防资源的部署和消防工作的行动提供了决策依据和指挥的方向。
 
3 人工智能在智慧消防中的应用
  人工智能针对火灾的勘察和救援工作，在消防灭火救援过程中也起到很好的辅助作用，例如：无人机可以及时进行视频图像传输，多角度拍摄，对于火灾现场的实时情况进行准确监测，部分大负荷无人机甚至可以携带灭火剂开展高空救援，在消防灭火救援中无人机的应用具有重要的现实意义。
  消防机器人也已经不再是模糊性的概念定义，它可以协助甚至取代人类来从事多种工作，是一种自动执行工作的机器装置，尤其在火灾事故现场，机器人发挥的作用越来越重要，当人们在遇到突发火灾险情，消防人员无法触及时，消防机器人可以代替消防员来实施救援，消防灭火机器人在保护火场一线消防官兵生命安全方面的重要作用凸显。消防机器人可以在石油化工、油罐区、大型仓库以及森林火灾等大面积场所进行作业，适用于地形复杂、环境恶劣等场地作业。在与消防人员的配合中，大大减少了人员伤亡，增强了火灾控制能力。可根据作业场景，自主判断实际危险情况来源，然后进行数据的收集、处理、传输反馈、灭火等工作。随着各种复杂环境的变化，可以编码设计新的工作环境的操作程序，不断对消防机器人进行智能升级，使其适用更多的场景。这种高科技设备无疑是将我国消防事业又推向了一个全新的高度。
 
4 未来智慧消防系统的应用场景
  未来消防物联网通过5G、广域部署的烟感、温感、手动报警按钮、可燃气体探测器等无线感知设备，结合消防水栓用水量、水压监测以及消防水池液位监测功能，构成城市消防物联网基本单元。三维G|S地理信息平台，建立辖区内消防核心单位的实景三维模型，实现三维模型的快速加载、准确测量和作战力量物联网接入。实现灭火救援的二三维信息一张图指挥、一张图调度、一张图分析、一张图决策。解决系统界面存在多套地图、多种框架结构，且各系统界面缺乏一致性和包容性等问题。对于消防核心单位、消防核心监控区域等的消防管理、信息录入、灭火预案、现场指挥等均有重要的实用价值。
联网单位动态风险预警分析，数据＋算法＋AI=建设实时准确风险量化体应急救援指挥辅助决策系统，服务于实战应用，把天网信息、物联网信息、灾源周边救援信息、业务部门信息以及无人机、机器人等多功能载荷回传信息接入平台，通过对数据进行整合管理，推送出多样化的智慧应用。
  消防资源大数据、人工智能在灭火救援中起到非常关键的辅助决策作用，公安消防部门利用消防资源大数据、人工智能实时追踪并掌握灾害现场各方面情况。并对能够引起灾害态势发生变化的关键要素进行获取、处理、显示，预测未来的发展趋势。增强掌握火灾信息、值守人员信息、环境信息等关键因素的时间流动性变化的能力，对灾害发展保持预测和感知能力。通过GIS以及无线通信技术与一体的软、硬件综合采集和显示系统，自动采集灾軎现场位置信息，定期记录回传。
利用消防资源大数据可以实现对全市消防力量智能调度。灾情定位后，人工智能可以自动调出火灾地点、区域地图，并可放大、缩小、漫游，计算机CAD接到出车命令后发出警铃并自动打印，系统可以自动搜索灾情附近1公里/2公里半径内微型消防站，并发送短信和警铃告知辖区内微型消防站执勤人员火速到达灾害现场进行处置。系统确认灾情后建立灾情事件，系统自动创建战斗工作组，工作组成员由消防支队、消防大队、出勤中队、无人机、机器人、微型消防站人员、全勤指挥部等人员自动参与创建组成。同时可在中队CAD上显示有关重点单位灭火作战计划图形资料，在工作组中，信息互联互通。支队、大队领导可以依据灾情现场全程可视化和工作组动态进行指挥调度。战斗结束后工作组自动解散，该次工作组所有战斗信息进入平台自动备份。
 
5 安科瑞智慧消防平台介绍
5.1平台结构

5.2平台主要功能介绍
5.2.1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。

5.2.2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，保障消防安全。
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，一且发现监测数剧超过风险阈值，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、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、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有机结合，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。
5.2.3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。


5.2.4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。


5.2.5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。

 
 

5.3推荐配置
5.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）


5.3.2系统现场推荐硬件配置清单：
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
5.4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
6 结束语
  智慧消防的发展及应用，减少了中间环节，大大地提高了出警速度和灭火的速度，使人民生命、财产的安全以及警员生命的安全得到大限度的保护。
 
参考文献
[1].李永学.新技术在智慧消防中的应用.
[2].安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版.
[3].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
 
作者简介：王蒙蒙，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防平台的设计与应用。