浅谈智慧消防系统架构研究与探索
2021-09-06 10:22:13 来源：安科瑞王蒙蒙
摘要：继于国家指导文件，各省份地区也都发布了相应的指导文件对消防联网工作进行指导，而且政府也在大力提倡“互联网+ ”的互联网运维模式开展工作，可以说物联网无论从政府层面还是从社会发展、市场层面都将是建设的趋势,必将成为潮流，所以“智慧消防”衍生和发展也势在必行。本文通过对“智慧消防”系统架构的分析研究，探索展示了一个完整的“智慧消防”设计原则和组成体系。
关键词：智慧消防；原则；系统架构
0引言
智慧消防建设工作，以消防部门《消防信息化“十三五”总体规划》为指引，以大数据、云计算、物联网等信息技术为引擎，突出窄带物联网创新性应用,业务工作信息化支撑为落脚点，主要以新建和扩建为主的性质，部分升级改造增加服务为辅。尤其是在系统架构方面，更是需要完整的体系支撑，才能将“智慧消防”灵活运用。
1 现阶段“智慧消防”建设与发展的意义
智慧消防的建设和运营将有效控制不断上升的城市消防风险,进一步确保人民群众的生命财产,特别是NB - IoT技术的引入对原有技术手段无法进行管理的消防隐患有了较好的监控手段。通过推行、固化“网格化、准确化、精细化”的管理理念，建立人、地、物、事、组织协同联动机制，让整个火灾预防、发 现、扑灭形成闭环，同时，做到全流程可追溯。科学发展消防执行与监管能力，智能分析消防监控数据,及时评价工作的执行状况，提高防患于未然的能力，提升政策执行能力和决策水平。使隐患无处逃遁，解决政府、行业、企业的痛点、盲点问题，形成户籍化、网格化、标准化、痕迹化的大数据分析,提高监管效率，有效解决“有限警力难以承担无限责任”的问题，有效降低火灾对经济发展和百姓生产生活带来的损失,有效提升老百姓体验和获得感。
2 “智慧消防”系统架构总体原则
2.1统一标准，充分整合。
首先要注意系统平台数据一致性，需要统一标准规范，严格按照国家、地方和行业的有关标准规范实施；尚未制定标准规范的，需要补充制定，并基于统一的标准规范开展数据资源整
合工作。
2.2经济适用，适度超前。
根据智慧消防的特点和实际需求,在确保平台适用性的前提下，加大信息资源整合力度，统筹基础设施运行环境，优化资源配置。同时，应结合信息技术的发展,适当采用先进技术，确保平台具有较长的生命周期。系统要尽量具有人性化的设计。
2.3稳定，可靠。
应充分考虑信息技术的发展，尽量采用成熟的先进技术，确保平台在使用过程中稳定可靠的运行。同时，还应当紧密结合河长制的特点和实际要求，充分考虑系统的性，从信息共
享、存储分析、应用管理等各个环节注重信息的性。
2.4急用先建、分工负责。
应根据“智慧消防”发展现状，分析当前急迫的业务需求，按照有别、 逐步推进、分期见效的原则开展规划设计。细化任务分工,明确部门责任，严格执行力度。
2.5开放性、兼容性。
系统的开放性涉及到网络、中间件、数据库、数据交换平台、应用软件等。按照开放性、标准化原则来建设，使系统具有一定的适应性和可移植性。
2.6可扩展性。
系统的性能具备一定的超前性,以保证未来3-5年不至于落后；随着计算机应用技术的不断发展，系统还具有良好的可升级性;随着其它类别系统的建设内容增加，提供扩展性接口。
3 “智慧消防”系统架构分析研究
3.1 “智慧消防”系统总体逻辑架构
总体逻辑架构分为:智慧感知层、传输通讯层、核心网、运营商IoT平台、物联云、应用服务层。
智慧感知层:逻辑架构的底层，用于部署基础硬件设施包括传感器、低功耗器件、电源、信号处理等。
传输通讯层:负责数据流的传输控制。传感器被触发后会按照需求产生一定量的数据流。数据流通过基于NB - IoT网络传输到基站之后再连接至因特网或其他外部网络都需要传输层。
核心网:NB -IoT是一个可与现今运营商蜂窝网融合的低成本电信级的具有高可靠性、高性的广域网物联网技术，通过基站提供管道进行NB - IoT数据接入。
IoT平台:对物联数据进行数据存储以及加工并提供接口进行数据推送
物联云:提供监控管理，设备检测，接警处理等界面功能。
应用服务层:设备监控，报警监控等应用。
图1系统架构图
3.2总体拓扑架构设计
“智慧消防”各设备、设施组网拓扑图如图2,从逻辑体系结构上来讲共分为三层，底层为消防物联网（含设施、设备、网络、SAAS应用）、中间层为第三方消防监控平台 I 层为消防119指挥作战平台的总体三层体系结构。底层为物联网感知及系统功能实现层。中间层第三方平台主要负责日常告警过滤处置、 检查,消防设施安装及运行维护工作,减少消防管理单位工作量。顶层消防主要负责灭火作战以及消防工作督导和管理工作。
图2 “智慧消防”各设备、设施组网拓扑图
系统拓扑在各功能实现方式和方法上智能烟感、 建筑智能水系统、智能消火栓，主要的运行模式和方法应保持一致。不同的只是在末端监控设备以及应用系统呈现及业务管理上，有部分不同。比如:智能烟感关注的是烟雾告警,平时静默一旦发生就要进行告警和处置。而水资源和消火栓关注的更多的是水压，需要实时关注水压和水位的运行状态，日常数据也需要传送到平台，超过阀值时才会触发告警。这也为类似的智慧消防系统建设,提出了可以借鉴的方式和方法。
按照原公安部2017年10月10日发布的《关于推进“智慧消防”建设的指导意见》要求，“智慧消防”将从建设城市物联网消防远程监控系统、建设基于“大数据”“一张图”的实战指挥平台、建设高层住宅智能消防预警系统、建设数字化预案编制和管理应用平台、建设“智慧”社会消防管理系统五大方面系统化、结构化的建设“智慧消防”。系统架构应突出和NB应用两大建设智慧消防，既有核心(监控)又有亮点(NB -IoT应用),后期将以此为基础进行
3.3数据开放及资源共享
系统建设架构应该基于统一云平台搭建,除与城市消防通信指挥系统交流信息外,为消防监督部门、智慧城市提供监控接口，消防监督机构可以随时登录系统平台对社会单位自身消防管理状况和消防进行监控。当火灾发生时，通过联网监控系统中的火警情况，结合远程视频调取，为灭火战斗提供现场依据，根据系统中的消防平面图，大幅提升灭火作战效率。同时，与现有的消防单兵/车辆视频作战系统、GIS地图，以及未来的智慧城管、智慧规划等其他平台整合，提升消防工作水平。应用扩展和功能扩充，实现五大功能模块。
图3数据开放及资源共享
所有系统内数据应依照部门信息要求纳入政府信息目录当中，同时标注可共享、可开放的数据信息内容。系统内烟感状态/告警、消火栓状态/告警、楼宇水资源状态/告警、电气线路状态/告警、防火单位监控室监控视频等数据和信息均可共享,在符合相关部门要求的情况下应对其他部门进行开放。系统开发时，也应预留了标准接口，方便与其他平台进行数据互通和对接。
4 安科瑞智慧消防监控云平台介绍与选型
4.1平台简介
安科瑞智慧消防综合管理云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理的实际需求。
从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。同时，通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备，有效解决用电单位电气线缆老旧，小微企业无*电工、肉眼无法直观系统即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题，及时排除隐患，安科瑞智慧消防监控云平台结构如下图所示：
4.2 平台功能
(1) 平台登陆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。
(1) 实时监控
智慧用电子系统可接入电气火灾、故障电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测和母排无线测温探测等等各类子系统，实现对相关消防系统设备的信息实时监控，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、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，快速处置
(1) 隐患管理
隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、和隐患记录，隐患巡查的目的是为了系统在产生报警或隐患后，系统可以针对工程人员派发工单，处理完以后工程人员能够在系统中填写相关工单任务记录，以供历史查询。隐患统计支持对项目进行日、月、季、年的维度查询，并能够自定义时间查询，将项目下隐患以曲线，图表的形式展现
(1) 统计分析
统计分析包括数据汇总和分析报告，数据汇总以曲线和表格形式显示各个月份的报警和故障记录，同时显示控制日志，支持按照控制类和参数设置类分别显示，也可以按照操作是否成功分别显示，包括此次控制的操作情况，项目名称，设备信息以及对应的操作时间等；分析报告包括总体概况和设备回路特征分析。
(1) 运维管理
根据运维调度管理的需要，智能调度技术人员可以分为不同角色，系统支持指定巡检计划和巡检日历，可支持巡检人员使用手机NFC芯片巡检打卡的功能
(1) 手机APP功能
手机APP软件具有IOS版本和安卓版本，并与电脑终端系统的数据同步，能展示剩余电流、温度、电压、电流等电气参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线；短路、断线、漏电、超温、过压、欠压、过流等电气故障实时报警数据等；能实时显示项目地理位置、未排除隐患数、未处理巡检数等；通过APP消息推送的方式提醒用户实时报警信息；可以实现远程复位、远程分闸功能；可以对所有现场探测器进行远程参数设定及修改；可以对所有现场探测器的远程控制记录进行查询；
4.3推荐配置
4.3.1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）
4.4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
4.5产品选型
电气火灾监控探测器
参考文献
[1] 冷帅.“智慧消防”系统架构研究与探索.
[2] 林船.浅谈物联网技术在消防中的前景应用[J].电子世界,2017(15).
[3] 朱海.物联网技术在“智慧消防”背景下的应用展望[J].中国应急救援,2017(06).划出版社,2013.严霄凤，张德馨.大数据研究山.计算机技术与发展，2013.
[4] 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,安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防监控系统
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