消防安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

牟福元

摘要：推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)，加快構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)消防安全管理平臺(tái)是目前亟待解決的問題。本文提出消防安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的消防安全設(shè)備監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)、動(dòng)態(tài)多參數(shù)融合識(shí)別在建筑大空間、密閉空間初期火災(zāi)預(yù)警技術(shù)、低功耗自組網(wǎng)、自學(xué)習(xí)無線多媒體傳感網(wǎng)WMSN技術(shù)等進(jìn)行了研究，并對(duì)5G無線通信技術(shù)進(jìn)行了初探。本文的研究將極大推進(jìn)智慧消防平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用。

Abstract： To promote the construction of "smart fire"， and to accelerate the construction of fire safety management platform based on big data is the urgent problem to be solved. This paper presents the real-time monitoring and early warning system of fire safety， and studies fire safety equipment monitoring and early warning technology in the big data era， dynamic multi-parameter fusion recognition in large space building， confined space fire warning technology， low power wireless ad hoc network， self-learning multimedia sensor network WMSN technology， and the 5G wireless communication technology is also studied. The research of this paper will greatly promote the construction and application of intelligent fire protection platform

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)預(yù)警；參數(shù)融合；密閉空間；傳感網(wǎng)

Key words： monitoring and early warning；parameter fusion；confined space；sensor network

中圖分類號(hào)：X924.4；TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）35-0238-03

0 引言

消防安全歷來事關(guān)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，事關(guān)全國(guó)發(fā)展與穩(wěn)定大局，事關(guān)國(guó)計(jì)民生大局。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，城市高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，消防管理部門對(duì)于單位內(nèi)部消防自動(dòng)報(bào)警控制聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)工作狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控缺少有效的手段[1]，火災(zāi)隱患、安全隱患也大大增加，消防安全也因此被提到一個(gè)全新的高度來予以重視。

公安部消防局2017年工作要點(diǎn)也強(qiáng)調(diào)：著力提高消防工作科技化、信息化水平；推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，加快構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)，依托“智慧城市”、綜治平臺(tái)的社會(huì)化消防安全治理平臺(tái)，全面將“智慧消防”納入建設(shè)內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究和實(shí)踐。黃越、李濤等對(duì)數(shù)據(jù)和信息交流存在的問題迚行了分析，提出基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的災(zāi)難信息管理系統(tǒng)[2]；Takahagi K等建立了基于Web 地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的消防支援系統(tǒng)，通過直觀地在移動(dòng)終端設(shè)備上確認(rèn)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)附近的消防水源，給火災(zāi)救援工作帶來了極大的便利[3]；Sowah R等提出基于Web 的消防通知系統(tǒng)，用于進(jìn)程通知火災(zāi)警報(bào)，允許消防部門和救援人員收到實(shí)時(shí)火災(zāi)狀況的通知[4]；張宇等對(duì)消防監(jiān)督檢查管理系統(tǒng)的需求迚行了分析，幵完成了消防監(jiān)督管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[5]；候忠輝等人對(duì)消防管理業(yè)務(wù)功能流程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析[6]。

本文提出消防安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)開展了研究。

1 消防安全智慧預(yù)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

消防安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智慧預(yù)警系統(tǒng)是結(jié)合智慧城市建設(shè)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息等新一代信息技術(shù)，創(chuàng)新消防管理模式，實(shí)施智慧防控、智慧作戰(zhàn)、智慧維保、智慧管理。滿足火災(zāi)防控“自動(dòng)化”、滅火救援指揮“智能化”、日常執(zhí)法工作“系統(tǒng)化”、維保工作“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

本文研究建筑消防設(shè)施的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)設(shè)施、設(shè)備的物聯(lián)，并將圖象、聲音、煙霧等動(dòng)態(tài)多參數(shù)圖像識(shí)別應(yīng)用在建筑大空間、密閉空間初期火災(zāi)預(yù)警，將標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)無線傳輸至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至云計(jì)算中心；基于云計(jì)算中心數(shù)據(jù)，建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)平臺(tái)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警、防御等智能決策，如圖1所示，并在公共建筑等場(chǎng)所應(yīng)用示范，實(shí)現(xiàn)智慧化的城市運(yùn)行管理與服務(wù)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。

2 消防安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

消防設(shè)施的數(shù)據(jù)采集，設(shè)施、設(shè)備的物聯(lián)，信息的融合共享，涉及到大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、動(dòng)態(tài)多參數(shù)融合識(shí)別技術(shù)、預(yù)警技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，將直接關(guān)系到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的智慧化程度。（圖2）

2.1 研究大數(shù)據(jù)時(shí)代的消防安全設(shè)備監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)

利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將消防設(shè)備的具體信息與自動(dòng)化地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，綜合分析設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)狀態(tài)和運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過自學(xué)習(xí)模塊和預(yù)警平臺(tái)，提取離散的、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，分析出哪些建筑物、哪些時(shí)間段、哪些場(chǎng)所易發(fā)生火災(zāi)，且一旦發(fā)生火災(zāi)，還可以實(shí)現(xiàn)影響范圍模擬以及提供布設(shè)消防設(shè)施的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警。endprint

推進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)深度應(yīng)用于消防安全工作，支撐火災(zāi)預(yù)防和滅火救援的精確化、科學(xué)化，提升城市消防安全設(shè)備監(jiān)測(cè)的智能化與自動(dòng)化水平。進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)融合與標(biāo)準(zhǔn)化和跨平臺(tái)的兼容技術(shù)解決方案，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智慧預(yù)警系統(tǒng)和城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)對(duì)接。

2.2 動(dòng)態(tài)多參數(shù)融合識(shí)別在建筑大空間、密閉空間初期火災(zāi)預(yù)警的研究

目前我國(guó)火災(zāi)識(shí)別主要是通過火災(zāi)探測(cè)器自動(dòng)報(bào)警、人感知識(shí)別和遠(yuǎn)程圖像識(shí)別，因此會(huì)耽誤最佳滅火時(shí)機(jī)，造成人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失，如何進(jìn)行更為智能的識(shí)別，是消防亟待解決的難題。

本文通過模式識(shí)別與智能信息處理、視覺測(cè)量及視覺傳感技術(shù)、基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)、建筑環(huán)境感知與能源管理中的智能信息處理，采集火災(zāi)初期尤其是建筑中大空間和密閉空間的圖像、聲音、溫度、煙霧等具體信息，傳輸至預(yù)警平臺(tái)，達(dá)到早期預(yù)警并進(jìn)行火災(zāi)防控，實(shí)現(xiàn)消防安全監(jiān)測(cè)預(yù)警的目的。

2.3開展低功耗自組網(wǎng)、自學(xué)習(xí)無線多媒體傳感網(wǎng)WMSN的研究

通過多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)感知周圍環(huán)境中的多種媒體信息，將信息通過單跳和多跳中繼的方式傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終把分析處理后的結(jié)果發(fā)送給自學(xué)習(xí)模塊。開發(fā)自組網(wǎng)4G數(shù)據(jù)傳輸終端，提高其數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)全面而有效的消防與安防監(jiān)測(cè)。在設(shè)備物聯(lián)基礎(chǔ)上，研究城市消防公共監(jiān)控平臺(tái)與城市政務(wù)服務(wù)綜合云平臺(tái)融合技術(shù)，為其它設(shè)施的物聯(lián)提供技術(shù)支撐，為智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

2.4 開展5G無線通訊應(yīng)用技術(shù)研究

針對(duì)因城市消防監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)應(yīng)急數(shù)據(jù)流（如：火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的視頻流、數(shù)據(jù)流等）激增而占用公網(wǎng)信道資源的情況，開展5G無線通訊應(yīng)用技術(shù)研究，探索低成本實(shí)現(xiàn)無線超高速通訊技術(shù)解決方案，為城市消防應(yīng)急處置的實(shí)時(shí)通信提供技術(shù)保障。

3 結(jié)論

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)將整合城市公共建筑消防設(shè)施數(shù)據(jù)與信息資源，為城市公共建筑消防安全綜合決策與實(shí)施，提供重要的數(shù)據(jù)信息，實(shí)施過程化管理，構(gòu)建城市公共安全保障體系，杜絕重特大災(zāi)害事故的發(fā)生；將使得監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)后，火場(chǎng)指揮員利用云平臺(tái)能夠第一時(shí)間調(diào)取起火單位平面圖、固定消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、附近重大危險(xiǎn)源、社會(huì)救援力量等信息。通過城市滅火劑資源庫，可以迅速查詢周邊3公里的市政消火栓、天然水源、單位消火栓等情況。出警車輛車載終端能夠自動(dòng)導(dǎo)航最佳行車路線，接收實(shí)時(shí)路況，播報(bào)火場(chǎng)信息等，最大限度地減少火災(zāi)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]隋虎林，范玉峰.消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2013，31（5）：520-527.

[2]黃越，李濤.大數(shù)據(jù)時(shí)代的災(zāi)難信息管理[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，35（6）：68-76.

[3]Takahagi K，Ishida T，Noda S，et al.Proposal of the Fire Fighting Support System for the Volunteer Fire Company[C].Advanced Information Networking and Applications Workshops （WAINA），2015 IEEE 29th International Conference on.IEEE，2015：484-489.

[4]Sowah R，Ofoli A R，Krakani S，et al.A web-based communication module design of a real-time multi-sensor fire detection and notification system[C].Industry Applications Society Annual Meeting，2014 IEEE.IEEE，2014.

[5]張宇.基于B/S 的消防監(jiān)督檢查管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2015.

[6]侯忠輝.基于SOA 架構(gòu)的派出所消防信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)安全，2013（3）：23-27.endprint