智慧消防應(yīng)用現(xiàn)狀與問題分析

周 琦，成 乾，李瑜婕,蔣君言

(中國人民警察大學(xué)，河北 廊坊 065000)

智慧消防與智慧城市的建設(shè)是相對應(yīng)的，是結(jié)合消防行業(yè)特點(diǎn)以及當(dāng)前消防行業(yè)面臨的種種困難和問題而衍生出來的一種成果，其為解決智慧城市消防管理眾多難點(diǎn)提供了許多新穎、有效、便捷的思路。從當(dāng)前消防工作面臨的任務(wù)來說，“智慧消防”主要是在公眾消防安全需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)以及空間地理信息的基礎(chǔ)上，促使這些內(nèi)容能夠集成的新一代信息技術(shù)，也是對消防基礎(chǔ)設(shè)施的改善，使得消防工作的機(jī)制能夠得到優(yōu)化，促進(jìn)消防規(guī)劃、管理和服務(wù)智慧化等新理念和新模式確立[1]。智慧消防截至目前尚且處于發(fā)展階段，目前并沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的定義。本文研究智慧消防建設(shè)與應(yīng)用現(xiàn)狀，調(diào)查分析存在的問題，并提出解決問題的對策，為發(fā)展智慧消防城市提供有力的安全保障。

一、智慧消防技術(shù)

智慧消防建立在以火災(zāi)探測器、消防水泵控制器、防火卷簾控制器、可燃?xì)怏w探測器等信息采集設(shè)備的基礎(chǔ)上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新元素融入消防信息采集設(shè)備，以下以火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)、消防給水設(shè)施的智能監(jiān)測系統(tǒng)、建筑消防設(shè)施智能管理系統(tǒng)為例，介紹目前智慧消防在信息采集設(shè)備方面的應(yīng)用現(xiàn)狀。

(一)火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)

智慧消防建設(shè)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)，“報警早、損失小”，如何能最及時且有效地了解火災(zāi)報警信息是“智慧消防”的主要智慧體現(xiàn)。因此，火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)是“智慧消防”的主要成果之一，它在現(xiàn)有火災(zāi)報警系統(tǒng)工作原理基礎(chǔ)上加大了火災(zāi)感知能力，設(shè)置了綜合性的感溫、感光以及感煙模塊，增配了聯(lián)動性火情監(jiān)控設(shè)施，能夠在根源上避免報警滯后的問題。

系統(tǒng)較之前最大的智慧體現(xiàn)就是安裝了能夠根據(jù)火警信號反饋的位置啟動攝像頭監(jiān)控設(shè)備，即通過視頻來監(jiān)控現(xiàn)有的火災(zāi)現(xiàn)場，其聯(lián)動性強(qiáng)，可以隨時啟動，并存有錄像記錄。如果某處出現(xiàn)火情，火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)會迅速產(chǎn)生報警信號，信號再由報警控制器傳給接警服務(wù)器云平臺，云平臺保證信號順利傳輸至服務(wù)器端，服務(wù)器端的工控機(jī)負(fù)責(zé)利用收集到的視頻和信號分析火災(zāi)現(xiàn)狀，如果察覺到了火災(zāi)發(fā)生，工控機(jī)會精確標(biāo)識現(xiàn)有的火災(zāi)區(qū)域，再次與其他系統(tǒng)相聯(lián)動；反之，如果未察覺到火情，那么命令系統(tǒng)恢復(fù)原有狀態(tài)[2]，如圖1所示。

圖1 火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)工作流程

在對已經(jīng)安裝該系統(tǒng)的單位和部門進(jìn)行應(yīng)用調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)對于及時、準(zhǔn)確獲悉單位火情是有作用的，一方面其感知的信號更廣泛，另一方面其增加的視頻掃描與火災(zāi)分析功能使得火警信號更準(zhǔn)確，還可以最大限度地降低單位人為脫崗造成的不良影響，但是截至目前，雖然新型火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)正受到熱捧，然而其在整體上尚未真正達(dá)到完善。隨著建筑信息管理(Building Information Management,簡稱BIM)技術(shù)逐步應(yīng)用在智慧消防領(lǐng)域，將來BIM技術(shù)與火災(zāi)報警技術(shù)兩者結(jié)合之后，可清晰地了解到火災(zāi)現(xiàn)場的狀態(tài)，比如看哪個地方有人、在哪個位置，這在救援的時候才真正有意義。

(二)消防給水設(shè)施智能監(jiān)測系統(tǒng)

我們所追求的智慧消防，是不需要用警力而是通過設(shè)備就可以做到自行滅火，所以與水有關(guān)的消防設(shè)備的正常運(yùn)行，就尤為重要，它們都需要管道中有連續(xù)不斷的水作為供給。消防水泵只有能夠正常啟動和運(yùn)行，才能將儲存在消防水池中的水通過管道及時輸送到各個噴頭處，故消防泵能否自動啟動是初期滅火的關(guān)鍵。

目前，消防水泵的應(yīng)用現(xiàn)狀不容樂觀，平時處于閑置待命狀態(tài)，銹蝕、損壞或線路磨損的現(xiàn)象非常普遍。在智慧消防興起后，基于可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡稱PLC)的消防泵智能巡檢控制器成了解決問題的方法之一。系統(tǒng)配有多種巡檢模式。以自動巡檢模式為例：系統(tǒng)進(jìn)入到自動巡檢模式后，首先對主電路檢查，若存在故障，則在觸摸屏上顯示故障；若無故障存在，則進(jìn)行下一步——變頻器自檢。若變頻器出現(xiàn)故障，則在觸摸屏上顯示故障信息，若變頻器正常，系統(tǒng)再進(jìn)入下一步——自動巡檢子程序，對變頻器的參數(shù)和主泵的參數(shù)進(jìn)行匹配，成功后對主泵實(shí)行巡檢，巡檢完成后，重復(fù)上述過程，依次對所有水泵完成巡檢。工作人員通過觸摸屏就可以及時查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀況[3]。

PLC的控制器方式是發(fā)展比較早的工業(yè)控制器，它很早就應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線、流水線、大型自動化設(shè)備方面，雖具有通過簡單編程即可實(shí)現(xiàn)控制要求、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，但其可靠性、實(shí)時性和穩(wěn)定性欠佳，并且價格過高，缺乏市場競爭力。

消防水壓監(jiān)測系統(tǒng)可對管網(wǎng)內(nèi)水壓進(jìn)行監(jiān)測。其前端設(shè)有智能監(jiān)測設(shè)備，采集到的樓宇水壓和設(shè)備供電電池電壓數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至云端服務(wù)器，若發(fā)現(xiàn)某部位異常，則通過短信及平臺警示方式提醒物管人員。設(shè)備自帶深度休眠功能，進(jìn)入深度休眠模式后，只有CPU停止，所有外部設(shè)備仍處于工作狀態(tài)，任何一個外部設(shè)備都可在發(fā)生中斷事件時喚醒CPU。實(shí)時時鐘芯片(Real-time Clock,簡稱RTC)定時中斷功能可以自行設(shè)置休眠時間，使得系統(tǒng)在休眠一段時間后，可以自行喚醒。

(三)建筑消防設(shè)施智能管理系統(tǒng)

在智慧消防的背景下，物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)技術(shù)興起，并逐步應(yīng)用在建筑消防設(shè)施上?；赗FID技術(shù)的建筑消防設(shè)施管理系統(tǒng)的主要組成部分是：貼有電子標(biāo)簽的消防設(shè)備、手持機(jī)(帶GPRS或WiFi模塊)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、用戶端、應(yīng)用軟件系統(tǒng)(含手持機(jī)與電子標(biāo)簽讀寫顯示軟件、WEB端軟件、服務(wù)器通信軟件與手持機(jī))[4]。巡檢手持機(jī)終端應(yīng)用軟件在巡檢過程中利用用戶端PC機(jī)與帶GPRS或WiFi模塊的手持機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)信息和后臺管理數(shù)據(jù)的交換，對貼有電子標(biāo)簽的消防設(shè)備進(jìn)行自動識別；數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，為監(jiān)管任務(wù)提供有力的數(shù)字支持。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在于需要張貼的多張RFID，在設(shè)計(jì)時，系統(tǒng)采用了防沖突機(jī)制的RFID標(biāo)簽，利用RFID打印機(jī)實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽EPC數(shù)據(jù)和TID數(shù)據(jù)的先期綁定和寫入，在現(xiàn)場則采用掃描讀取后，選定某個電子標(biāo)簽，再進(jìn)行相應(yīng)的修改后寫入，但常見的問題就是速度不夠快。因而在如何防止多標(biāo)簽信息寫入時的相互干擾、沖突，確保信息寫入快速、準(zhǔn)確方面還需進(jìn)一步提高。

二、智慧消防應(yīng)用現(xiàn)狀及其問題

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，使得“智慧城市”成為信息化領(lǐng)域新的高地?！爸腔鄢鞘小钡慕ㄔO(shè)在國外許多地區(qū)已經(jīng)展開，例如新加坡的“智慧國計(jì)劃”；韓國的“U-City”計(jì)劃等。我國“智慧上?！薄爸腔垭p流”等智慧城市計(jì)劃仍處于起步發(fā)展階段。目前在“智慧消防”的建設(shè)過程中，與民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動等智慧城市模塊之間的聯(lián)系被忽視，所以在今后的發(fā)展中要將“智慧消防”平臺與“智慧城市”的其他平臺有效對接，在發(fā)生險情時與其他智慧城市平臺，形成互動，構(gòu)成城市級的統(tǒng)一調(diào)度指揮，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

(一)遼寧省智慧消防平臺

遼寧省智慧消防綜合引入RFID射頻技術(shù)、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、視頻識別、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，構(gòu)建了一套信息化指揮體系。遼寧智慧消防管理系統(tǒng)歸納起來就是“一個中心、兩個平臺、五類應(yīng)用”?！耙粋€中心”即利用一個指揮中心綜合顯示指揮調(diào)度；“兩個平臺”即構(gòu)建消防監(jiān)管平臺和滅火指揮平臺；“五類應(yīng)用”即針對普通民眾、社會單位、行政監(jiān)管、滅火指揮、數(shù)據(jù)中心這五類不同群體，建設(shè)了五類終端應(yīng)用。結(jié)合人防、物防、技防的三防體系，形成以單位信息、市政資源為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，集人員、信息、設(shè)備、機(jī)構(gòu)四位一體，實(shí)現(xiàn)了信息支撐、科學(xué)指揮的防消一體化城市消防安全管理體系[5]。

針對基層單位日常巡查工作不落實(shí)、弄虛作假的現(xiàn)象，遼寧智慧消防引入RFID射頻通信技術(shù)，在單位重點(diǎn)部位設(shè)置集成在宣傳板內(nèi)的RFID射頻芯片，其與移動終端APP進(jìn)行巡查信息的數(shù)據(jù)交互，督促單位巡查人員定點(diǎn)、定時、定位地到達(dá)重點(diǎn)部位檢查，及時消除火災(zāi)隱患，通過技防手段強(qiáng)化人防措施的落實(shí)。

該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備通過采集消防水系統(tǒng)設(shè)備的壓力，消防設(shè)施設(shè)備上設(shè)置的電流傳感器的數(shù)據(jù)信息和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的報警信息，通過數(shù)據(jù)傳輸裝置傳送到平臺，消防設(shè)備一旦出現(xiàn)異常問題，平臺會立即發(fā)出預(yù)警提示，并把異常信息發(fā)送給單位管理人員和維保人員，相關(guān)人員根據(jù)各自的職責(zé)第一時間趕赴現(xiàn)場予以處理，及時排除隱患，遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)了消防設(shè)施和設(shè)備的有效物聯(lián)。

在數(shù)據(jù)傳輸方面，該系統(tǒng)采用無線傳輸方式，通過自行部署的Lora低功耗專用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，大大降低了消防物聯(lián)設(shè)備的信息傳輸成本，為系統(tǒng)的公益性推廣奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

該系統(tǒng)可對收集到的數(shù)據(jù)信息按照早先設(shè)定的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，并與危險數(shù)據(jù)模型進(jìn)行比對，挖掘潛在規(guī)律性特征，對單位危險源、火災(zāi)風(fēng)險、抗風(fēng)險能力等進(jìn)行綜合分析研判，幫助單位找出安全管理工作的短板，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)風(fēng)險的精確預(yù)測。

該系統(tǒng)可采集水源信息進(jìn)行分析。發(fā)生火災(zāi)后，系統(tǒng)依據(jù)相關(guān)預(yù)案調(diào)配警力，指揮行車路線，提示就近的可利用水源，避免由于道路擁擠、水源失效、消防員體能下降等原因造成問題，實(shí)現(xiàn)信息化、科學(xué)化滅火指揮。

消防工作涉及面眾多，建筑設(shè)施、軟件應(yīng)用、人員素質(zhì)等因素都會對“物聯(lián)”產(chǎn)生很大影響，只有所有因素全部兼顧，才能對管理工作和風(fēng)險管控工作產(chǎn)生根本性的影響?！拔锫?lián)”不僅針對物聯(lián)網(wǎng)，而且要通過利用科學(xué)技術(shù)全面部署消防救援裝備力量，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)資源管理。

(二)甘肅省智慧消防平臺

甘肅省消防救援總隊(duì)著眼于消防事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，投資7 000多萬元建成了大數(shù)據(jù)運(yùn)維中心，把隊(duì)伍管理、指揮決策、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享這些功能都集中到大數(shù)據(jù)運(yùn)維中心來，服務(wù)于火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急作戰(zhàn)指揮。在大數(shù)據(jù)中心內(nèi)，建成了一中心、七平臺。以甘肅省隴南市為例，目前隴南市已經(jīng)基本完成了“21+”工程。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)政務(wù)中心為“2”；大數(shù)據(jù)信息服務(wù)共享平臺為“1”；與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相匹配的應(yīng)急搶險救援指揮系統(tǒng)、公眾服務(wù)相關(guān)的專題應(yīng)用為“+”。目前已經(jīng)建成20多項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)，整合了氣象、國土、城建、民政、交通、市政、公安、安監(jiān)等部門數(shù)據(jù)資源，為應(yīng)急救援工作提供了有力幫助。系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)單位消防設(shè)施實(shí)時監(jiān)控、運(yùn)行狀態(tài)檢測、重點(diǎn)部位視頻監(jiān)控等功能，同時集成了水源、預(yù)案、微型消防站等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為滅火救援調(diào)度指揮、輔助決策提供了有力幫助。不僅如此，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對主要街道、人員密集場所、要害機(jī)關(guān)單位的全覆蓋，在全市城區(qū)公共區(qū)域新建1 000余個視頻監(jiān)控點(diǎn)位[6]。

但是，甘肅省智慧消防平臺建設(shè)存在如下問題。首先，對開展智慧消防建設(shè)認(rèn)識不足，消防基礎(chǔ)設(shè)施自動化水平低。由于消防體制機(jī)制運(yùn)行的特殊性，甘肅省各級黨政領(lǐng)導(dǎo)對消防大數(shù)據(jù)重要性認(rèn)識不足，沒有將智慧消防建設(shè)納入智慧城市建設(shè)統(tǒng)一進(jìn)行頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，從而做好政策研究、組織機(jī)構(gòu)、資金投入、人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等工作。消防部門沒有形成統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，同時由于對智慧消防了解不夠、研究不深，各類項(xiàng)目倉促上馬，極易造成貪大求全，華而不實(shí)，造成人力、物力、財力的浪費(fèi)。社會重點(diǎn)單位負(fù)責(zé)人對智慧消防建設(shè)認(rèn)識不足，認(rèn)為智慧消防建設(shè)不但增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)而且還可能會暴露瑕疵，時時受到監(jiān)管。同時當(dāng)前多數(shù)社會單位消防設(shè)施建設(shè)科技水平低，建成后采集到的數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，很難達(dá)到預(yù)期目的。其次，部門協(xié)同配合力度不夠，數(shù)據(jù)共享匯集還存在難度。提升防滅火中心工作效率在于數(shù)據(jù)應(yīng)用，消防行業(yè)相對比較封閉，在跨部門、跨行業(yè)數(shù)據(jù)信息交流共享方面，不同程度地存在數(shù)據(jù)壁壘、數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，部門間尚未建立有效的共享機(jī)制和信息交換平臺。一些有價值的公共信息資源與商業(yè)數(shù)據(jù)面對消防部門開放程度低，在開展滅火救援、執(zhí)法監(jiān)督工作時始終缺乏相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)信息支撐，數(shù)據(jù)信息低效化的問題較為突出。

(三)上海市智慧消防平臺

上海市將地理信息公共服務(wù)平臺接入消防平臺，地理信息公共服務(wù)平臺提供大比例尺地形、高分辨率影像服務(wù)和三維模型服務(wù)，供消防大數(shù)據(jù)平臺隨時調(diào)用。

由地理信息公共服務(wù)平臺提供的大比例地圖和高分辨率的影像采用REST地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和通用的SOAP服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，隨時調(diào)用地名地址，快速定位接處警，實(shí)現(xiàn)從消防平臺的全國地圖到地理信息公共服務(wù)平臺提供的地圖的平緩過渡、無縫融合。

地理信息公共服務(wù)平臺的三維地圖服務(wù)，可以提對城市進(jìn)行仿真三維瀏覽，根據(jù)不同需求制作簡單、標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)、超精細(xì)四個不同標(biāo)準(zhǔn)的模型。消防應(yīng)用、消防資源、消防力量均可在三維場景中重現(xiàn)，構(gòu)建一個三維、立體式的滅火指揮模型，克服了消防預(yù)案制定、日常演練單一的模式。構(gòu)建三維模型再結(jié)合FAS智能報警，火警信號由火災(zāi)報警裝置通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至FAS報警中心，報警中心根據(jù)火警信號終端編號快速在三維模型上定位地理信息，指揮員能夠立即了解現(xiàn)場，三維模型能幫助指揮員看清消防重點(diǎn)單位建筑內(nèi)部，更加了解起火點(diǎn)所在樓層的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，地圖會分別顯示三維結(jié)構(gòu)模型和樓層平面圖，輔助指揮員部署兵力。配合單兵無線視頻采集終端，第一時間更新現(xiàn)場情況，并將救援現(xiàn)場圖像和室內(nèi)位置信息實(shí)時傳輸至指揮中心和各級指揮員手持終端內(nèi)，讓指揮員快速應(yīng)對現(xiàn)場災(zāi)情變化。

但是，地理信息公共服務(wù)平臺與消防平臺融合的過程，也存在如下問題：一是，如今自動化建模對基層指揮員來說，操作性不強(qiáng)，難以快速上手，所以三維建模的自動化快速產(chǎn)生研究還需進(jìn)一步加強(qiáng)；二是，現(xiàn)有的三維建模場景指向性仍舊不夠明確，應(yīng)當(dāng)結(jié)合救援現(xiàn)場情況、地形、兵力分布等諸多要素，進(jìn)一步添置箭頭標(biāo)志物等指向性元素，進(jìn)一步做到根據(jù)實(shí)時動態(tài)變化的現(xiàn)場情況，自動更新繪制進(jìn)攻路線，幫助指戰(zhàn)員進(jìn)行消防力量部署。

三、結(jié)論與展望

本文分別對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防給水設(shè)備、建筑消防設(shè)施結(jié)合智慧消防技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及甘肅、遼寧、上海智慧消防實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析闡述，提出了改進(jìn)智慧消防應(yīng)用現(xiàn)狀的解決方法。首先，國家及地方政策方面：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對智慧消防產(chǎn)品功能和數(shù)據(jù)采集進(jìn)行規(guī)范，推動企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)資源共享。其次，產(chǎn)品研發(fā)和平臺建設(shè)方面：先進(jìn)的技術(shù)和互通式的平臺彌補(bǔ)了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)方面平臺交互性差的劣勢。最后，智慧消防應(yīng)用推廣方面：加快發(fā)生險情時與其他智慧平臺對接速度，節(jié)約建設(shè)成本，避免大規(guī)模重復(fù)性建設(shè)。

我們談及智慧消防，只對個別消防系統(tǒng)加以關(guān)注，是無法體現(xiàn)智慧消防的價值的，智慧消防是要做到對所有系統(tǒng)都監(jiān)控。智慧消防的核心是數(shù)據(jù)獲取這一部分，以往遠(yuǎn)程監(jiān)控失敗，均是在第三方獲取數(shù)據(jù)上，現(xiàn)如今主張一家企業(yè)提供產(chǎn)品和系統(tǒng)，并把自己的數(shù)據(jù)收回去，由產(chǎn)品供應(yīng)商兼顧數(shù)據(jù)與服務(wù)。只有通過產(chǎn)品供應(yīng)商兼顧數(shù)據(jù)與服務(wù)這一條方法，才能根據(jù)現(xiàn)場反饋不斷提高自己的產(chǎn)品性能，也才能使自己的產(chǎn)品在其壽命期內(nèi)得到有力的專業(yè)技術(shù)保障。希望在未來，BIM技術(shù)、消防給水設(shè)施的智能監(jiān)控系統(tǒng)以及建筑消防設(shè)施智能管理系統(tǒng)也能夠更好地將技術(shù)與數(shù)據(jù)相結(jié)合，不僅能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還應(yīng)維保便捷、使用方便，也只有這樣，才是真正意義上的智慧消防。