基于NBIOT的城市級(jí)智慧消防云平臺(tái)應(yīng)用

何群峰

（中國(guó)電信股份有限公司泉州分公司 福建省泉州市 362000）

1 項(xiàng)目背景

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)火災(zāi)中有94%發(fā)生在三級(jí)管理單位（即小微場(chǎng)所、中小企業(yè)），其中電氣火災(zāi)是火災(zāi)發(fā)生的第一大原因，特別是企業(yè)園區(qū)的火災(zāi)中有56%是因?yàn)殡姎饣馂?zāi)引起。但絕大多數(shù)沒(méi)有安裝電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)、煙感報(bào)警裝置，是消防監(jiān)督的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在火災(zāi)發(fā)生后，還可能因?yàn)橄涝O(shè)備水壓不足導(dǎo)致火災(zāi)救險(xiǎn)被延誤；或因消防設(shè)備被擅自拆除、非法遷移、非法盜用，使得監(jiān)管部門(mén)管理被動(dòng)。泉州市作為我國(guó)民營(yíng)企業(yè)工業(yè)重鎮(zhèn)，轄區(qū)范圍內(nèi)有大量的工業(yè)企業(yè)和商業(yè)店鋪，面臨嚴(yán)峻的火災(zāi)隱患形勢(shì)，泉州市每年的火災(zāi)事故數(shù)約占全省火災(zāi)事故數(shù)1/4，有智慧消防建設(shè)剛性需求。

針對(duì)以上現(xiàn)狀，泉州市縣兩級(jí)均已下發(fā)相應(yīng)的建設(shè)部署文件，組織開(kāi)展電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備、智能煙感、電動(dòng)車智能充電樁等智慧消防建設(shè)工作，對(duì)相關(guān)企業(yè)電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智慧用電系統(tǒng)等方面的建設(shè)提出了要求。

2 智慧消防建設(shè)必要性

當(dāng)前消防安全管理普遍存在以下問(wèn)題：

2.1 精細(xì)化管理不足

黨委政府和領(lǐng)導(dǎo)層面對(duì)消防安全一貫高度重視，但消防工作壓力傳遞機(jī)制不健全，基層自覺(jué)性不夠高，監(jiān)管部門(mén)常處于“小馬拉大車”的困境。

2.2 技術(shù)手段建設(shè)滯后

消防工作面臨的任務(wù)壓力不斷變大。然而消防隊(duì)伍在力量布局、裝備配備、信息化支撐、綜合保障等方面與現(xiàn)實(shí)需求相比還有一定差距，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)能力提升管理不足。

2.3 頂層設(shè)計(jì)不足

各類應(yīng)用、廠家，建設(shè)模式多樣，參差不齊，缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)及規(guī)劃。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出了“一體化城市級(jí)物聯(lián)網(wǎng)智慧消防云平臺(tái)”解決方案。該方案包含有智慧消防綜合管理系統(tǒng)以及配套的消防設(shè)備，可結(jié)合客戶的需求按需集成新的消防設(shè)備或按需定制開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)功能，可按需輸出API 能力接口給第三方平臺(tái)集成。

3 平臺(tái)建設(shè)思路與方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該解決方案的總體架構(gòu)主要分感知層、NBIOT 網(wǎng)絡(luò)傳輸層、系統(tǒng)層。其中感知層包含有集成傳感器及NBIOT 傳輸模塊的電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備、無(wú)線煙感和各類智慧消防設(shè)備。系統(tǒng)層以SaaS 和PaaS 兩種云計(jì)算模式互相結(jié)合為最終場(chǎng)所用戶和第三方應(yīng)用平臺(tái)提供服務(wù)，可分為接入模塊、IotHub 模塊（通用設(shè)備管理平臺(tái)、能力開(kāi)發(fā)平臺(tái)）和應(yīng)用模塊。架構(gòu)如圖1 所示。

3.2 技術(shù)方案

平臺(tái)應(yīng)用展現(xiàn)方式主要有投影墻、Web 網(wǎng)頁(yè)和微信公眾號(hào)等。企業(yè)可基于該軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同消防設(shè)備的管理；電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)和煙感設(shè)備警情的報(bào)警、通知、相關(guān)管理部門(mén)的分級(jí)監(jiān)管和聯(lián)動(dòng)；智慧消防設(shè)備水壓、水流、傾角等方面的監(jiān)控，火災(zāi)出警的路線導(dǎo)航等；人員管理、設(shè)備巡檢、工單管理等；微信除了有網(wǎng)頁(yè)版的功能外，還可實(shí)現(xiàn)安裝、消息通知等方面的功能。

圖1：系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2：電器火災(zāi)檢測(cè)設(shè)備

圖3：智能煙感監(jiān)測(cè)

3.2.1 主要實(shí)現(xiàn)的功能

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)硬件管理（消防設(shè)備類型、傳感器類型、設(shè)備生命周期管理等）、采集數(shù)據(jù)管理、告警管理（含告警通知、告警派單等）、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、地圖展現(xiàn)、分權(quán)分域管理、APP 管理。各個(gè)模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能：

（1）硬件管理主要實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備類型管理，傳感器類型管理，消防設(shè)備生命周期管理（生產(chǎn)、出廠、安裝使用、故障、廢棄等）。

（2）告警管理主要對(duì)已激活設(shè)備的相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警展現(xiàn)。

（3）報(bào)表統(tǒng)計(jì)主要經(jīng)過(guò)不同維度輸出相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（4）用戶分權(quán)分域管理分為賬戶管理和代理商管理，主要是設(shè)定不同層級(jí)的登錄賬號(hào)管理和監(jiān)控的設(shè)備范圍。實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的職能落地、合理授權(quán)、層層聚焦。

（5）GIS 地圖展現(xiàn)主要實(shí)現(xiàn)功能相關(guān)消防設(shè)備圖標(biāo)、不同顏色的告警圖標(biāo)顯示、告警彈屏等。

圖4：智能充電樁監(jiān)測(cè)

（6）告警通知主要以信息推送、短信、語(yǔ)音通知等方式實(shí)現(xiàn)。（7）微信端的相關(guān)管理。

（8）與智慧城市結(jié)合通用API 接口提供了電子圍欄消防設(shè)備管理、小區(qū)工廠消防設(shè)備管理、故障設(shè)備派單閉環(huán)管理，后續(xù)結(jié)合室內(nèi)和室外消防設(shè)備的監(jiān)控內(nèi)容再進(jìn)行功能拓展。

3.2.2 手機(jī)微信端實(shí)現(xiàn)的功能

主要有以下幾個(gè)模塊：監(jiān)控設(shè)備列表、消息推送、告警信息、定位（地圖導(dǎo)航）、賬戶管理、設(shè)備激活二維碼掃描等。

3.3 重點(diǎn)子產(chǎn)品功能

3.3.1 電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備

在近兩年相關(guān)政府單位下發(fā)的智慧用電管理要求均有明確說(shuō)明電氣火災(zāi)檢測(cè)的要求，因此電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備的集成是該解決方案的核心。結(jié)合相關(guān)政策的要求，電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備必須包含有電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)探測(cè)器、漏電傳感器、電流傳感器、溫度傳感器，該設(shè)備一般安裝在配電柜，以實(shí)時(shí)采集電氣線路的剩余電流、導(dǎo)線溫度和電流的參數(shù)，通過(guò)NB-IOT、4G 通信方式把采集的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳到智慧消防綜合管理系統(tǒng)。如圖2 所示。

被保護(hù)線路中監(jiān)控裝置參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，除了現(xiàn)場(chǎng)能發(fā)出聲光告警外，能實(shí)時(shí)上傳系統(tǒng)后臺(tái)、微信端，并搭載地圖實(shí)時(shí)推送故障位置。系統(tǒng)后臺(tái)還可將指定電氣監(jiān)測(cè)設(shè)備捆綁到指定電氣專業(yè)人員或責(zé)任人的手機(jī)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到相關(guān)電氣參數(shù)異常時(shí)還可語(yǔ)音、短信通知相關(guān)人員及時(shí)排查電氣火災(zāi)隱患，必要時(shí)還可通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)或手機(jī)端對(duì)配電箱實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟?；驍嚯姽δ?。將看不見(jiàn)摸不著的電氣隱患轉(zhuǎn)換成可視的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，大大減少電氣火災(zāi)發(fā)生的機(jī)率，將火災(zāi)遏制在萌芽階段。

目前已集成兩家本地電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以監(jiān)測(cè)被保護(hù)線路中的1 路剩余電流值、4 路溫度值、三相電壓及三相電流值，可多方位防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。

3.3.2 智能煙感設(shè)備

智能煙感設(shè)備可對(duì)初期火災(zāi)警情進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)火情和異常煙霧警情時(shí)，第一時(shí)間將警情信息通過(guò)NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)上報(bào)相關(guān)人員及時(shí)響應(yīng)。 有效應(yīng)對(duì)火災(zāi)初發(fā)時(shí)期的監(jiān)管工作，同時(shí)可將相關(guān)火災(zāi)警情信息傳送至所要求的監(jiān)控接警中心。如圖3 所示。

3.3.3 智能消防栓或消防悶蓋

智能消防栓基于NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)水壓監(jiān)測(cè)、出水監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)、設(shè)備受損監(jiān)測(cè)。當(dāng)消防設(shè)備被啟用、遭偷竊、被破壞等情況下，就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的傳感器，通過(guò)NB-IOT 傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到智慧消防綜合管理系統(tǒng)。

3.3.4 電動(dòng)車智能充電樁

基于NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)控制充電樁，車主通過(guò)APP 或掃描智能插座上二維碼給電動(dòng)車充電；智慧消防綜合管理系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控電流、電壓、溫度及充電器異常等，并進(jìn)行自動(dòng)斷電?？蓪?shí)現(xiàn)過(guò)載、短路、漏電保護(hù)、斷電記憶等功能。如圖4 所示。

4 關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)

（1）平臺(tái)全開(kāi)放：平臺(tái)具有良好的兼容性和拓展性，支持跨廠商設(shè)備互聯(lián)互通，可根據(jù)客戶實(shí)際選型需要靈活對(duì)接不同廠商的設(shè)備?？少x能更多Saas 化對(duì)接服務(wù)，降低物聯(lián)化成本。

（2）能力標(biāo)準(zhǔn)化：支持向第三方平臺(tái)輸出標(biāo)準(zhǔn)能力接口。

（3）功能可拓展：彈性響應(yīng)需求變更，支持客戶個(gè)性功能定制擴(kuò)展，快速促成項(xiàng)目合作。

（4）消防安全的全生命周期管理：可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理；從預(yù)防預(yù)警、報(bào)警響應(yīng)到分析決策、綜合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)事務(wù)全流程閉環(huán)管理。

（5）技防+人防：通過(guò)對(duì)各類消防設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，融合“技防+人防”，多維度、多角色、多狀態(tài)的及時(shí)通知，通過(guò)消息推送、短信、語(yǔ)音電話等方式通知相關(guān)分級(jí)人員，化被動(dòng)為主動(dòng)，將場(chǎng)所周期性的被動(dòng)巡檢行為演變?yōu)橹鲃?dòng)的技術(shù)運(yùn)維。建立有效的技術(shù)監(jiān)管手段，推行、固化“網(wǎng)格化、準(zhǔn)確化、精細(xì)化”的管理理念。

4.2 商務(wù)模式創(chuàng)新

（1）平臺(tái)結(jié)合不同的合作對(duì)象、合作類型，制定不同的商務(wù)合作模式，即可作為一攬子解決方案供應(yīng)商、也可進(jìn)行項(xiàng)目型合作。

（2）硬件設(shè)備可以由電信提供也可由客戶自行采購(gòu)，平臺(tái)可一次性買(mǎi)斷或收取license 費(fèi)用或按定制化的功能收費(fèi)。

4.3 項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)創(chuàng)新

平臺(tái)方負(fù)責(zé)智慧消防系統(tǒng)建設(shè)，項(xiàng)目建設(shè)完成后交付業(yè)主單位進(jìn)行使用，業(yè)主單位下發(fā)管理子賬號(hào)給所轄單位進(jìn)行責(zé)任制管理，業(yè)主單位負(fù)責(zé)監(jiān)督所轄單位落實(shí)建筑消防設(shè)施可用性維護(hù)及告警排查消除工作，由責(zé)任單位負(fù)責(zé)消防設(shè)施具體維護(hù)和隱患排查整治工作。

5 項(xiàng)目成效

泉州石獅市鴻山鎮(zhèn)在全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)率先應(yīng)用了“智慧消防云平臺(tái)”，運(yùn)用“1+N+3”模式實(shí)現(xiàn)企業(yè)消防安全全天候、全方位、智能化管控，取得了明顯成效，截止目前鴻山智慧消防平臺(tái)已上線企業(yè)71 家，安裝煙感556 路，智慧用電67 路，預(yù)警音箱30 路，天翼看家監(jiān)控77 路，智慧電動(dòng)自行車充電樁30 部。

自平臺(tái)運(yùn)行以來(lái)，通過(guò)企業(yè)、鎮(zhèn)政府、監(jiān)管部門(mén)三級(jí)聯(lián)動(dòng)，立體監(jiān)管，已督促企業(yè)消防劃線標(biāo)識(shí)15 家、?；穫}(cāng)庫(kù)改造2 家、有限空間作業(yè)標(biāo)識(shí)10 家。同時(shí)，就發(fā)現(xiàn)的隱患問(wèn)題約談企業(yè)6 家、督辦1 家，并有38 家企業(yè)正積極推進(jìn)精華版6S 管理的“三清”（移清楚、整清楚、掃清楚）工作，有效消除消防隱患。平臺(tái)項(xiàng)目目前已經(jīng)在泉州市4 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)/街道進(jìn)行了推廣，未來(lái)仍將結(jié)合智慧消防新的發(fā)展需求不斷優(yōu)化完善。

6 結(jié)語(yǔ)

智慧消防云平臺(tái)具有廣闊的應(yīng)用前景，帶來(lái)監(jiān)管模式的巨大變革。當(dāng)前智慧消防尚處于發(fā)展階段，未來(lái)平臺(tái)勢(shì)必朝著更開(kāi)放、更安全、更智慧的方向發(fā)展。基于平臺(tái)將不斷適配應(yīng)用場(chǎng)景及管理需求，逐級(jí)匯聚一體化消防業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)作戰(zhàn)對(duì)象的地理位置、概況、結(jié)構(gòu)、消防設(shè)施等各類信息，為遠(yuǎn)程監(jiān)管及應(yīng)急提供大數(shù)據(jù)立體式支撐，打造城市智慧消防“升級(jí)版”未來(lái)可期。