物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防建設(shè)中的應(yīng)用

戴 萌

（北京市海淀區(qū)消防救援支隊 北京 100085）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)而發(fā)展起來的新一代信息技術(shù)，是信息時代發(fā)展的重要產(chǎn)物[1]。如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國眾多行業(yè)中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國城市建設(shè)進程的加快，日益增多的建筑物與復雜的建筑環(huán)境使得消防安全面臨著非常嚴峻的態(tài)勢[2]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為城市消防工作提供了新的契機。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于消防安全工作中，可自動識別危險源、及時報警火災(zāi)、實時監(jiān)控消防設(shè)施裝備、有效利用消防數(shù)據(jù)等，確保決策的科學性、指揮的精準性以及救援的高效性，從而為人們的生命財產(chǎn)安全提供必要保障。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被人們稱為信息科技的第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為核心和重要基礎(chǔ)，并融入了射頻識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種信息技術(shù)，可以對信息進行自動的收集獲取，增強了信息傳遞的高效性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是根據(jù)約定的協(xié)議，借助信息傳感設(shè)備實現(xiàn)任何物體與網(wǎng)絡(luò)的連接，使各物體之間能無障礙地進行信息交互，進而對物體的動態(tài)進行智能化識別、跟蹤、監(jiān)測，以便人們更好地掌握物體運行情況，同時進行綜合化管理的技術(shù)。

3 智慧消防概述

社會的發(fā)展與科學技術(shù)的進步使得以往的消防工作模式落后，對消防事業(yè)的發(fā)展形成制約。消防建設(shè)需要現(xiàn)代科學技術(shù)的支持。面對城市消防安全所提出的相關(guān)要求，如自動化的火災(zāi)防控、智能化的滅火工作指揮、精細化的消防管理等，再加上消防科技的不斷發(fā)展，智慧消防便產(chǎn)生了。智慧消防作為一種全新的消防工作模式，能更好地解決消防安全問題，是現(xiàn)代消防體系的進一步升級，在防火滅火方面具有明顯的效果，能有效促進消防安全工作效率的提升[3]。智慧消防是指借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人工智能技術(shù)等最新技術(shù)，配合云計算、大數(shù)據(jù)平臺的運算進行火警智能研判，提升信息數(shù)據(jù)的傳遞效率與利用率，形成火災(zāi)監(jiān)控并做出及時有效的處理，實現(xiàn)消防智能化，從而增強火災(zāi)防控、應(yīng)急救援能力，大大降低火災(zāi)發(fā)生率。下面將以基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)為例進行分析介紹。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智慧消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)分為三層，即系統(tǒng)感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層與用戶應(yīng)用層。系統(tǒng)感知層的關(guān)鍵點是傳感器檢測，網(wǎng)絡(luò)傳輸層的關(guān)鍵點是無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)關(guān)節(jié)點、服務(wù)器搭建，用戶應(yīng)用層的關(guān)鍵點是數(shù)據(jù)庫處理與用戶交互設(shè)計。只有處理好這三個環(huán)節(jié)，才能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與城市智慧消防遠程監(jiān)控的有機結(jié)合。

（1）系統(tǒng)感知層。系統(tǒng)感知層是物聯(lián)網(wǎng)用來識別物體、采集信息重要的基礎(chǔ)能力層。其是由多種傳感器或者進行信息采集的感知終端組成的，是物聯(lián)網(wǎng)的最基本部分也是核心部分，作用在于識別物體與采集信息。主要運用的技術(shù)有射頻技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)以及新型傳感技術(shù)等。對于接入物聯(lián)網(wǎng)中的感知層由基本感應(yīng)元器件，比如RFID標簽和讀寫器、監(jiān)控攝像頭、GPS定位設(shè)備、二維碼識讀器，還有各類傳感器等元器件再通過感應(yīng)器組成網(wǎng)絡(luò)。比如一般系統(tǒng)感知層需要建立一個射頻識別系統(tǒng)，該識別系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器以及中間信息系統(tǒng)三部分組成。電子標簽可以安裝在物品的表面或者內(nèi)嵌在物品內(nèi)層，標簽內(nèi)存儲著物品的基本信息，以便于被物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備識別；讀寫器有三個作用，一是讀取電子標簽中有關(guān)待識別物品的信息，二是修改電子標簽中待識別物品的信息，三是將所獲取的物品信息傳輸?shù)街醒胄畔⑾到y(tǒng)中進行處理；中央信息系統(tǒng)的作用是分析和管理讀寫器從電子標簽中讀取的數(shù)據(jù)信息。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層。網(wǎng)絡(luò)傳輸層是連接系統(tǒng)感知層與用戶應(yīng)用層的橋梁和紐帶。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞蕉鄻?，有有線傳輸以及Zigbee、WIFI、NB-IoT、LoRa、4G等無線傳輸方式，考慮到建設(shè)成本、部署方式、產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及實際應(yīng)用效果等，可以采用NB-IoT技術(shù)方式，將建筑物內(nèi)外的各種消防設(shè)施監(jiān)測節(jié)點所采集的消防數(shù)據(jù)傳送至云計算平臺，并通過云數(shù)據(jù)庫、負載均衡實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲、處理。負載均衡能將用戶訪問流量、各類消防設(shè)施傳送的信息數(shù)據(jù)請求，依照一定的原則分配到多個云服務(wù)器實例，實現(xiàn)資源有效分配，避免單個服務(wù)器承載過量，造成資源負擔。云數(shù)據(jù)庫能提供一種安全、穩(wěn)定、可靠且可彈性擴容的在線數(shù)據(jù)庫服務(wù)，能在容災(zāi)、備份、恢復、監(jiān)控、遷移上提供完整的解決方案。跟自建數(shù)據(jù)庫相比，其有多方面的優(yōu)勢，比如即開即用、無軟硬件投入、無運維成本、快速部署、數(shù)據(jù)可靠安全、自動備份、系統(tǒng)托管、高資源利用率等。

（3）用戶應(yīng)用層。用戶應(yīng)用層其能處理網(wǎng)絡(luò)層接入的信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人機交互，為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。通過用戶電腦端，消防監(jiān)管單位可對消防設(shè)施的狀態(tài)信息進行監(jiān)測，并及時對預(yù)警、報警信息進行反饋，消防救援指揮中心可對建筑地址、報警單位的消防設(shè)施進行快速查詢。因此可結(jié)合系統(tǒng)功能的需求來設(shè)計網(wǎng)站中各模塊，如用戶管理模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、設(shè)備管理模塊、地圖管理模塊等。

1）用戶管理模塊具有登錄管理、權(quán)限管理、用戶增刪與信息修改等功能。用戶在登錄系統(tǒng)之前需進行用戶名、登錄密碼方面的設(shè)置。用戶可包括在系統(tǒng)、消防監(jiān)督、建筑物、消防滅火救援、消防設(shè)施維護等方面的管理員。系統(tǒng)管理員具有修改用戶信息、建筑物信息的功能。消防監(jiān)督管理人員可按照屬地分別設(shè)置管理權(quán)限。建筑物管理人員能接收到各種建筑物各類消防設(shè)施的預(yù)警信息或報警信息。消防滅火救援管理員能在管轄區(qū)域內(nèi)，通過系統(tǒng)查詢火災(zāi)發(fā)生地點與最佳救援路線。消防設(shè)施維護管理人員可在設(shè)備管理欄中錄入、查詢消防設(shè)施維護的相關(guān)信息。2）數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊具有實時查詢報警歷史記錄、實時監(jiān)測圖表數(shù)據(jù)等功能。3）設(shè)備管理模塊的作用是針對消防設(shè)施的使用情況，若參數(shù)超出了設(shè)置范圍，則會向建筑物管理人員發(fā)信息提醒，使其到現(xiàn)場查看解決問題。消防設(shè)施維護管理人員也可去現(xiàn)場排除、檢查消防設(shè)施的故障。4）地圖管理模塊的功能是在獲得百度地圖API密鑰之后，實時更新顯示百度地圖中各建筑物的定位，以便相關(guān)管理人員實時查詢各種信息數(shù)據(jù)，及時進行地圖導航和滅火救援。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防建設(shè)中的具體應(yīng)用

5.1 應(yīng)用于火災(zāi)防控預(yù)警

火災(zāi)防控可以規(guī)避火災(zāi)風險、降低火災(zāi)發(fā)生次數(shù)，是消防安全工作的重要部分。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可幫助實現(xiàn)火災(zāi)防控預(yù)警的自動化，主要體現(xiàn)在如下三點。（1）對消防水源的實時、遠距離監(jiān)控。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將無線通信設(shè)備、傳感器安裝到消防水池水箱、消火栓等這些部位。傳感器可以對水流速、水流量等信息數(shù)據(jù)進行監(jiān)測與收集，并將其發(fā)送到消防應(yīng)用云平臺上。消防指揮中心人員可以通過計算機、手機等終端獲取準確的消防水源狀態(tài)信息，還能借助GPS系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等在百度地圖上快速確定消防水源的位置，以便滅火救援工作的順利開展。（2）對消防設(shè)施的遠程監(jiān)管。建筑物中通常配置完備的消防設(shè)施，消防設(shè)施的完好性及運行狀態(tài)直接影響著火災(zāi)撲救工作的開展。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對消防設(shè)施運行情況進行動態(tài)監(jiān)控。消防部門可以將智能傳感器安裝在噴淋管、消防泵、煙感器等各類消防設(shè)施中，這樣可以實時確定噴淋管的壓力、消防泵的狀態(tài)、報警狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可以對其進行及時性、針對性的處理，減少火災(zāi)造成的損失。同時，借助智能視頻監(jiān)控設(shè)備可對消防安全通道的占用情況進行實時分析，收到信息數(shù)據(jù)異常報警后，監(jiān)管人員可結(jié)合疏散指示牌與應(yīng)急燈的告警，及時展開相應(yīng)的救援工作。（3）建立智能樓宇系統(tǒng)。將監(jiān)控傳感設(shè)備安裝到每幢樓的消防設(shè)備中，針對每幢樓建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。傳感設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，會馬上向管理系統(tǒng)平臺發(fā)出警報，同時管理人員會通過無線設(shè)備接收到相應(yīng)的信息。一旦建筑物發(fā)生火災(zāi)，則報警器會立即向消防人員發(fā)送信息，以便消防部門在最短的時間內(nèi)完成準備工作。（4）基于視頻分析的隱患驗證。一方面對樓宇具體報警點位進行梳理，與建筑內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，做到具體報警點位遠程監(jiān)控，時時查看現(xiàn)場情況。另一方面與煙火AI算例模塊進行整合，早于建筑內(nèi)的火災(zāi)探測器感知危險發(fā)生，為隱患發(fā)現(xiàn)和小火處置提供前端感知。

5.2 應(yīng)用于滅火救援指揮

（1）對各建筑物建立身份系統(tǒng)。處于不同區(qū)域的每個建筑物都有自己的身份信息，比如結(jié)構(gòu)、改造、使用、配備的消防設(shè)施等信息。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可針對建筑物的全部信息設(shè)置相應(yīng)的電子標簽。當火災(zāi)發(fā)生時，工作人員會通過終端設(shè)備對火災(zāi)信息、建筑物狀態(tài)進行了解，以便為消防人員及時提供信息；消防人員可以及時熟悉轄區(qū)建筑物的受災(zāi)情況，通過建筑物內(nèi)部的溫度傳感器迅速得知火災(zāi)現(xiàn)場的溫度，以展開有效的救援工作。倘若報警人員對報警信息不了解不熟悉，那么指揮人員會從建筑物身份系統(tǒng)中明確火災(zāi)發(fā)生的位置，并展開撲救。（2）對消防參戰(zhàn)力量進行智能化、合理化的調(diào)度。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)加以完善，可以幫助指揮部實時掌握消防車輛的通行信息，并快速判斷火情，對水帶鋪設(shè)、分水陣地等做出正確的分析抉擇，對消防救援工作進行更好的調(diào)整。（3）對消防人員的生理信息進行監(jiān)控?；馂?zāi)現(xiàn)場可能存在有毒的煙氣，這會對救援人員的生命健康造成威脅，可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在救援設(shè)備中安裝傳感設(shè)備，實時監(jiān)測處于火災(zāi)現(xiàn)場的消防人員的血壓、呼吸頻率等生命體征，以便進一步的指揮調(diào)度。

5.3 應(yīng)用于消防資源管理

為實現(xiàn)對消防資源相關(guān)信息的動態(tài)管理，一方面可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與無線通信、GPS技術(shù)相結(jié)合，針對消防車與消防人員進行電子標簽設(shè)置，然后將其與管理中心進行無線連接，從而建立起消防裝備管理系統(tǒng)。通過在消防車上安裝車載終端裝置，并對相應(yīng)模塊進行信息采集，可以確定車載裝備的狀態(tài)、類型及數(shù)量，從而為消防救援做準備。對于消防車的位置，無線網(wǎng)絡(luò)可以將信息傳送到指揮中心。將電子芯片接入消防員的工作服中，可以更好地獲取消防員的具體位置及分布。另一方面可運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對滅火藥劑進行系統(tǒng)科學的管理。對于不同的火情，消防部門可結(jié)合滅火藥劑的性能進行規(guī)范化使用，而且可避免使用過期的滅火藥劑。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防部門也可以結(jié)合滅火藥劑的分布地點與儲備量進行合理的調(diào)度，從而提升滅火藥劑的利用率，有效避免滅火藥劑的浪費。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著消防安全工作的不斷發(fā)展創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防建設(shè)中的作用日益突出，已成為智能化、信息化網(wǎng)絡(luò)支撐平臺。消防部門應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以動態(tài)化地監(jiān)測和掌握消防信息，全面實時地分析火情，科學合理地調(diào)配消防資源，實現(xiàn)科學指揮救援。因此我們要進一步了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧消防的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建完善的智慧消防系統(tǒng)，從而推進消防事業(yè)的發(fā)展。