基于大數(shù)據(jù)的智慧消防監(jiān)管平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

季永強(qiáng) 張宇英 徐浙英 程斌榮 車輝

摘要：傳統(tǒng)消防系統(tǒng)存在消防監(jiān)督力量不足、技術(shù)手段匱乏和監(jiān)測(cè)手段單一等問題，無法適應(yīng)城市消防的需求。大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了智慧消防的建設(shè)，提高了城市消防服務(wù)水平?；诖饲闆r，首先對(duì)智慧消防監(jiān)管平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)展現(xiàn)層進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和闡述。智慧消防監(jiān)管平臺(tái)匯總城市各類消防數(shù)據(jù)，構(gòu)建消防數(shù)據(jù)共享與交換機(jī)制，并通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析、挖掘，實(shí)現(xiàn)城市消防監(jiān)測(cè)、報(bào)警通報(bào)、快速處置、追責(zé)懲治和指揮調(diào)度等功能，極大地提高了城市消防的服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)平臺(tái)；數(shù)據(jù)挖掘；數(shù)據(jù)展現(xiàn)

在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展最主要的災(zāi)害之一，它威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2020年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)25.2萬(wàn)起，死亡1183人，受傷775人，直接財(cái)產(chǎn)損失40.09億元?；馂?zāi)暴露出社會(huì)單位消防安全主體責(zé)任落實(shí)不到位、施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理不到位、電氣和高層建筑專項(xiàng)治理不到位以及安全監(jiān)管不到位等問題。2017年，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《消防安全責(zé)任制實(shí)施辦法》的通知，要求進(jìn)一步健全消防安全責(zé)任制，提高公共消防安全水平。大數(shù)據(jù)[1]、物聯(lián)網(wǎng)[2]、云計(jì)算[3]和地理GIS系統(tǒng)[4]等技術(shù)的快速發(fā)展，有力地推動(dòng)了智慧消防[5]的建設(shè)，全面提升了我國(guó)消防的運(yùn)行效率，提高了應(yīng)急響應(yīng)的速度，保障了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

智慧消防監(jiān)管平臺(tái)收集匯總城市所監(jiān)測(cè)到的消防工作、設(shè)施管理和火災(zāi)報(bào)警等數(shù)據(jù)，感知并繪制城市消防責(zé)任網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防工作、設(shè)施物資、火災(zāi)隱患的覺察、跟蹤、預(yù)測(cè)和預(yù)警，全面、實(shí)時(shí)地掌握消防安全責(zé)任，達(dá)到了消防安全責(zé)任感知、精細(xì)化消防監(jiān)督管理、及時(shí)應(yīng)急處置等目標(biāo)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧消防監(jiān)管平臺(tái)以監(jiān)督管理基礎(chǔ)理論模型為指導(dǎo)，以數(shù)據(jù)流向?yàn)橹骶€，以追責(zé)懲治為結(jié)點(diǎn)。平臺(tái)從數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用、展示等業(yè)務(wù)邏輯，構(gòu)建了消防安全感知、預(yù)警、通報(bào)、處置的閉環(huán)工作流。將平臺(tái)分為五個(gè)層面進(jìn)行解構(gòu)：

①數(shù)據(jù)采集層：主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)匯聚三部分構(gòu)成?；A(chǔ)數(shù)據(jù)采集包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，以及整合政務(wù)預(yù)警監(jiān)測(cè)平臺(tái)相關(guān)軟硬件資源；消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要是整合現(xiàn)有防火單位消防系統(tǒng)的相關(guān)軟硬件資源；數(shù)據(jù)匯聚主要是面向轄區(qū)第三方公司，通過在第三方數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)整合部署必要的監(jiān)控采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)施、人員、報(bào)警的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)督管理。

②數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：是為采集到的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)提供基于云平臺(tái)的存儲(chǔ)空間，并提供基于云安全服務(wù)中心的數(shù)據(jù)流量清洗服務(wù)，由安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心和云安全服務(wù)中心構(gòu)成。

③數(shù)據(jù)處理層：對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供分析機(jī)制和技術(shù)支撐手段，由大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)和應(yīng)急預(yù)案應(yīng)用中心構(gòu)成。

④數(shù)據(jù)應(yīng)用層：基于數(shù)據(jù)源的采集分析，提供面向消防部門、聯(lián)網(wǎng)單位、維保公司、消防志愿者和公眾等用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用。由智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)、智慧消防綜合應(yīng)急調(diào)度指揮平臺(tái)、社會(huì)單位消防安全自我管理系統(tǒng)、云安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心、消防政務(wù)智慧便民服務(wù)系統(tǒng)、社會(huì)消防安全教育培訓(xùn)管理系統(tǒng)、智慧消防志愿者管理系統(tǒng)和第三方中介信息服務(wù)系統(tǒng)等組成。

⑤數(shù)據(jù)展現(xiàn)層：基于大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提供面向用戶的可視化監(jiān)督管理實(shí)時(shí)展現(xiàn)，由可視化監(jiān)控大廳、智慧消防感知系統(tǒng)和界面展示三部分構(gòu)成。

2 數(shù)據(jù)采集層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集主要面向政府、消防部門、聯(lián)網(wǎng)單位、維保公司、志愿者和公眾等，其核心目的是“摸清家底、認(rèn)清風(fēng)險(xiǎn)、找出隱患”。采集方式有四種，即靜態(tài)數(shù)據(jù)采集、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、共享數(shù)據(jù)采集和事件數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集層依賴Web、App等方式，利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集內(nèi)容包括消防從業(yè)人員信息、建筑物信息、社會(huì)單位人員信息、專業(yè)人員信息、消防系統(tǒng)信息、視頻監(jiān)控信息、消防資源信息等。

3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用虛擬化云平臺(tái)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，為大數(shù)據(jù)的挖掘、分析奠定基礎(chǔ)。海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用云計(jì)算和分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)并發(fā)采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的超強(qiáng)I/O性能和存儲(chǔ)能力。經(jīng)過大數(shù)據(jù)綜合分析子系統(tǒng)處理，挖掘數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，為上層監(jiān)督管理和通報(bào)預(yù)警應(yīng)用提供豐富的數(shù)據(jù)資源和服務(wù)支撐。

4 數(shù)據(jù)處理層設(shè)計(jì)

4.1? 大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)對(duì)消防系統(tǒng)、人員、報(bào)警信息進(jìn)行全面、快速、準(zhǔn)確地捕獲和分析，然后把當(dāng)前遇到的報(bào)警數(shù)據(jù)與過去發(fā)生過的火災(zāi)事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)回溯和大數(shù)據(jù)分析，最終展現(xiàn)出未來可能產(chǎn)生的威脅風(fēng)險(xiǎn)，并提供一個(gè)體系化的安全解決方案。

大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)是智慧消防監(jiān)管平臺(tái)的核心，具備全面的安全分析能力，以供數(shù)據(jù)的直觀展示和用戶的使用。分析系統(tǒng)主要是通過流式計(jì)算框架對(duì)發(fā)生的火情進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度資源分析、應(yīng)急預(yù)案匹配和機(jī)器學(xué)習(xí)。平臺(tái)支持兩大類機(jī)器學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建和匹配，支持通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方式建立行為模型，并將模型應(yīng)用于實(shí)時(shí)工作中。通過機(jī)器學(xué)習(xí)可以結(jié)合歷史報(bào)警信息、天氣信息、建筑物信息，預(yù)判出火災(zāi)隱患的重點(diǎn)單位，同時(shí)進(jìn)行不斷的修正，給日常的工作檢查提供重要的參考依據(jù)，做到有的放矢。

4.2? 大數(shù)據(jù)管理體系

大數(shù)據(jù)管理體系包括多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入管理、多元化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)訪問與索引以及數(shù)據(jù)挖掘等功能。其中，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入管理負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入、視頻接入、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入和其他信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入。

5 數(shù)據(jù)應(yīng)用層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)應(yīng)用層是智慧消防系統(tǒng)的核心，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)為支撐，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。通過對(duì)消防數(shù)據(jù)資源的關(guān)聯(lián)和挖掘，實(shí)現(xiàn)各類消防數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測(cè)、預(yù)警和決策，為消防的監(jiān)控預(yù)警、火災(zāi)防控、滅火救援、分析研判等提供便捷化、精細(xì)化、智能化的服務(wù)。

5.1? 智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)

智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)包括消防責(zé)任管理子系統(tǒng)、監(jiān)督子系統(tǒng)和日常管理子系統(tǒng)。其中，消防責(zé)任管理子系統(tǒng)細(xì)化了公安、教育、人力資源社會(huì)保障等13個(gè)具有行政審批職能的部門，以及發(fā)展改革、科技、工業(yè)和信息化等25個(gè)具有行政管理或公共服務(wù)職能部門的消防安全職責(zé)；監(jiān)督子系統(tǒng)輔助監(jiān)督管理文件的下發(fā)及日常檢查工作的實(shí)施；日常管理子系統(tǒng)用于消防部門和社會(huì)單位的日常管理。

5.2? 智慧消防綜合應(yīng)急調(diào)度指揮平臺(tái)

智慧消防綜合應(yīng)急調(diào)度指揮平臺(tái)包括報(bào)警子系統(tǒng)、接警子系統(tǒng)、作戰(zhàn)指揮子系統(tǒng)和戰(zhàn)情分析子系統(tǒng)等。其中報(bào)警子系統(tǒng)提供一鍵報(bào)警、電話報(bào)警服務(wù)，通過多途徑確認(rèn)火災(zāi)報(bào)警的信息；接警子系統(tǒng)用來分析源數(shù)據(jù)，導(dǎo)出報(bào)警人信息、所在位置信息、所在位置單位信息，智能分析火災(zāi)情況，拉響出警警報(bào)，及時(shí)通知消防員待命或者最近的消防中隊(duì)出警；作戰(zhàn)指揮子系統(tǒng)根據(jù)建筑特點(diǎn)、人員分布、處理報(bào)警能力制定應(yīng)急救援預(yù)案，并結(jié)合火情、人員變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)取人員和物資，動(dòng)態(tài)調(diào)整救援預(yù)案；戰(zhàn)情分析子系統(tǒng)綜合利用實(shí)時(shí)視頻、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、單兵系統(tǒng)及指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)、多維度、全方位綜合指揮調(diào)度一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重大災(zāi)情實(shí)時(shí)多級(jí)聯(lián)動(dòng)、信息全面共享及多方會(huì)診。

5.3? 社會(huì)單位消防安全自我管理系統(tǒng)

社會(huì)單位消防安全自我管理系統(tǒng)包括應(yīng)急預(yù)案子系統(tǒng)、應(yīng)急演練子系統(tǒng)和應(yīng)急處置子系統(tǒng)。應(yīng)急預(yù)案子系統(tǒng)結(jié)合社會(huì)單位的實(shí)際情況，有針對(duì)性地制定滅火應(yīng)急疏散預(yù)案和演練計(jì)劃，使社會(huì)單位學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)和處置突發(fā)火災(zāi)事故的方法，熟練掌握應(yīng)急處置的程序和措施，提高社會(huì)單位防范自救、抗御火災(zāi)事故的能力；應(yīng)急演練子系統(tǒng)根據(jù)電子應(yīng)急預(yù)案，明確各社會(huì)單位負(fù)責(zé)人的職能，明確分工、責(zé)任到人；應(yīng)急處置子系統(tǒng)通過上報(bào)與發(fā)布預(yù)案機(jī)制，融合各種預(yù)案的共性要求，支撐統(tǒng)一的應(yīng)急管理機(jī)制。系統(tǒng)同時(shí)支持應(yīng)急組織的建立與應(yīng)急演練，提供對(duì)事故響應(yīng)過程的追蹤監(jiān)控與處理效果的分析。

5.4? 消防政務(wù)智慧便民服務(wù)系統(tǒng)

消防政務(wù)智慧便民服務(wù)子系統(tǒng)提供行政審批、智能客服等消防政務(wù)便民服務(wù)，包括發(fā)布審批流程、網(wǎng)絡(luò)預(yù)審批、群眾辦事“最多跑一次”等。該系統(tǒng)包括網(wǎng)上行政審批系統(tǒng)和智能客服機(jī)器人系統(tǒng)。

5.5? 社會(huì)消防安全教育培訓(xùn)管理系統(tǒng)

社會(huì)消防安全教育培訓(xùn)管理系統(tǒng)能夠幫助公眾提高消防安全意識(shí)、學(xué)習(xí)減少火災(zāi)危害的知識(shí)、提高逃生處置能力、增強(qiáng)防火安全方面的社會(huì)責(zé)任。該系統(tǒng)包括法律法規(guī)培訓(xùn)、消防逃生技能培訓(xùn)、消防考試、“網(wǎng)絡(luò)教室”業(yè)務(wù)分析、課件管理系統(tǒng)分析和課件管理活動(dòng)圖分析等。

5.6? 智慧消防志愿者管理系統(tǒng)

智慧消防志愿者管理系統(tǒng)為志愿者、公眾等社會(huì)人員提供信息服務(wù)。志愿者信息服務(wù)包括志愿者培訓(xùn)、積分管理、活動(dòng)發(fā)布等；公眾的培訓(xùn)教育服務(wù)包括消防咨詢、消防常識(shí)、消防考試等。

5.7? 第三方中介信息服務(wù)系統(tǒng)

第三方中介信息服務(wù)系統(tǒng)通過搭建一個(gè)第三方中介服務(wù)平臺(tái)，提供商家入網(wǎng)、產(chǎn)品備案、產(chǎn)品流向跟蹤、從業(yè)人員及時(shí)培訓(xùn)、行業(yè)信息發(fā)布等功能和服務(wù)。

5.8? 智慧消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防水源監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、九小場(chǎng)所監(jiān)控系統(tǒng)、消防通道監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)、視頻查崗系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過安裝在消防安全重點(diǎn)單位的用戶信息傳輸裝置、智能火災(zāi)報(bào)警器、智能水壓表、智能水位儀及安防監(jiān)控系統(tǒng)信息，采用有線或無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳至智慧消防系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)單位火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的火警和運(yùn)行狀態(tài)信息、消防管網(wǎng)的水壓、水箱水池的水位信息、電氣線路的剩余電流電量和溫度信息、安防視頻監(jiān)控信息的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理，確保重點(diǎn)單位的消防安全。

6 數(shù)據(jù)展現(xiàn)層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)展現(xiàn)層通過大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、App和可視化監(jiān)控大廳實(shí)現(xiàn)。展現(xiàn)層利用大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)城市重點(diǎn)單位、高層建筑、民居等各類建筑物的火情分布態(tài)勢(shì)、火情原因分布、建筑物健康狀態(tài)、消防系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等情況。系統(tǒng)通過對(duì)安全數(shù)據(jù)建立完整索引，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的交互式查詢分析，支持依據(jù)事件屬性對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、歸并、鉆取等分析操作，支持可定制、直觀的安全態(tài)勢(shì)展示方式，支持基于地圖的實(shí)時(shí)威脅呈現(xiàn)，支持高度定制化的工作面板呈現(xiàn)方式，支持為不同用戶定制個(gè)性化的工作面板，支持柱狀圖、餅狀圖、雷達(dá)、表格、地理信息系統(tǒng)、曲線圖等可視化展示，支持時(shí)間軸實(shí)時(shí)事件監(jiān)控顯示，支持依據(jù)事件屬性生成多維度報(bào)表，支持按照天、月度、季度、年度及自定義等時(shí)間周期生成報(bào)表。

7 結(jié)語(yǔ)

消防安全關(guān)乎著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，歷來都受到黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。但傳統(tǒng)消防系統(tǒng)存在消防監(jiān)督力量不足、技術(shù)手段匱乏和監(jiān)測(cè)手段單一等問題，無法滿足城市消防的需求。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息與通信技術(shù)的快速發(fā)展以及在消防領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了智慧消防的建設(shè)，提高了消防的信息化水平，促進(jìn)了現(xiàn)代消防的發(fā)展。智慧消防監(jiān)管平臺(tái)通過數(shù)據(jù)共享與交換機(jī)制，打破了數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，并通過對(duì)消防數(shù)據(jù)的挖掘分析，實(shí)現(xiàn)了城市消防監(jiān)測(cè)、報(bào)警通報(bào)、快速處置、追責(zé)懲治和指揮調(diào)度等功能，極大地提高了城市消防的服務(wù)水平，保障了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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Big data-based intelligent fire

supervision platform scheme design

Ji Yongqiang1，Zhang Yuying1，Xu Zheying1，Cheng Binrong1，Che Hui2

（1.Hangzhou Zhongcheng Consulting and Supervision Co. Zhejiang Hangzhou 310000;2.Zhili Town Public Utility Service Center，Zhejiang Huzhou 313008）

Abstract：The traditional fire system suffers from insufficient fire supervision force， lack of technical means and single monitoring means， which cannot adapt to the needs of urban firefighting. The development of new technologies such as big data has greatly promoted the construction of intelligent fire and improved the service level of urban fire prevention. Based on this situation， the system architecture of the wisdom fire supervisory platform is firstly introduced， followed by the detailed design and elaboration of the data collection layer， data storage layer， data processing layer， data application layer and data presentation layer of the platform. The wisdom fire supervision platform summarizes all kinds of urban fire prevention data， builds fire data sharing and exchange mechanism， and realizes the functions of urban firefighting monitoring， alarm notification， rapid disposal， pursuit and punishment， and command and dispatch through analysis and mining of data， which greatly improves the service level of urban firefighting.

Keywords：big data; cloud computing; big data platform; data mining; data presentation