智慧消防系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

摘要：

城鎮(zhèn)化發(fā)展越來越快，傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)已無法適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。為此，本文分別設(shè)計(jì)電力、電源、故障電弧、可視化視頻、電氣火災(zāi)、防火門、可燃物、巡查檢查管理等8個(gè)監(jiān)督子系統(tǒng)，由8個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)建智慧消防系統(tǒng)，在各個(gè)子系統(tǒng)的作用下，智慧消防系統(tǒng)連鎖反應(yīng)，對消防終端實(shí)時(shí)采集信息、及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、快速分析處理、迅速行動(dòng)排除，對異常信號(hào)或預(yù)警信號(hào)進(jìn)行自檢測識(shí)別、判斷安全隱患、下達(dá)行動(dòng)指令，可視化巡查檢查查找消防災(zāi)情具體位置、時(shí)間、態(tài)勢，并打卡記錄上傳系統(tǒng)，提醒消防機(jī)構(gòu)及相關(guān)部門，聯(lián)動(dòng)出擊、消除隱患，確保人民生產(chǎn)生活安全。

關(guān)鍵詞：

消防系統(tǒng)；智慧技術(shù)；構(gòu)建應(yīng)用；安全防范

引言

城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加快了城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程。大量改擴(kuò)建、新建的建筑工程涌現(xiàn)，高層或超高層建筑越來越多，建筑容量越來越大，建筑結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，空間跨度也越來越大，無疑給建筑消防增加了很大的難度，大大提高了硬件設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)要求。由此可見，消防人才儲(chǔ)備和軟件配置同樣至關(guān)重要。由于高層或者超高層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，致使商住建筑發(fā)生火災(zāi)的時(shí)間、位置、火情發(fā)展等均具有不確定性，隨機(jī)性很強(qiáng)。一旦發(fā)生火情，如何做到快速發(fā)現(xiàn)、確定準(zhǔn)確位置、有效疏散建筑內(nèi)人員、實(shí)現(xiàn)火災(zāi)撲救等系列問題是當(dāng)代消防需要考慮的關(guān)鍵。

二維平面指示圖是當(dāng)前建筑所能提供的主要疏散示意圖，一定程度上能夠發(fā)揮作用，但可視性、直觀性等缺陷依然明顯[1]，致使火災(zāi)發(fā)生時(shí)逃生路線無法實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整。由于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)制約，二維平面消防疏散圖無法體現(xiàn)消防設(shè)備、空間信息、人員分布等基準(zhǔn)信息，很難有效展示相互關(guān)系，在救援人員不熟悉建筑結(jié)構(gòu)情況下，很難找到安全出口、消防設(shè)備和滅火路線的具體位置，再加上濃煙四散、火勢逼人、起火點(diǎn)不確定等惡劣復(fù)雜環(huán)境，建筑內(nèi)人員很難快速找到有效逃生疏散路徑，大大增加了疏散路徑選擇時(shí)間和火災(zāi)撲救工作難度[2]。這說明以前傳統(tǒng)靜態(tài)疏散引導(dǎo)方式的疏散示意圖已無法滿足現(xiàn)代都市大型建筑疏散引導(dǎo)需求[3]，難以實(shí)現(xiàn)高效疏散引導(dǎo)。傳統(tǒng)的消防體系很難及時(shí)、充分了解火情現(xiàn)狀、消防布置、區(qū)域結(jié)構(gòu)、被困人員等基礎(chǔ)信息，消防救援人員無法在第一時(shí)間趕赴著火點(diǎn)，也無法根據(jù)火情實(shí)際制定有效快捷的救援路徑。為此，本文將結(jié)合BIM技術(shù)和智能化技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，針對性管理使用設(shè)施設(shè)備，使其能夠高效快速了解火情，提高消防救援實(shí)效。

一、智慧消防系統(tǒng)原理分析

智慧消防系統(tǒng)主要是在消防系統(tǒng)中引入現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與建筑設(shè)計(jì)施工同步構(gòu)建的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防電氣監(jiān)控、滅火水源控制、逃生救援路徑等系列物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從而將傳統(tǒng)消防體系升級(jí)為現(xiàn)代智慧消防體系。窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）智慧消防系統(tǒng)（原理圖如圖1所示）主要通過“感、傳、知、用”手段，綜合利用NB-IoT無線傳感、射頻識(shí)別（RFID）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)[4]，采用無線通信、互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、系統(tǒng)專網(wǎng)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過NB-IoT智能化感知、RFID識(shí)別、GIS跟蹤定位了解消防設(shè)施設(shè)備、人員分布、火災(zāi)現(xiàn)場等實(shí)時(shí)狀態(tài)[5]，采集、傳遞、反饋、處理現(xiàn)場火情信息，對收集反饋數(shù)據(jù)信息及時(shí)處理，充分挖掘數(shù)據(jù)潛在含義，科學(xué)分析火災(zāi)現(xiàn)場火情態(tài)勢，為消防監(jiān)督管理、實(shí)時(shí)消防救援提供第一手基礎(chǔ)信息支撐，提升消防現(xiàn)代化智能監(jiān)督管理水平，提高消防救援滅火能力，推進(jìn)智慧城市高效發(fā)展。

智慧消防系統(tǒng)致力于消防預(yù)防自動(dòng)化、救援指揮智能化、工作日常體系化、部門聯(lián)動(dòng)高效化，積極引入應(yīng)用NB-IoT、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、GIS等現(xiàn)代化信息技術(shù)，實(shí)行智慧檢查、智慧預(yù)防、智慧執(zhí)法、智慧搶險(xiǎn)、智慧救援、智慧管理，不斷創(chuàng)新消防現(xiàn)代化管理模式。構(gòu)建智慧消防系統(tǒng)的目的是促進(jìn)社會(huì)單位履責(zé)盡職，加大消防檢查和巡查力度，使得各單位主體與消防部門實(shí)現(xiàn)隱患信息互通，執(zhí)法更加精準(zhǔn)，按照“逐級(jí)預(yù)警、多方聯(lián)動(dòng)、群防群治”模式建立消防治理體系，清晰清楚、壓緊壓實(shí)消防安全主體責(zé)任，提升消防社會(huì)化管理水平。

二、智慧消防系統(tǒng)構(gòu)建

智慧消防系統(tǒng)不是一個(gè)單純的系統(tǒng)，按照智慧消防系統(tǒng)功能需求分別構(gòu)建具有獨(dú)立功能的各子系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間既相互關(guān)聯(lián)，又獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)智慧消防系統(tǒng)功能的最大化、高效化、實(shí)用性，為消防現(xiàn)代化管理提供依據(jù)。

（一）電力監(jiān)控系統(tǒng)

在構(gòu)建智慧消防系統(tǒng)時(shí)預(yù)留子端口，同步將電力監(jiān)控納入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電力監(jiān)控子系統(tǒng)由智慧消防系統(tǒng)中心計(jì)算機(jī)、電力計(jì)量器、電力保護(hù)裝置、電纜線等元器件或系統(tǒng)組成，對配電系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息、運(yùn)行狀態(tài)、控制體系進(jìn)行實(shí)時(shí)管理監(jiān)控檢測等。電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩艋虮O(jiān)管主體提供“數(shù)據(jù)采集—信息傳輸—數(shù)據(jù)處理—信息反饋—集中控制”為一體的監(jiān)控一體化解決方案，包含電力自動(dòng)化、XPMS、控制策略系統(tǒng)、XPMS-3000、OPC產(chǎn)品、通信服務(wù)器、Web門戶工具等，在用戶信息化系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）中得到廣泛應(yīng)用[6]。

（二）電源監(jiān)控系統(tǒng)

基于國家標(biāo)準(zhǔn)《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》研發(fā)的電源監(jiān)控系統(tǒng)[7]主要包括通線光纜、監(jiān)控器、光電總線、傳感器以及模塊箱等，傳感器通過檢測主（備）用電源消防設(shè)備，從而快速判斷主要線路中的用電器或電力設(shè)施設(shè)備是否存在短路、斷路、過（欠）壓、過流、缺相等問題故障，如果出現(xiàn)上述故障，聲光報(bào)警信號(hào)將會(huì)及時(shí)提醒，可快速在控制顯示器上查找到故障位置、時(shí)間、類型等信息，從而在發(fā)生災(zāi)情時(shí)，實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、有效性。

（三）故障電弧監(jiān)控系統(tǒng)

從電氣消防火災(zāi)起因分析，結(jié)合電力行業(yè)固有特點(diǎn)，故障電弧系統(tǒng)通過引入電流波形特征值檢測技術(shù)[8]進(jìn)行故障檢測，充分體現(xiàn)了技術(shù)的強(qiáng)穩(wěn)定性、高可靠性、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。因此，故障電弧監(jiān)控系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，比如企業(yè)工廠、休閑娛樂、物流倉儲(chǔ)、學(xué)校醫(yī)院、民用家庭等建筑火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)檢測電氣線路，可有效區(qū)分任何一相線是否為正常操作電弧或者故障操作電弧，進(jìn)而消除消防隱患探測存在的盲區(qū)，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)電氣消防監(jiān)控系統(tǒng)存在的技術(shù)缺陷。

（四）可視化視頻監(jiān)控系統(tǒng)

可視化視頻監(jiān)控系統(tǒng)是智慧消防系統(tǒng)最重要組成部分，主要由數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、中心監(jiān)控、終端設(shè)備4個(gè)部分組成，通過安裝可視化硬軟件設(shè)施設(shè)備，將采集到的圖像和信號(hào)在系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)模擬，在視頻服務(wù)器編碼轉(zhuǎn)譯的作用下編譯成可傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，再通過無線網(wǎng)絡(luò)將編譯后的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控室，監(jiān)控室將收集匯總傳輸來的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過多級(jí)架構(gòu)處理，實(shí)現(xiàn)分散點(diǎn)狀監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、圖像實(shí)時(shí)查看，與此同時(shí)，還可以將其錄制保存，以便后期查看。

（五）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、傳感信號(hào)、云計(jì)算、無線聯(lián)通等現(xiàn)代化技術(shù)手段，在計(jì)算機(jī)端和手機(jī)端分別安裝APP，通過探測器和監(jiān)控平臺(tái)信號(hào)反饋，APP信號(hào)及時(shí)提醒或預(yù)警，通過APP軟件并可實(shí)時(shí)觀測電氣火災(zāi)情況。通過對線路檢測、電流監(jiān)測、電壓測試、溫度檢測等主要引火因素識(shí)別，從系統(tǒng)異常反應(yīng)，準(zhǔn)確捕捉電氣消防隱患信號(hào)，根據(jù)反饋的預(yù)警信號(hào)來進(jìn)行判斷、記錄、分析、查詢，線下找到安全隱患點(diǎn)，及時(shí)排除安全隱患，確保電氣消防防患于未“燃”。

（六）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)既是實(shí)物系統(tǒng)，也是軟件系統(tǒng)，主要包括監(jiān)控器、自動(dòng)化閉門器、電磁釋放器、現(xiàn)場滅火器以及控制裝置等設(shè)施設(shè)備。借鑒于液壓原理，設(shè)計(jì)好壓力值，當(dāng)火情壓力發(fā)生變化時(shí)，在壓力作用下防火門啟動(dòng)工作；反之，防火門一般情況下保持正常狀態(tài)，作為人員正常通行通道，無需手動(dòng)開門，也可用大小合適的木塞塞住。

（七）可燃物監(jiān)控系統(tǒng)

消防預(yù)測可燃物是電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵，建立可燃物監(jiān)控檢測系統(tǒng)有利于識(shí)別可燃、易燃物。監(jiān)控系統(tǒng)終端設(shè)置探測儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣系統(tǒng)周圍是否存在異物，并通過可視化系統(tǒng)反饋到計(jì)算機(jī)中心，在光感、重感、煙感等作用下，通過實(shí)物圖像提醒或氣體濃度識(shí)別的方式將信號(hào)進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)顯示在控制面板上，及時(shí)聯(lián)動(dòng)輸出信號(hào)，提醒消防人員現(xiàn)場查探、檢查設(shè)施設(shè)備，排除電氣消防安全隱患，預(yù)防可燃異物植入到電氣安全區(qū)域，從而保障安全生產(chǎn)生活。

（八）巡查管理監(jiān)控系統(tǒng)

消防體系建設(shè)中，日常的監(jiān)督管理、檢查巡查是重中之重，安全是以預(yù)防為主、防控結(jié)合。為此，各消防機(jī)構(gòu)及相關(guān)聯(lián)動(dòng)部門都應(yīng)建立檢查巡查監(jiān)督管理體系，借助該體系可最大限度實(shí)現(xiàn)信息化消防巡查信息管理、可視化查看巡查實(shí)際情況。系統(tǒng)主要設(shè)置智能監(jiān)控和智能打卡模式，通過智能系統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)下達(dá)巡查檢查指令并記錄行程，消防人員通過指令領(lǐng)取任務(wù)，在可視化鏡頭前開展日常巡查檢查并在線打卡，體現(xiàn)打卡記錄，防止虛假巡查檢查和不規(guī)范操作，形成消防巡查檢查規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化程序。另外，消防其他子系統(tǒng)出現(xiàn)任何預(yù)警信號(hào)，都可以通過聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)一并反饋到控制中心，控制中心通過聯(lián)網(wǎng)主機(jī)識(shí)別預(yù)警信號(hào)類別，及時(shí)做出危險(xiǎn)判斷，再通過信號(hào)傳輸?shù)礁髯酉到y(tǒng)，提醒消防人員及時(shí)排除安全隱患，確保安全隱患在第一時(shí)間得到排除解決，給應(yīng)急救援節(jié)省出最為寶貴的時(shí)間。

三、智慧消防系統(tǒng)應(yīng)用

在智慧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)建中，預(yù)留電力監(jiān)控系統(tǒng)、可視化視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電源監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、

故障電弧監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、易燃易爆監(jiān)控系統(tǒng)、巡查管理監(jiān)控系統(tǒng)8個(gè)子端口（詳見如圖2所示），當(dāng)前已在匯龍變、煙雨變?nèi)嫱茝V應(yīng)用[9]，實(shí)現(xiàn)在變電站內(nèi)首次使用，在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有可復(fù)制、可推廣、可應(yīng)用前景。目前，保利集團(tuán)、首鋼集團(tuán)、中建集團(tuán)、電建集團(tuán)等大型國有集團(tuán)都引入了智慧消防系統(tǒng)，在公司內(nèi)部或產(chǎn)業(yè)終端都有智慧消防系統(tǒng)植入，為推廣應(yīng)用起到引領(lǐng)性作用。

結(jié)束語

傳統(tǒng)消防系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展需求。本文通過引入智慧技術(shù)，多預(yù)留一部分子端口，分別將電力、電源、故障電弧、可視化監(jiān)控視頻、電氣火災(zāi)、可燃物、巡查檢查監(jiān)督管理等8個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)接入預(yù)留端口，通過發(fā)揮各子系統(tǒng)的功能作用，匯聚信息體系，構(gòu)建智慧消防系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集信息、及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、快速分析處理、迅速行動(dòng)排除，對異常信號(hào)或預(yù)警信號(hào)進(jìn)行自檢測識(shí)別、判斷安全隱患、下達(dá)行動(dòng)指令，可視化查找消防災(zāi)情具體位置、時(shí)間、態(tài)勢，聯(lián)動(dòng)出擊、消除隱患。

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作者簡介：

彭敏（1985- ），男，湖南長沙人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：工民建電氣設(shè)計(jì)。