廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵防火技術(shù)實現(xiàn)

劉山山

摘要：隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，工業(yè)廠房規(guī)模、結(jié)構(gòu)大多進(jìn)行了多次改造，變得更加復(fù)雜多樣，而且各生產(chǎn)車間的聯(lián)系也更加緊密。在這種環(huán)境下，原有的二維平面圖紙設(shè)計已經(jīng)不能滿足當(dāng)前廠房消防安全設(shè)計的需要，為了保障企業(yè)安全生產(chǎn)，必須對廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。通過三維可視化技術(shù)，優(yōu)化廠房消防安全設(shè)計，提升企業(yè)生產(chǎn)廠房消防管理的效率和水平，增強(qiáng)企業(yè)消防應(yīng)急能力，保障企業(yè)安全高效地進(jìn)行生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；消防檢查；三維可視化；防火技術(shù)

中圖分類號：D035.36? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）12-0113-03

近年來，工業(yè)制造業(yè)有了較大的發(fā)展，現(xiàn)在的廠房結(jié)構(gòu)大多是圍繞著大型化、機(jī)械化、自動化進(jìn)行的，整體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜多樣。特別是在如今的信息化時代中，過去消防系統(tǒng)所使用的靜態(tài)存儲管理模式面對當(dāng)前浩如煙海的數(shù)據(jù)資料已經(jīng)顯得有些捉襟見肘。在消防檢查、管理、應(yīng)急救援等方面都已經(jīng)不能滿足當(dāng)前現(xiàn)代化廠房的安全需求，所以對于廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)的改進(jìn)工作就顯得十分重要。因為工業(yè)廠房的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，改進(jìn)消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)的首要工作就是化二維為三維，全面清晰地了解廠房結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置消防設(shè)備，全方位進(jìn)行安全檢查。應(yīng)用三維可視化技術(shù)能夠有效解決廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)問題，提升企業(yè)生產(chǎn)廠房消防管理的效率和水平，增強(qiáng)企業(yè)消防應(yīng)急能力。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

1.1? 系統(tǒng)架構(gòu)

從當(dāng)前消防安全情況與需求來看，對于企業(yè)廠房的消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)該注意以通用性和穩(wěn)定性為主，故此選用COM和SAAS結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計開發(fā)[1]。從邏輯層面上系統(tǒng)架構(gòu)共由5部分組成：基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺支撐層、服務(wù)支撐層和應(yīng)用層，具體見表1。

1.1.1? 應(yīng)用層

應(yīng)用層是直接接觸用戶并進(jìn)行交互提供相應(yīng)服務(wù)的架構(gòu)組成，在設(shè)計過程中有著較大的差異性與可操作性。根據(jù)客戶的不同需求，需要架構(gòu)和開發(fā)出適宜、恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用，為用戶提供更好的服務(wù)。應(yīng)用層是在服務(wù)支撐層的基礎(chǔ)上建立起來的，通過各種功能應(yīng)用為用戶提供各項消防安全服務(wù)，是整體架構(gòu)的最終展現(xiàn)形式。

1.1.2? 服務(wù)支撐層

服務(wù)支撐層是整體架構(gòu)的綜合服務(wù)支撐，主要利用自身為用戶提供消防數(shù)據(jù)接口服務(wù)、功能應(yīng)用服務(wù)、資源目錄服務(wù)、二/三維展示服務(wù)。

1.1.3? 平臺支撐層

平臺支撐層是整體架構(gòu)的支柱所在，通過GIS平臺、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺、消防監(jiān)控平臺為系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

1.1.4? 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)的核心所在，在相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)規(guī)范下，通過廠房三維實景數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫、實時消防監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)廠房消防安全檢查功能，并對于廠房中的突發(fā)火情進(jìn)行及時處理和應(yīng)對，將火災(zāi)造成的危害降到最低。同時因為數(shù)據(jù)訪問接口的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶間的信息交流與溝通，便于與消防人員進(jìn)行對接，在發(fā)生重大火情時能夠提供更加詳盡的參考與幫助。

1.1.5? 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)中的各種軟硬件設(shè)備，是整體架構(gòu)良好運(yùn)行的基礎(chǔ)所在。主要由操作系統(tǒng)、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、計算機(jī)、交換機(jī)、備份軟件、交換軟件，以及各輸入、輸出設(shè)備等設(shè)備構(gòu)成，為廠房消防安全檢查系統(tǒng)提供穩(wěn)定良好的運(yùn)行環(huán)境。

1.2? 系統(tǒng)功能

在三維可視化技術(shù)的基礎(chǔ)上能夠完成多項廠房消防安全檢查工作，具體可實現(xiàn)各項功能如下：

1.2.1? 廠房消防設(shè)施實時監(jiān)控

在廠房的各消防設(shè)施中加裝傳感器對消防設(shè)施進(jìn)行實時監(jiān)控。同時對廠房內(nèi)部給水、排煙、電源等系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實時監(jiān)測其工作狀態(tài)，將各項數(shù)據(jù)整理后匯總至廠房消防管理中心[2]。在一些位置偏遠(yuǎn)的廠房，獲得的關(guān)注度不高，很可能存在內(nèi)部消防設(shè)施老化、空缺的問題，繼而造成嚴(yán)重后果，所以需要對廠房中各消防設(shè)備進(jìn)行合理安排與監(jiān)管。

1.2.2? 消防設(shè)施故障隱患自動預(yù)警

當(dāng)消防設(shè)施中傳感器檢測到異常信號時，會自行與過往數(shù)據(jù)情況進(jìn)行比對，智能判別當(dāng)前消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，分析設(shè)備可能存在的故障隱患情況，并及時報送廠房消防管理中心，引導(dǎo)人員進(jìn)行檢修、維護(hù)處理。

1.2.3? 火災(zāi)實時報警

利用溫控、紅外等監(jiān)控設(shè)備對廠區(qū)內(nèi)部進(jìn)行無死角監(jiān)控，一旦出現(xiàn)溫度異常或明火等情況，立刻進(jìn)行報警，根據(jù)險情通知附近的負(fù)責(zé)人員進(jìn)行核實，當(dāng)火情較大時，引導(dǎo)附近工作進(jìn)行人員疏散，并自動對周圍易造成火勢擴(kuò)大及危險材料存放區(qū)域進(jìn)行報警，幫助相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理，最大限度保障人員及廠房安全。

1.2.4? 每日防火巡查

雖然廠房消防安全檢查系統(tǒng)大幅降低了廠房消防巡查的工作量，但每日廠房防火巡查仍然是十分必要的。通過與廠房內(nèi)各消防設(shè)施傳感器的交互，檢測傳感器及消防設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時拍照上報給廠房消防管理中心，安排后續(xù)人員跟進(jìn)處理，上報完成后巡查人員繼續(xù)進(jìn)行巡查工作。

1.2.5? 消防值班人員脫崗監(jiān)管

部分工業(yè)廠房消防問題的擴(kuò)大是因為消防管理中心的管理人員擅離職守，因為脫崗未對火情報警進(jìn)行及時處理。通過智能化監(jiān)管技術(shù)，對工作時間內(nèi)消防管理中心的人員進(jìn)行智能識別，當(dāng)消防管理中心無人值守時發(fā)出警示并進(jìn)行遠(yuǎn)程呼叫，確保消防管理中心時刻有人員值守。

1.2.6? 疏散通道和消防車道阻塞自動預(yù)警

工業(yè)廠房為了便捷，常常將原料、器械等放置在疏散通道和消防車道之上，如果發(fā)生火情，將極大地阻礙人員疏散和消防車輛的行駛，造成不必要的損失和人員傷亡，貽誤火災(zāi)救援工作的關(guān)鍵時機(jī)。在廠房消防安全檢查系統(tǒng)架構(gòu)中通過圖形識別等手段，對疏散通道和消防車道通暢情況進(jìn)行分析，當(dāng)存在被阻塞隱患或發(fā)生阻塞問題時及時進(jìn)行預(yù)警，安排相關(guān)人員進(jìn)行處理。

1.2.7? 基于三維可視化的火災(zāi)監(jiān)測

利用廠房三維實景數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)的火焰、煙霧識別技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對廠房內(nèi)部突發(fā)火情進(jìn)行精準(zhǔn)定位，利用廠房內(nèi)部各處的無死角攝像頭對火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)計算，確定最佳的處理方法，為廠房消防應(yīng)急處理提供參考。三維可視化技術(shù)不僅能夠進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測，還能根據(jù)數(shù)據(jù)情況分析和優(yōu)化廠房布置，讓廠房結(jié)構(gòu)變得更加合理，保障廠房消防工作順利進(jìn)行。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1? 高分辨率在線無縫三維瀏覽技術(shù)

地理信息可視化平臺能夠滿足大規(guī)模三維空間數(shù)據(jù)存儲和管理、在線地圖服務(wù)、獲取數(shù)據(jù)可視化的三維建筑物、各種傳感器、消防系統(tǒng)以及其他要求[3]。由此本文選擇了Supermap 9D IServer用做系統(tǒng)的可視化平臺。從應(yīng)用角度來看，其具有以下優(yōu)點：一是大容量數(shù)據(jù)存儲能力，運(yùn)行性能好。順暢的在線三維可視化系統(tǒng)以確保用戶的使用體驗，通過Docker容器化技術(shù)實現(xiàn)GIS服務(wù)彈性伸縮和靈活配置。通過對系統(tǒng)的分層數(shù)據(jù)構(gòu)建三維體系對廠房進(jìn)行綜合管理，以期在較低的資源占用之下，獲得更高性能和運(yùn)行效率。而且與傳統(tǒng)平面消防檢查系統(tǒng)相比，三維可視化系統(tǒng)的空間分析性能有了大幅度的提升，而且隨著計算節(jié)點的增加而持續(xù)增大。二是能夠滿足多用戶訪問、操作需要，而且有著較高的運(yùn)行效率，能夠通過云服務(wù)器進(jìn)行分布式流數(shù)據(jù)處理。利用分布式架構(gòu)能夠把Oracle數(shù)據(jù)變成效率更高的空間數(shù)據(jù)庫，同時在此基礎(chǔ)上進(jìn)行管理和維護(hù)也更加便捷靈活，能夠有效提升廠房消防檢查系統(tǒng)的工作效果。使用Spark Streaming進(jìn)行處理之前，要將數(shù)據(jù)流進(jìn)行分片處理，根據(jù)時間間隔的不同劃分為更小的批處理任務(wù)。在面臨多用戶訪問操作需求時，使用開放式并發(fā)控制來適應(yīng)不同用戶的不同功能頁面的使用操作需求。三是能夠自由在二維/三維視圖間進(jìn)行切換。傳統(tǒng)的消防檢查系統(tǒng)往往是二維平面視圖，在過去廠房結(jié)構(gòu)簡單，平面化時是適用的，但隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提升，廠房在經(jīng)歷了多次改造、擴(kuò)建之后逐漸朝向復(fù)雜化、立體化方向發(fā)展，在火災(zāi)發(fā)生后，原有的二維平面視圖已經(jīng)不能滿足火情判斷、定位的需求，容易貽誤救火的時機(jī)。四是擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠適應(yīng)多種消防物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)。在現(xiàn)代消防安全管理過程中，離不開各項傳感設(shè)備的使用，如煙霧報警器、溫度感應(yīng)裝置等，在這些設(shè)備的檢查之下，大幅降低了人力資源成本，提升了火情發(fā)現(xiàn)效率。

2.2? SAAS模式的智慧消防系統(tǒng)技術(shù)

SAAS的全稱為Software-as-a-service，意為軟件即服務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用SAAS模式能夠?qū)崿F(xiàn)消防設(shè)施狀態(tài)信息的實時交互、智能集成、動態(tài)感知、自動推送等功能。結(jié)合云端數(shù)據(jù)庫構(gòu)建SAAS模式的智能消防檢查系統(tǒng)，以達(dá)到廠房消防數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及空間可視化管理。在廠房中各項消防設(shè)施的安裝使用均使用統(tǒng)一的二維編碼進(jìn)行管理，通過構(gòu)建對應(yīng)云數(shù)據(jù)庫的“一數(shù)一源”，做到險情發(fā)生時的精準(zhǔn)定位。同時利用KPI指標(biāo)和CAP預(yù)警機(jī)制實現(xiàn)及時高效預(yù)警。利用SAAS模式的智能消防檢查系統(tǒng)實時監(jiān)測建筑物消防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，收集異常預(yù)警信息，上傳到云端數(shù)據(jù)庫后進(jìn)行比對分析，快速鎖定火情發(fā)生位置，及時進(jìn)行警報預(yù)警，完成人員疏散。

2.3? 雙維度的三級報警技術(shù)

廠房消防檢查報警系統(tǒng)主要從兩個維度分為三級進(jìn)行（見圖1）：一級發(fā)送給廠房相關(guān)部門負(fù)責(zé)人員，二級發(fā)送給企業(yè)消防管理部門人員和廠房消防負(fù)責(zé)人員，三級發(fā)送給國家消防部門請求援助。

水壓大?。ㄋ畨呵€1）當(dāng)建筑或消防系統(tǒng)的管網(wǎng)水壓小于第一次報警電壓后，發(fā)出第一個報警信號。當(dāng)報警電壓低于二級時，發(fā)出二級短信報警；當(dāng)報警電壓低于三級時，發(fā)出三級短信報警，從而實現(xiàn)同一電壓維度的三級預(yù)警。

時間維度（水壓曲線2）當(dāng)建筑物或消防系統(tǒng)的管網(wǎng)水壓小于第一次預(yù)警水壓值后，發(fā)出第一次預(yù)警信號；當(dāng)氣旋數(shù)值持續(xù)大于24 h以后，進(jìn)行二次發(fā)送警報信號；當(dāng)氣旋數(shù)值保持在48 h以上后，發(fā)出三次短信警報，從而形成了時間維度的三次警報機(jī)制。

2.4? 傾斜攝影與多種數(shù)據(jù)相結(jié)合的精細(xì)化三維重建技術(shù)

將Context Capture軟件應(yīng)用于廠房三維模型建立的解決方案之中，將五鏡頭拍攝測量系統(tǒng)收集的傾斜數(shù)據(jù)重建為三維的真實數(shù)據(jù)。在實際的3D模型中，紋理扭曲、結(jié)構(gòu)扭曲、表面破碎等問題發(fā)生在數(shù)據(jù)收集不完整的區(qū)域。例如，低矮建筑物的一側(cè)、道路的兩側(cè)等。在實際的3D模型系統(tǒng)中，在便攜式數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像附近，圖像的平行移動，車輛移動測量系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)的點，通過3D激光掃描儀和收集的數(shù)據(jù)源的融合用于3D建模精細(xì)不完整的數(shù)據(jù)收集區(qū)域?？梢杂行Ы鉀Q單角度拍攝無法收集部分區(qū)域數(shù)據(jù)等問題。

3 結(jié)語

面對復(fù)雜的廠房結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的二維平面檢查系統(tǒng)研究不能滿足相關(guān)消防工作的需求，廠房消防安全檢查系統(tǒng)的改進(jìn)已經(jīng)勢在必行。利用3D可視化技術(shù)所建立的廠房消防安全檢查系統(tǒng)，能夠?qū)?fù)雜的廠房結(jié)構(gòu)立體呈現(xiàn)出來，為消防工作提供客觀真實的數(shù)據(jù)。同時利用消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，根據(jù)各類消防實時遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)險情并做出預(yù)警和處理。通過廠房消防安全檢查系統(tǒng)，在檢查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)安全隱患后能夠及時通知相關(guān)責(zé)任人消除隱患，有效降低火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險，最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。一旦廠房發(fā)生火災(zāi)，結(jié)合廠房內(nèi)消防檢查系統(tǒng)的三維可視化顯示，能夠通過云端計算尋找出最佳的疏散人員通道和消防救援路徑。利用廠房消防安全檢查系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)能夠為消防部門快速制定滅火計劃提供有力支持。還要加強(qiáng)消防宣傳，強(qiáng)化消防培訓(xùn)，提升員工消防意識及廠房消防安全管理硬件，雙管齊下才能有效保障廠房工作人員的生命安全，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，推動企業(yè)安全高速發(fā)展。

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Plant fire safety inspection system architecture and key fire prevention technology implementation

Liu Shanshan

（Dongying Municipal Fire and Rescue Brigade， Shandong Dongying 257000）

AbstraCt： With the continuous upgrading of industrial production technology， the scale and structure of industrial plants have been mostly transformed many times， becoming more complex and diverse， and the connection between various production workshops has become closer. In this environment， the original two-dimensional flat drawing design can no longer meet the needs of the current fire safety design of the plant. In order to ensure the safe production of enterprises， it is necessary to improve and optimize the structure of the fire safety inspection system of the plant. Through 3D visualization technology， we optimize the fire safety design of the plant， improve the efficiency and level of fire management of the production plant of the enterprise， enhance the fire emergency ability of the enterprise， and ensure the safe and efficient production of the enterprise.

Keywords： industrial plant; fire inspection; three-dimensional visualization; fire prevention technology