AI賦能城市智能消防安全體系建設研究

摘要：近年來，城市化和工業(yè)化快速發(fā)展，傳統(tǒng)消防管理模式存在數(shù)據(jù)采集不全、質(zhì)量不高、分析不夠等問題，難以滿足現(xiàn)代城市消防安全的需求。因此，構建一套科學、合理且高效的城市消防安全體系，已成為保障城市安全的重要任務。深入探討人工智能（AI）技術在城市智能消防安全體系建設中的應用，全面分析從數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)平臺建設到業(yè)務應用的各個環(huán)節(jié)，旨在為城市消防安全提供創(chuàng)新性的解決方案。

關鍵詞：人工智能；城市消防安全；智慧消防

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）11-0091-03

近年來，城市功能化建筑規(guī)模與區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集度持續(xù)提高，各類新型建筑不斷涌現(xiàn)。然而，這些新型建筑在提升城市功能的同時，也帶來了更為復雜的消防安全隱患。據(jù)統(tǒng)計，2023年全國共發(fā)生城鄉(xiāng)火災87.8萬起[1]，傳統(tǒng)的消防管理模式已難以滿足現(xiàn)代城市消防安全的需求，亟需引入新的技術手段來提升城市消防安全水平。

人工智能（AI）技術，特別是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的快速發(fā)展，為城市智能消防安全體系建設提供了強大的技術支持。本文將從數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)平臺建設以及業(yè)務應用三個方面，探討AI技術如何賦能城市智能消防安全體系建設。

1 行業(yè)背景與問題挑戰(zhàn)

1.1" 行業(yè)背景

隨著城市功能化建筑規(guī)模的提升和區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集度的增強，大型商業(yè)與交通樞紐綜合體、高層乃至超高層建筑、規(guī)?；叵驴臻g建筑，以及多功能復合結構的新型建筑的數(shù)量不斷增多。以北京首都國際機場T3航站樓為例，其總建筑面積接近100萬m2，成為標志性建筑之一。這些新型建筑在增強城市功能的同時，也帶來了更為復雜多變的消防安全風險[2]。

1.2" 面臨的挑戰(zhàn)

當前，城市消防安全體系在建設和運行過程中面臨著一些挑戰(zhàn)，主要包括以下幾個方面：

第一，基礎數(shù)據(jù)采集不全、質(zhì)量不高、分析不夠。傳統(tǒng)的城市基礎數(shù)據(jù)各系統(tǒng)分散獨立，形成了信息孤島現(xiàn)象，導致大量數(shù)據(jù)被孤立儲存在不同的業(yè)務處理系統(tǒng)中，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效共享和利用。系統(tǒng)僅能收集到有限的傳感器數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)錄入手段較為單一，導致數(shù)據(jù)采集不全，難以提供全面、準確的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)規(guī)范性不足、不一致的問題較為嚴重，一個數(shù)據(jù)存在多個版本，基礎數(shù)據(jù)維護較為困難，難以提供可靠和有效數(shù)據(jù)以供分析整合。數(shù)據(jù)跨網(wǎng)交互受限，難以獲取社會資源，缺乏明確的數(shù)據(jù)認責，對價值信息的挖掘和顯示不足；此外，數(shù)據(jù)管理整合不夠全面，數(shù)據(jù)之間缺乏關聯(lián)與比對分析，難以實現(xiàn)高效的計算分析。

第二，城市火災風險復雜多變、防控體系尚未成熟、應用不足。城市經(jīng)濟快速發(fā)展，對火災防控、災害事故救援帶來新的壓力，傳統(tǒng)場所和新業(yè)態(tài)不斷積累新風險，并與城市安全風險交織疊加，消防安全風險隱患逐漸凸顯。當前基于大數(shù)據(jù)平臺的火災風險態(tài)勢分析、日常防火巡查、火災隱患排查、火災預警、火災應急處置等均缺乏高效的智能應用，難以有效應對復雜多變的火災風險。傳統(tǒng)的消防管理模式主要依賴于人工巡查和實地檢查，效率低下且主觀性強，難以滿足現(xiàn)代城市消防安全的需求。

2 基于人工智能的城市消防安全體系構建

為解決上述問題，本文提出基于人工智能的城市消防安全體系構建，主要包括數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)平臺建設以及業(yè)務應用三個方面。

2.1" 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是城市智能消防安全系統(tǒng)正常運行的基礎，也是連接設備實際運行狀態(tài)與管理決策的橋梁。傳統(tǒng)的消防數(shù)據(jù)主要來源于四個方面：傳統(tǒng)結構化業(yè)務、機器和傳感數(shù)據(jù)、視頻等非結構化數(shù)據(jù)以及時空數(shù)據(jù)。然而，這些傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方式主要依賴人工操作，數(shù)據(jù)搜集過程主觀性強，難以滿足現(xiàn)代消防安全管理對快速響應和高效處理的需求[3]。

因此，亟需引入基于人工智能的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術手段來改進和完善消防數(shù)據(jù)采集方式?；谌斯ぶ悄艿南罃?shù)據(jù)采集技術主要包括以下幾個方面：

第一，建立數(shù)字化檔案。對于每一臺消防設備，無論是火災報警器、滅火系統(tǒng)還是疏散指示標志，都需要記錄其基礎信息，如型號、規(guī)格、安裝位置等，并建立詳盡的數(shù)字化檔案。此外，這些檔案還需要實時更新設備的運行狀態(tài)、使用頻率、故障記錄等動態(tài)數(shù)據(jù)，以反映設備的實際使用情況。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用可以極大提升數(shù)據(jù)采集的效率和準確性，通過部署各類傳感器、RFID標簽等設備，可以實時、準確地采集消防設施的運行狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)以及人員活動等多維度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)即時傳輸至數(shù)據(jù)中心。

第二，建立跟蹤監(jiān)管體系。在設備出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠自動記錄故障的發(fā)現(xiàn)時間、報告人、處理過程以及驗證結果等關鍵信息，形成完整的故障排除流程記錄。通過分析這些記錄，可以了解設備的常見故障類型、處理方法和處理時間，從而優(yōu)化維護流程，提高故障處理效率。

第三，實現(xiàn)消防設備全生命周期管理。消防數(shù)據(jù)采集不僅涉及對設備狀態(tài)的實時監(jiān)控，更是對設備全生命周期管理的深度參與和全面優(yōu)化。通過數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)設備運行中的潛在規(guī)律，預測設備故障的發(fā)生趨勢，從而制定更加科學合理的維護計劃。數(shù)據(jù)采集為消防安全管理提供了決策支持，如評估建筑消防設施的整體性能、優(yōu)化消防設備配置等。

2.2" 基于人工智能的大數(shù)據(jù)平臺建設

大數(shù)據(jù)平臺建設是基于優(yōu)質(zhì)可靠的基礎上，對數(shù)據(jù)進行整合和分析。傳統(tǒng)消防管理中，消防數(shù)據(jù)往往分散在各個系統(tǒng)中，形成了數(shù)據(jù)孤島，導致數(shù)據(jù)資源無法得到有效利用。此外，紙質(zhì)記錄作為重要的信息載體，不僅占用了大量的物理空間，還增加了查找和檢索信息的難度。

消防大數(shù)據(jù)平臺建設旨在將各類消防相關數(shù)據(jù)進行匯聚與整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)資源的利用效率。消防大數(shù)據(jù)平臺作為智慧城市建設的關鍵組成部分，集成了數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、分析及可視化展示功能的綜合性系統(tǒng)。該平臺通過匯集物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、各類應用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及公眾通過隱患上報系統(tǒng)提交的信息等，經(jīng)過篩選、整合后送入數(shù)據(jù)分析模塊進行深度挖掘，為消防工作提供精準、科學的決策支持[4]。

消防大數(shù)據(jù)平臺的表現(xiàn)形式主要包括數(shù)據(jù)大屏和地理信息系統(tǒng)（GIS）對接。通過數(shù)據(jù)大屏，各類火災報警、故障報警信息會被清晰標注，消防設備的具體位置也會以直觀的方式呈現(xiàn)出來。與GIS系統(tǒng)的無縫對接，使得指揮人員能夠迅速掌握火場周邊的地理環(huán)境，為制定滅火救援方案提供有力支持。

在核心功能方面，消防大數(shù)據(jù)平臺在火災預防、應急響應以及資源優(yōu)化等方面發(fā)揮了重要作用。通過歷史數(shù)據(jù)分析，平臺能夠發(fā)現(xiàn)火災發(fā)生的規(guī)律與趨勢，為制定針對性的預防措施提供依據(jù)；在應急響應方面，平臺能夠?qū)崟r跟蹤火場動態(tài)，為指揮人員提供準確的現(xiàn)場信息，助力他們做出快速、有效的決策；在資源優(yōu)化方面，平臺能夠根據(jù)火災的實際情況，智能調(diào)度消防資源，確保資源得到合理應用。

2.3" 數(shù)據(jù)應用

基于人工智能和大數(shù)據(jù)技術的消防數(shù)據(jù)應用，為城市消防安全提供了全方位、智能化的支持。主要包括以下幾個方面：

2.3.1" 綜合態(tài)勢感知：全局監(jiān)控與風險預警機制

通過物聯(lián)網(wǎng)與消防大數(shù)據(jù)分析技術的深度融合，構建了一種全局監(jiān)控與風險預警模式。該模式將消防設施的狀態(tài)、重點部位的監(jiān)控、火災事故的記錄等數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)緊密關聯(lián)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可視化。通過大屏展示，決策者可以一目了然地掌握整體態(tài)勢，包括各區(qū)域的消防安全狀況、火災風險水平、消防設施分布等。消防大數(shù)據(jù)分析技術具有強大的風險預警與評估功能，能夠自動識別潛在的消防隱患，并預測火災發(fā)生的可能性，及時通知相關人員進行處理，有效防止火災事故的發(fā)生[5]。

2.3.2" 火災預防：智能化防控體系

傳統(tǒng)的消防巡查方式往往依賴于人工，效率低且容易出現(xiàn)遺漏和疏忽，而消防大數(shù)據(jù)分析技術通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，為火災預防提供了有力的科技支撐。內(nèi)置的智能巡查系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的人工巡查模式，實現(xiàn)了巡查內(nèi)容的全面覆蓋和巡查頻次的嚴格把控。系統(tǒng)預設了巡查模板和智能巡查芯片技術，能夠自動提醒巡查人員按時按質(zhì)完成巡查任務，并實時記錄巡查痕跡。通過對歷史災情分布與水源等消防設施布局進行對比分析，能夠迅速找出消防盲點區(qū)域，并采取相應的措施進行改進，從而降低火災發(fā)生的概率。

2.3.3" 實戰(zhàn)指揮：高效的滅火救援體系

在火災發(fā)生時，大數(shù)據(jù)分析技術能夠為消防實戰(zhàn)指揮提供有力的技術支撐。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，消防隊員可以實時采集火災現(xiàn)場內(nèi)的各項數(shù)據(jù)，并進行快速處理和分析?，F(xiàn)場指戰(zhàn)員能夠根據(jù)火勢的蔓延情況，精準制定滅火方案。此外，大數(shù)據(jù)分析技術還可以提高跨部門協(xié)同作戰(zhàn)的效率。通過構建暢通的信息共享和通信機制，提高整體的應急響應能力。

2.3.4" 隊伍管理：消防隊伍整體素質(zhì)的提升

消防大數(shù)據(jù)分析技術在隊伍管理方面也發(fā)揮了重要作用。通過建立完善的人員信息管理系統(tǒng)，包括消防人員的基本信息、培訓記錄、考核成績等數(shù)據(jù)，為消防部門提供全面的人員數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)能夠根據(jù)消防人員的實際情況，制定個性化的訓練計劃和考核標準，提高訓練的科學性和針對性。同時，該系統(tǒng)還可以應用到消防人員的績效管理領域。通過數(shù)據(jù)分析，客觀、公正地對消防人員的工作表現(xiàn)進行評價，為后續(xù)人員晉升、獎勵、評優(yōu)評先乃至后續(xù)的訓練計劃提供依據(jù)。此外，消防大數(shù)據(jù)分析技術還可以在人員心理健康管理中發(fā)揮重要作用。通過調(diào)查問卷、任務跟蹤等方式實時對消防救援人員的心理情況進行監(jiān)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)、快速干預，可以有效保障消防人員的心理健康，加強隊伍的戰(zhàn)斗力。

2.3.5" 公眾服務：消防安全意識的提升

消防大數(shù)據(jù)分析技術在消防安全宣傳及公眾監(jiān)督上具有極大的潛力。通過消防安全平臺中內(nèi)置的在線宣傳和推送功能，人們可以自主學習消防安全知識，潛移默化地增強公眾的消防安全意識。不僅可以學習預防火災、撲滅初期火災等消防安全知識，還可以舉報消防違規(guī)行為，積極參與消防安全監(jiān)督工作。在火災發(fā)生時，平臺還可以通過手機通知等方式及時向公眾發(fā)送疏散信息，進一步保障人民的生命財產(chǎn)安全。

3 結束語

本文對人工智能技術在城市智能消防安全體系構建中的應用進行了探討，該技術綜合數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)平臺建設及業(yè)務應用等多個方面，集成了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術，形成一套智慧消防解決方案。這一體系實現(xiàn)了消防數(shù)據(jù)的智能采集、有效整合和深度應用，為城市消防安全提供了有力的支撐。隨著人工智能技術的不斷發(fā)展與廣泛應用，城市智能消防安全體系將不斷優(yōu)化、升級，通過擴大數(shù)據(jù)采集范圍、提高數(shù)據(jù)采集的精準度，以及提升大數(shù)據(jù)平臺性能，進一步提高數(shù)據(jù)分析的效率。同時，通過積極探索智能火災風險評估模型、滅火救援智能化指揮系統(tǒng)等創(chuàng)新應用，將進一步完善城市消防安全管理體系。

參考文獻

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[2]顧夢嬌，那孜古力·斯拉木，鐘青陽，等.面向智慧消防的數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術，2023，19（34）：66-70.

[3]湯華清.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市消防安全管理監(jiān)測平臺[J].消防科學與技術，2019，38（7）：1031-1034.

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