基于物聯網的消防安全員輔助數據采集系統

摘 要：為了提高對消防安全員的保障效果，文中將物聯網技術應用到消防滅火救援領域，設計了輔助數據采集系統。該系統利用傳感器技術采集消防員的生理狀態信息及災情信息，通過RFID識別技術識別并自動記錄消防員的身份崗位類別、進出時間、數量。消防安全員可以根據其反饋結果，及時做出對突發災情、緊急避險、換人、換裝備的科學判斷，可有效解決消防員在危險區段所面臨的人身安全、數據信息采集不足等問題。

關鍵詞：消防；安全員；物聯網；數據采集

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）02-00-02

0 引 言

隨著我國國民經濟的快速發展，高層建筑、地下工程、石油化工企業、公眾聚集場所與日俱增。然而，油品、燃氣、毒氣泄漏爆炸，隧道、地鐵坍塌等災害隱患也不斷增加。突發性強、處置過程復雜、危害巨大、防治困難的大型災害時有發生。公安消防部隊的職責逐步擴大，消防隊員所承擔的職業安全風險也在不斷升高。由于消防現場環境復雜，人員分散，一旦消防員受傷未被及時發現就可能出現生命危險。消防員因搜救冒險進入危險區段的群眾而遇難的悲劇時有發生。

1 消防安全員輔助數據采集系統設計

1.1 消防安全員信息采集現狀

消防安全員的職責是對危險區段、部位進行實時監測，確定安全防護等級，落實作戰行動的安全保障，檢查參戰人員的安全防護器材；記錄進入危險區域的作業人員數量、時間等，保持不間斷的聯系，了解現場安全狀況和參戰人員的體力、健康情況，準確判斷突發險情，及時向指揮員提出緊急撤離和人員替換的建議；協助指揮員確定緊急撤離路線，并通知進入危險區的所有人員。根據指揮員下達的緊急撤離命令，利用長鳴警報、連續急閃強光、通信擴音器材等方式及時、準確地發出信號，并及時清點核查人員[1]。

基層中隊消防安全員均采用人工記錄的方式進行信息采集，針對復雜的現場情況，容易出現人為錯記或誤記等問題；且基層中隊配備的是非智能空氣呼吸器，使用時間不到30min，在高溫、黑暗、濃煙等環境下如果不能及時更換，就會對消防員的生命安全造成威脅；消防安全員判斷爆炸等突發險情基本依靠經驗，如依據現場建筑結構、材料、煙霧顏色、聲音、光線、燃燒時間等。利用現代科技定量地輔助消防安全員工作對保障消防員安全非常重要，且已成為當前面臨的重要問題。

1.2 物聯網技術在消防滅火救援方面的應用現狀

物聯網圍繞事物的信息屬性進行采集、傳輸、處理和應用。物聯網的核心在于物與物、人與人以及人與物之間的信息交互，其基本特征可簡要概括為信息全面感知、可靠傳送和高效利用[2]。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算廣泛應用于網絡融合中，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮[3]。

物聯網技術在消防方面更多地被應用于防災減災和室內定位方面，在現場處置方面的應用還處在研究階段。湖南省地方標準《消防安全物聯網系統技術標準》采用適當的信息安全保障機制，可提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面等管理和服務功能[4]。由于愿意出錢購買水壓等傳感器節點、通信終端的單位不多，產品價格較高，導致推廣效果不好；室內定位更多地依賴于之前繪制的現場電子地圖，需提前布置數據節點，否則誤差太大，嚴重影響使用效果，而愿意出錢布置數據節點、繪制電子地圖的單位也很少，推廣效果亦不理想。

1.3 消防安全員輔助數據采集系統設計

物聯網不僅可以為災害現場處置提供技術支撐，還能為其提供新的方法和思路[5]。二者的結合必將對提高災害現場處置的效能產生深遠影響，甚至會帶來革命性的變化[2]。基于物聯網的災害現場信息采集及處理技術在滅火救援過程中的應用必將越來越廣泛。

消防安全員輔助數據采集系統設計思路如圖1所示。傳感器（sensor）是能夠感受被測量目標，并按照一定規律將其轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成[2]。利用傳感器進行現場信息采集是該系統的重要程序。涉及危險區段的人員信息采集主要包括進入現場實施內攻、救援或偵察任務人員的身份崗位類別、進入時間、數量、生理狀態信息等。災害現場的災情信息采集需求指災情起源、現狀和發展趨勢等信息。

2 消防安全員輔助數據采集系統實現

2.1 無線通信

對于災害現場，傳統通信線路已被破壞，為了實現正常通信，需要通過現場設備搭建通信網絡來進行數據通信。基于物聯網的消防安全員輔助數據采集系統包括一個主系統和多個子系統。所有子系統采集的相關信息通過自組網無線通信的方式發送到主系統。

為了獲取災害現場的災情情況及消防員生理狀態等相關信息，子系統設備采用集成化可穿戴產品。其中傳感數據采集及無線數據收發部分采用背包穿戴方式，數據實時顯示及告警部分為手腕穿戴方式。

消防安全員攜帶該系統的主系統在危險區段入口處，系統可自動識別實施內攻、搜救和災情偵查的消防員身份崗位類別、進出時間、數量。消防員穿戴數據采集子系統進入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險災害事故現場后，子系統采集消防員生理狀態信息及災情信息并進行處理和反饋。主系統在對數據進行存儲及分析處理后可實時顯示數據分析結果并對重要信息突出顯示，警告或危險信息可自動實時彈出。安全員可通過該系統向消防員個人或整體發出撤退或其他命令。

2.2 RFID身份識別

利用RFID開發設備在標簽內提前寫入身份崗位信息，閱讀器采集該信息時，及時記錄時間、數量等。消防員進入危險區段進行搜救、搶險等工作時攜帶了各種滅火救援器材，由于時間緊迫，無暇顧及其他情況，而基于RFID的識別技術通過“盲選”的“握手”方式很好地解決了該問題[5]。消防安全員還要檢查個人防護裝備，利用RFID識別技術識別出入危險區段的消防員的身份崗位、時間及數量，代替了人工記錄，提升了速度與準確度，大大減少了工作量。endprint

2.3 傳感器數據采集功能

利用傳感器技術采集消防員的生理狀態[6]指標有助于消防安全員及時掌握消防員的身體狀況。利用傳感器采集災害現場的災情信息[7，8]，指導消防員開關空氣呼吸器，延長供氣時間，輔助消防安全員判斷突發災情出現的時機，落實好安全防護工作。災情信息主要包括環境溫濕度、二氧化碳含量、心率與脈搏[9]、煙霧含量、環境氣壓、有毒氣體濃度、燃爆危險等。系統實測溫度與煙霧濃度如圖2、圖3所示，誤差較小，可完全滿足輔助安全員采集現場數據的要求。利用傳感器進行現場信息采集彌補了現場數據采集的不足與消防安全員人工判斷突發災情征兆的不足。

3 結 語

消防安全員輔助數據采集系統便于攜帶，配備到消防中隊對減少國家財產損失和減少滅火救援現場的人員傷亡比例有著重要作用[10]。它能大大提高消防部隊撲滅特大惡性火災的實戰能力，是現代科技手段在消防領域的新的應用，具有極高的實用價值和市場前景。

參考文獻

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[10]王慶輝，金燁，魏立峰，等.無線消防救援信息采集與監測系統[J].自動化儀表，2014，35（5）：26-29.endprint