物聯網技術在南水北調中線工程消防系統中的應用

胡方田，章 程

（南水北調中線干線工程建設管理局天津分局，天津300393）

消防安全是國民經濟和社會發展的重要組成部分，關系人民群眾安居樂業，關系改革發展穩定大局，涉及全社會的安全和利益，是構建社會主義和諧社會的重要保障。先進的消防系統是消防安全的重要保障。南水北調中線干線工程為線性工程，總長1 432 km，跨越4個省市，人員多，設備雜，管理難度大，使用物聯網技術可以降低管理難度，減少消防事故，提高消防運轉效率。天津管理處作為南水北調中線天津干線工程的終點，擔負著向天津市人民供水的重任。先進的消防系統，對于保障工程穩定運行具有重大的意義。

1 天津管理處場區消防設施簡介

南水北調中線建管局天津管理處辦公樓位于天津市西青區中北鎮阜錦道與外環西路交口，建筑物類別為公共建筑，建筑地上三層，高度為13.95 m，總建筑面積為923.6 m2，耐火等級為二級，樓內設有自動化機房及中控室。管理處場區與外環河出口閘共用，場區內設有外環河水質自動監測站、啟閉機室等重要設備間。

天津管理處場區內消防系統主要包含火災自動報警系統、氣體（七氟丙烷）滅火系統、消防聯網系統、各類滅火器具等（見下頁圖1）。

1.1 火災自動報警系統

火災自動報警系統是一種設置在建（構）筑物中，用以實現早期探測和報警、向各類消防設備發出控制信號，進而實現預定消防功能的一種自動消防設施。天津管理處火災自動報警系統主要由火災探測報警系統、消防聯動控制系統、可燃氣體探測報警系統等組成。

1.1.1 火災探測報警系統

（1）點型光電式感煙探測器：用于探測產生可見煙霧的火災，基本覆蓋全部設備間及辦公室。

（2）感溫探測器：用于探測產生大量熱量的火災。布置在廚房、自動化機房、電力電池室內。

（3）手動報警按鈕：用于現場人工報警，布置在辦公樓逃生通道及外環河出口閘啟閉機室。

（4）火災報警控制器：火災報警控制器是火災自動報警系統的心臟，用于向探測器供電，接收探測器報警信號，啟動相關聯動設備等，布置在辦公樓一層司機班。

（5）聲光報警器：聲光報警器在火災時同時發出聲、光兩種報警信號，提醒人員避難逃生，布置在辦公樓逃生通道和自動化機房。

1.1.2 消防聯動控制系統

天津管理處的消防聯動控制系統主要包括自動化機房、電力電池室的消防切非，避免火災時電氣線路對逃生和救火人員造成傷害。

圖1 天津管理處消防系統簡介

1.1.3 可燃氣體探測報警系統

天津管理處的可燃氣體探測報警系統由可燃氣體報警控制器和可燃氣體探測器組成，用于監測廚房天然氣是否泄漏。

1.2 氣體滅火系統

天津管理處氣體滅火系統使用的滅火劑為七氟丙烷，布置在辦公樓自動化機房和電力電池室，具有滅火能力強、滅火劑性能穩定的特點，但七氟丙烷及其分解產物對人有毒性危害，應引起重視。

1.3 消防聯網系統

消防聯網系統是結合當代最先進的火災報警技術、信息通信及網絡技術、計算機控制技術和多媒體顯示技術、通過公用（單位）電話網絡、局域/廣域網絡、無線GPRS/CDMA網絡等多種傳輸方式，實時采集監控現場的各類報警信號、故障信號、圖像信息，并及時可靠地將上述信息傳送到遠程的報警檢測中心系統。天津管理處的消防聯網系統采用內網傳輸，實時將火警信息傳遞到中控室消防聯網終端。

1.4 滅火器

滅火器是常見的防火設施之一，天津管理處配置的滅火器幾乎覆蓋了整個園區，主要以干粉滅火器為主，同時為水質自動監測站等容易發生電氣火災的重要設備間配置了二氧化碳滅火器。

2 天津管理處消防現狀分析

天津管理處的消防設備設施基本齊全、安全可靠、覆蓋面廣，各消防系統相輔相成，共同協作，基本能應對各種情況的火災。主要體現在：

（1）初期火災及時發現。火災初期階段，一般燃燒面積小，火勢較弱，是滅火的最有利時機，因此盡早發現苗頭對于撲救火災非常重要。天津管理處以火災自動報警系統為核心，實時探測轄區內各房間的早期火災，并通過消防聯網系統，及時將火情信息傳遞至24 h有人值班的中控室消防聯網終端，確保第一時間發現火災。

（2）關鍵部位重點防護。管理處機房、電力電池室內設備貴重，作用重大，是保障平穩調度輸水的重要部位。管理處在這些重要部位布置了氣體滅火系統，重點防護。當感煙傳感器和感溫傳感器同時探測到火警信號時，聲光報警器發出火警信號，七氟丙烷氣體在30 s后自動噴出，為工作人員撤離留出足夠的時間，在保障設備安全、高效滅火的同時，也保障了工作人員的生命安全。火災熄滅后，通過手動啟動風機的方式，及時將有毒氣體排出設備間。

（3）滅火工具配置針對性強。所有工作人員房間內均配置有滅火器或其他消防工具，根據可能發生火災的性質不同，配置了不同種類的滅火器，做到了物盡其用。比如自動化機房和水質監測站設備貴重且容易發生電器火災，管理處為其配置了對設備損害較小的二氧化碳滅火器；柴油發電機容易發生柴油燃燒的液體火災，管理處在其附近配置了消防沙箱和消防鏟。

雖然天津管理處消防系統功能基本齊全，由于建成已久，從發展的眼光來看，也存在一定不足：

（1）火災探測器眾多，但大部分都獨立發揮作用，效率低下；

（2）監控系統獨立于消防系統之外，火災時如需調用監控，消防管理人員需操作兩套甚至數套系統；

（3）依靠值班人員撥打“119”火災報警電話，如遇突發狀況，人工報警可能延誤最佳滅火時機；

（4）出口閘前池雖然能為消防車提供水源，但是具體具備多少消防水量很難測算；

（5）消防設備種類繁雜，數量繁多，維護檢修工作繁瑣，難度大。

針對以上天津管理處消防系統存在的不足，應用物聯網技術就可以輕松解決這些問題。

3 物聯網技術簡介

眾所周知，物聯網技術在當今社會中發揮著越來越重要的作用，這是因為其具有實時監控、實時跟蹤、實時反饋的功能，給人們的生活帶來了極大的便利。如今物聯網技術已經在越來越多的領域散發著光和熱，如消防領域也開始在各個環節使用物聯網技術，并且已經取得了很好的成效，一定程度上提高了消防工作的效率，保護人們的生命安全和財產安全，為和諧社會的建設做出了貢獻。在消防安全領域，使用物聯網技術可以實現對資源以及人員的動態監控，由監控信息通過互聯網傳達調動指令。

3.1 物聯網的概念

物聯網（Internet of Things）是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。所謂物聯網，顧名思義就是“物物相連的互聯網”，即把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來，進行信息交換，以實現智能化識別和管理。在我國，其主流定義為：通過射頻識別、紅外傳感器等感知設備，依據網絡協議把物體與網絡連接，進行數據交換，以實現對物體智能化管理的一種網絡。

3.2 消防物聯網的優點

消防物聯網是通過物聯網技術將建筑內所有消防設施進行統一管理，在消防報警主機聯網的基礎上，應用LORA、NB-IOT、NFC、二維碼等物聯網技術，將滅火救援設備都進行實時狀態監測；并將安防系統的攝像機、門禁、人員定位的技術都進行系統集成管理，在有火警發生時，做到指揮救援“一張圖”管理。

消防物聯網技術對于目前消防管理和運維人員流動性強、技術能力較弱的現實情況，有很大的改進效果；如：某單位新更換了主管安全領導，對種類、數量繁多的消防設備很難短時間內搞清楚，通過消防物聯網平臺，就可以直觀了解到本單位消防安全管理設備的分布位置、實時狀態和日常管理情況，以及各系統維保公司資質、人員、全年維保計劃等現狀。

3.3 消防物聯網關鍵技術

3.3.1 網絡通信

智能硬件與電子產品的最大區別，就是智能硬件可以連接網絡。要連接網絡，就要用到網絡通信模塊與網絡通信協議—TCP/IP。TCP/IP是一項技術的總稱，主要包含TCP、UDP兩種協議，位于網絡通信分層模型的傳輸層，由操作系統管理。物聯網技術中對信息的采集和傳遞，都是依靠這項技術實現的，可以說這是物聯網最基礎和最關鍵的環節。天津管理處的網絡由外網、內網、專網三種網絡組成，為物聯網技術的引入提供了條件。

3.3.2 無線傳感技術

無線傳感技術需要無線傳感網絡的支持，無線傳感網絡也就是無線自組網，仍然屬于通信領域，其中最典型的技術之一是ZigBee。它不需要用戶輸入用戶名和密碼可以直接連接到最近的自組網設備，然后讓自組網設備也可以作為中間節點，讓下一級設備連接。網關一般是無線自組網數據匯聚的地方。而無線自組網也不是一個單獨的開發過程，需要結合單片機或嵌入式開發。

4 物聯網技術在消防中應用

4.1 在防火中的應用

雖然天津管理處的建筑物中都設有感煙探測器、感溫探測器、可燃氣體探測器等探測設備，但是由于整個消防設備數量繁多，種類繁雜等原因往往使得火災發生時不能有效的發揮這些消防設備的功用。將物聯網技術應用在消防設備中，將會使得這種狀況得到大大的改善。比如在走廊里配置的感煙探測器由火災自動報警主機控制，在機房內的感溫探測器和感煙探測器由氣體滅火控制盤控制，各套系統只能通過自己的探測器傳遞數據，效率十分低下。如果將探測器接入物聯網，那么各套系統都可以享有所有傳感器探測到的數據，建筑物內多個探測器將會建立起來一個動態、立體的防火數據庫，為消防人員提供了一個動態的、能夠完全掌握整個建筑物消防信息的體系。當發生火災時，消防人員通過電腦，甚至手機就能很快知道起火的位置、火勢大小和傳播速度，從而迅速的制定合理的滅火、疏散方案。

4.2 在滅火中的應用

在物聯網技術的控制下，滅火裝備將會處在一個實時的、動態的監控狀態下。管理處可以將監控攝像頭也接入物聯網，通過消防系統可以對報警探測器附近的攝像頭進行控制，尋找火災發生的具體地點，同時更直觀的了解火場實時的情況。

火災探測器接入物聯網以后，地方消防部門也可以第一時間通過網絡了解到火警情況，而無需管理處人員電話報警，從而為滅火節約寶貴時間。

4.3 在水源管理中的應用

天津管理處可以將出口閘水位計和流量計接入物聯網，消防系統通過水位計和流量計提供的數據可以測算出出口閘前池能夠提供多少消防水量。當火災發生時，這些將會為消防員提供及時準確的水源信息。

4.4 在消防裝備中的應用

天津管理處可以在器材中植入智能芯片，芯片中包括有該器材的生產日期、使用期限、使用范圍和使用方法等。當管理人員需要檢查這種消防器材的時候，只需要通過終端設備對智能芯片進行掃描，芯片將自動記錄巡檢時間。這項措施將大大提高消防設備巡檢效率，而且生成電子檔案便于長期保存。

綜上，引入物聯網以后的天津管理處消防系統如圖2所示。

圖2 引入物聯網后的天津管理處消防系統

5 總結

物聯網技術在南水北調中線工程天津管理處的防火、滅火、水源管理和消防裝備管理工作上都發揮了重要的作用，大大提高了管理處消防工作的效率。隨著科學技術的發展，構建信息化社會的日趨進步，南水北調工程借助于物聯網技術，結合其他先進技術，使工程消防安全朝著現代化、智能化的方向逐步完善。