物聯網技術在智慧消防建設中的應用

戴 萌

（北京市海淀區消防救援支隊 北京 100085）

1 引言

物聯網是基于互聯網而發展起來的新一代信息技術，是信息時代發展的重要產物[1]。如今物聯網技術在我國眾多行業中逐漸得到廣泛的應用。隨著我國城市建設進程的加快，日益增多的建筑物與復雜的建筑環境使得消防安全面臨著非常嚴峻的態勢[2]。物聯網技術的出現為城市消防工作提供了新的契機。將物聯網技術應用于消防安全工作中，可自動識別危險源、及時報警火災、實時監控消防設施裝備、有效利用消防數據等，確保決策的科學性、指揮的精準性以及救援的高效性，從而為人們的生命財產安全提供必要保障。

2 物聯網技術概述

物聯網技術被人們稱為信息科技的第三次革命。物聯網技術將互聯網技術作為核心和重要基礎，并融入了射頻識別技術、無線通信技術、傳感器網絡技術等多種信息技術，可以對信息進行自動的收集獲取，增強了信息傳遞的高效性。物聯網技術是根據約定的協議，借助信息傳感設備實現任何物體與網絡的連接，使各物體之間能無障礙地進行信息交互，進而對物體的動態進行智能化識別、跟蹤、監測，以便人們更好地掌握物體運行情況，同時進行綜合化管理的技術。

3 智慧消防概述

社會的發展與科學技術的進步使得以往的消防工作模式落后，對消防事業的發展形成制約。消防建設需要現代科學技術的支持。面對城市消防安全所提出的相關要求，如自動化的火災防控、智能化的滅火工作指揮、精細化的消防管理等，再加上消防科技的不斷發展，智慧消防便產生了。智慧消防作為一種全新的消防工作模式，能更好地解決消防安全問題，是現代消防體系的進一步升級，在防火滅火方面具有明顯的效果，能有效促進消防安全工作效率的提升[3]。智慧消防是指借助物聯網技術、虛擬現實技術、人工智能技術等最新技術，配合云計算、大數據平臺的運算進行火警智能研判，提升信息數據的傳遞效率與利用率，形成火災監控并做出及時有效的處理，實現消防智能化，從而增強火災防控、應急救援能力，大大降低火災發生率。下面將以基于物聯網的城市智慧消防遠程監控系統架構為例進行分析介紹。

4 基于物聯網的城市智慧消防遠程監控系統架構

基于物聯網的城市智慧消防遠程監控系統的整體結構分為三層，即系統感知層、網絡傳輸層與用戶應用層。系統感知層的關鍵點是傳感器檢測，網絡傳輸層的關鍵點是無線傳輸網絡、控制網關節點、服務器搭建，用戶應用層的關鍵點是數據庫處理與用戶交互設計。只有處理好這三個環節，才能實現物聯網技術與城市智慧消防遠程監控的有機結合。

（1）系統感知層。系統感知層是物聯網用來識別物體、采集信息重要的基礎能力層。其是由多種傳感器或者進行信息采集的感知終端組成的，是物聯網的最基本部分也是核心部分，作用在于識別物體與采集信息。主要運用的技術有射頻技術、無線網絡組網技術以及新型傳感技術等。對于接入物聯網中的感知層由基本感應元器件，比如RFID標簽和讀寫器、監控攝像頭、GPS定位設備、二維碼識讀器，還有各類傳感器等元器件再通過感應器組成網絡。比如一般系統感知層需要建立一個射頻識別系統，該識別系統由電子標簽、讀寫器以及中間信息系統三部分組成。電子標簽可以安裝在物品的表面或者內嵌在物品內層，標簽內存儲著物品的基本信息，以便于被物聯網設備識別；讀寫器有三個作用，一是讀取電子標簽中有關待識別物品的信息，二是修改電子標簽中待識別物品的信息，三是將所獲取的物品信息傳輸到中央信息系統中進行處理；中央信息系統的作用是分析和管理讀寫器從電子標簽中讀取的數據信息。

（2）網絡傳輸層。網絡傳輸層是連接系統感知層與用戶應用層的橋梁和紐帶。網絡傳輸的方式多樣，有有線傳輸以及Zigbee、WIFI、NB-IoT、LoRa、4G等無線傳輸方式，考慮到建設成本、部署方式、產業規模以及實際應用效果等，可以采用NB-IoT技術方式，將建筑物內外的各種消防設施監測節點所采集的消防數據傳送至云計算平臺，并通過云數據庫、負載均衡實現對數據的存儲、處理。負載均衡能將用戶訪問流量、各類消防設施傳送的信息數據請求，依照一定的原則分配到多個云服務器實例，實現資源有效分配，避免單個服務器承載過量，造成資源負擔。云數據庫能提供一種安全、穩定、可靠且可彈性擴容的在線數據庫服務，能在容災、備份、恢復、監控、遷移上提供完整的解決方案。跟自建數據庫相比，其有多方面的優勢，比如即開即用、無軟硬件投入、無運維成本、快速部署、數據可靠安全、自動備份、系統托管、高資源利用率等。

（3）用戶應用層。用戶應用層其能處理網絡層接入的信息數據，實現人機交互，為用戶提供相應的服務。通過用戶電腦端，消防監管單位可對消防設施的狀態信息進行監測，并及時對預警、報警信息進行反饋，消防救援指揮中心可對建筑地址、報警單位的消防設施進行快速查詢。因此可結合系統功能的需求來設計網站中各模塊，如用戶管理模塊、數據監測模塊、設備管理模塊、地圖管理模塊等。

1）用戶管理模塊具有登錄管理、權限管理、用戶增刪與信息修改等功能。用戶在登錄系統之前需進行用戶名、登錄密碼方面的設置。用戶可包括在系統、消防監督、建筑物、消防滅火救援、消防設施維護等方面的管理員。系統管理員具有修改用戶信息、建筑物信息的功能。消防監督管理人員可按照屬地分別設置管理權限。建筑物管理人員能接收到各種建筑物各類消防設施的預警信息或報警信息。消防滅火救援管理員能在管轄區域內，通過系統查詢火災發生地點與最佳救援路線。消防設施維護管理人員可在設備管理欄中錄入、查詢消防設施維護的相關信息。2）數據監測模塊具有實時查詢報警歷史記錄、實時監測圖表數據等功能。3）設備管理模塊的作用是針對消防設施的使用情況，若參數超出了設置范圍，則會向建筑物管理人員發信息提醒，使其到現場查看解決問題。消防設施維護管理人員也可去現場排除、檢查消防設施的故障。4）地圖管理模塊的功能是在獲得百度地圖API密鑰之后，實時更新顯示百度地圖中各建筑物的定位，以便相關管理人員實時查詢各種信息數據，及時進行地圖導航和滅火救援。

5 物聯網技術在智慧消防建設中的具體應用

5.1 應用于火災防控預警

火災防控可以規避火災風險、降低火災發生次數，是消防安全工作的重要部分。物聯網技術可幫助實現火災防控預警的自動化，主要體現在如下三點。（1）對消防水源的實時、遠距離監控。運用物聯網技術，可以將無線通信設備、傳感器安裝到消防水池水箱、消火栓等這些部位。傳感器可以對水流速、水流量等信息數據進行監測與收集，并將其發送到消防應用云平臺上。消防指揮中心人員可以通過計算機、手機等終端獲取準確的消防水源狀態信息，還能借助GPS系統、GIS系統等在百度地圖上快速確定消防水源的位置，以便滅火救援工作的順利開展。（2）對消防設施的遠程監管。建筑物中通常配置完備的消防設施，消防設施的完好性及運行狀態直接影響著火災撲救工作的開展。運用物聯網技術可以對消防設施運行情況進行動態監控。消防部門可以將智能傳感器安裝在噴淋管、消防泵、煙感器等各類消防設施中，這樣可以實時確定噴淋管的壓力、消防泵的狀態、報警狀態，一旦發現問題，可以對其進行及時性、針對性的處理，減少火災造成的損失。同時，借助智能視頻監控設備可對消防安全通道的占用情況進行實時分析，收到信息數據異常報警后，監管人員可結合疏散指示牌與應急燈的告警，及時展開相應的救援工作。（3）建立智能樓宇系統。將監控傳感設備安裝到每幢樓的消防設備中，針對每幢樓建立起相應的數據庫。傳感設備一旦出現故障，會馬上向管理系統平臺發出警報，同時管理人員會通過無線設備接收到相應的信息。一旦建筑物發生火災，則報警器會立即向消防人員發送信息，以便消防部門在最短的時間內完成準備工作。（4）基于視頻分析的隱患驗證。一方面對樓宇具體報警點位進行梳理，與建筑內視頻監控系統聯動，做到具體報警點位遠程監控，時時查看現場情況。另一方面與煙火AI算例模塊進行整合，早于建筑內的火災探測器感知危險發生，為隱患發現和小火處置提供前端感知。

5.2 應用于滅火救援指揮

（1）對各建筑物建立身份系統。處于不同區域的每個建筑物都有自己的身份信息，比如結構、改造、使用、配備的消防設施等信息。運用物聯網技術，可針對建筑物的全部信息設置相應的電子標簽。當火災發生時，工作人員會通過終端設備對火災信息、建筑物狀態進行了解，以便為消防人員及時提供信息；消防人員可以及時熟悉轄區建筑物的受災情況，通過建筑物內部的溫度傳感器迅速得知火災現場的溫度，以展開有效的救援工作。倘若報警人員對報警信息不了解不熟悉，那么指揮人員會從建筑物身份系統中明確火災發生的位置，并展開撲救。（2）對消防參戰力量進行智能化、合理化的調度。運用物聯網技術對視頻監控系統加以完善，可以幫助指揮部實時掌握消防車輛的通行信息，并快速判斷火情，對水帶鋪設、分水陣地等做出正確的分析抉擇，對消防救援工作進行更好的調整。（3）對消防人員的生理信息進行監控。火災現場可能存在有毒的煙氣，這會對救援人員的生命健康造成威脅，可通過物聯網技術在救援設備中安裝傳感設備，實時監測處于火災現場的消防人員的血壓、呼吸頻率等生命體征，以便進一步的指揮調度。

5.3 應用于消防資源管理

為實現對消防資源相關信息的動態管理，一方面可將物聯網技術與無線通信、GPS技術相結合，針對消防車與消防人員進行電子標簽設置，然后將其與管理中心進行無線連接，從而建立起消防裝備管理系統。通過在消防車上安裝車載終端裝置，并對相應模塊進行信息采集，可以確定車載裝備的狀態、類型及數量，從而為消防救援做準備。對于消防車的位置，無線網絡可以將信息傳送到指揮中心。將電子芯片接入消防員的工作服中，可以更好地獲取消防員的具體位置及分布。另一方面可運用物聯網技術對滅火藥劑進行系統科學的管理。對于不同的火情，消防部門可結合滅火藥劑的性能進行規范化使用，而且可避免使用過期的滅火藥劑。一旦發生火災，消防部門也可以結合滅火藥劑的分布地點與儲備量進行合理的調度，從而提升滅火藥劑的利用率，有效避免滅火藥劑的浪費。

6 結語

綜上所述，隨著消防安全工作的不斷發展創新，物聯網技術在智慧消防建設中的作用日益突出，已成為智能化、信息化網絡支撐平臺。消防部門應充分利用物聯網技術，可以動態化地監測和掌握消防信息，全面實時地分析火情，科學合理地調配消防資源，實現科學指揮救援。因此我們要進一步了解物聯網技術與智慧消防的關聯性，構建完善的智慧消防系統，從而推進消防事業的發展。