智慧消防創新技術應用淺析

摘要：近期國家出臺了《關于全面推進智慧消防建設的指導意見》，快推動了我國消防工作必須朝著科技化、智能化、信息化方向發展，促進火災防控和滅火救援工作的積極轉型。除此之外，隨著消防部隊的改革轉制，消防部隊已經從現役體制逐漸走向職業化與專業化，并且努力與國際接軌，國家也不斷加大對智慧消防創新技術的研究力度，相信在不遠的未來，在現代化的城市中智慧消防平臺將是推動城市安全健康發展的重要動力。

關鍵詞：智慧消防;創新技術;信息化建設;具體應用

在設計智慧消防平臺時，一定要從用戶的實際需求出發，以全面服務消防管理工作為宗旨，確保智慧消防功能更加全面、更加完整。并且能夠利用現代化的信息手段，利用可視化、空間定位、3D建模、視頻監控等先進技術，最大程度的發揮出智慧消防平臺的最佳性能，并保證智慧平臺功能具有一定的先進性和前瞻性。在建設智慧消防平臺時可以利用的先進技術不外乎以下幾類。

一、三維地理信息系統

三維地理信息系統是以GIS平臺為基礎，并且在系統中輸入各種消防基礎數據與消防業務數據，可以提供消防應急指揮、消防資源管理與消防信息統計分析等多種功能，是一個綜合性能強大的消防救援輔助決策系統。在三維地理信息系統中，救援指揮人員可以直觀的觀察到火災現場的具體情況，同時能夠明確火災現場周圍的環境以及重點設施分布，并且可以通過三維模擬的方式來對周邊消防設施的配備情況進行最優調配以及優化消防車的行進路線。這一系統能夠為消防指揮提供更加直觀的現場信息，從而幫助決策者作出正確決策，這不僅可以讓消防部門的預案模擬推演過程更加直觀，同時對于輔助消防官兵來說，也能夠對火災區域的具體情況進行全面了解，從而對整個消防救援過程進行動態化調整，進而不斷優化救援預案，能夠為聯合作戰提供更有價值的技術支持。

現如今為了強化不同地區之間的聯系和溝通，消防部門已經將消防地理信息系統進行了優化升級，利用PGIS技術，建立起了不同地區、不同警種的互動平臺，為不同單位的聯合行動奠定了扎實基礎。在PGIS平臺中，各警務系統可以對平臺中的數據進行全面共享，能夠在合力的作用下促進社會的和諧發展。為了促進智慧消防平臺的更好建設，消防人員需要將新一代PGIS與傳統的GIS系統進行對接，確保新一代PGIS系統能夠更好的在消防系統中發揮作用。在PGIS技術的支持下，消防智慧平臺可以在火災發生時第一時間做出反應，能夠結合火場的實際情況合理調配消防人員和消防車輛，并且對救援工作進行實時監控，進而動態調整救援方案，所以具有更強的實戰性。新版本的PGIS軟件架構，要求現有的消防GIS能夠與PGIS進行同步優化和升級，能夠最大程度的滿足移動消防的警務需求，支持移動互聯網終端用戶交互，并且能夠做到與商業互聯網功能的開放對接，促進消防業務數據和互聯網地圖數據的深度融合，并最終形成多元化的地圖數據資源，能夠為消防系統提供更加專業的數據服務，促進消防救援工作的智能化開展。

為了強化新一代的PGIS系統在消防實踐中的應用，真正為我國的消防事業作出貢獻，消防人員要在智慧消防平臺上建立數字化的監控平臺，在監控區域內，工作人員必須能夠通過各種監控設備及時發現區域內的火情，例如無人機的航拍畫面、地圖平臺實時更新的圖片、街道的攝像畫面以及衛星的航拍圖等，對管轄區域進行24小時監控，一旦發現火情迅速出警。除此之外，也要促進消防區域的網格化。為了促進消防救援工作的順利開展，消防部門可以將所轄區域進行網格化的分區管理，一旦發生火災，智慧消防平臺中心就可以根據網格化的劃分最近選擇消防單位，確保消防救援能夠在第一時間開展。

二、無人機輔助3D快速建模技術

無人機輔助主要是利用無人機的傾斜測量技術，需要利用無人機搭載定位定向系統和多角度的傾斜相機，來對地面的影像信息進行全面精準的獲取，為3D建模提供數據支持。在無人機技術的幫助，三維模型不僅更加精準，同時建模成本也大幅度下降，所以利用無人機測量技術來構建建筑物的三維模型，已經在智慧消防系統中發揮著重要作用。傾斜相機在指定點位進行拍攝時，可以同時獲取1個正射影像和4個傾斜影像，定位定向系統則可以同時記錄5個相機快門觸發時的無人機GPS和高度信息，并且能夠將影像進行自動匹配。這也就是說，利用傾斜相機能從不同的角度提取地面建筑物信息的功能，無人機傾斜測量技術可以通過定位定向系統同時獲得更加全面的定位信息，這可極大程度的降低信息采集的工作量。

三、三維智慧消防可視化技術

在完整的三維建筑物模擬可視圖上，設計消防三維封裝模型，也就是說在地圖上設置起火源，然后結合起火的位置布置指揮部，并合理安排消防車與消防員，對消防預案與力量部署進行可視化設計，這可以極大提高應急軟件的應用能力，在突發火災時能夠在軟件系統的指揮下做到臨危不亂，快速反應。

在虛擬環境中的碰撞檢測可以對場景進行適當簡化：三維建筑物的地圖為靜態環境對象，消防三維封裝模型為動態活動對象，由用戶具體控制封裝模型的運動方向和行動位置，進行碰撞檢測的最主要任務就是判斷在某一時刻，三維封裝模型是否會與地圖上的建筑物模型發生沖突。

四、北斗導航定位技術

在全球范圍內，北斗衛星導航系統都可以全天候為用戶提供高精準定位的導航服務，并且定位精度誤差小、授時精度優。除此之外，北斗衛星導航系統不僅可以提供導航定位功能，同時還具有通信功能，并且具有終端設備集成度高、設備輕型、功耗低和操作簡單等優點，在消防救援工作中利用終端衛星導航設備，不僅可以為救援車輛提供更加精準的導航路線，同時也能夠從源頭上躲避擁堵路段，減少消防車輛到達火場的時間。在北斗導航技術的支持下，控制中心可以實時掌握參與救援人員和車輛的地理坐標等詳細信息，有助于為滅火救援指揮提供更高精度的參考數據。

五、空間定位技術

（一）移動定位技術

移動定位技術在使用過程中需要充分利用無線移動網絡，通過具體分析無線信號，然后結合相應算法對移動終端進行精準測量，從而實現精準定位，并且能夠對定位信息進行即時跟蹤與監控。移動定位技術又主要分為基于移動網絡的定位技術和基于移動終端的定位技術。

1、基于移動網絡的定位技術

基于移動網絡的定位技術主要是Cell-Id定位技術，也就是常說的蜂窩小區定位技術。每個小區都有獨立的信號收發裝備并具有獨特坐標號，包括經緯度坐標等，這些設備與用戶終端相連，即可確認終端位置。如果需要定位的區域具有密集的小區，那么采用此技術具有極高精度，并且在實施過程中也簡單方便。現如今119接警系統對報警人的位置定位也大多采用移動網絡的定位技術，可以快速定位到報警人的小區位置。但是值得注意的是，基于移動網絡的定位技術需要有密集的網絡覆蓋，并且對終端設備要求較高，因此在實際推廣過程中往往受到一定技術限制。

2、基于移動終端的定位技術

基于移動終端的定位技術需要知道多個已知基站位置，并利用基站發射出相應信號，在信號中含有基站的具體位置信息，如果移動終端接收到這些信號，通過判斷自身與基站之間的幾何關系，然后在科學算法的支持下就能夠精準計算出自身位置。基于移動終端的定位技術具有精準度高的優勢，但是也具有明顯缺點：網絡的軟硬件與終端臺要及時進行更新升級，否則會影響定位精度。現如今基于移動終端的定位技術大多是在手機等移動終端內利用GPS接收機進行方向定位。

（二）室內定位技術

在室內定位技術的支持下，可以實現空間三維的準確定位，例如在重大災害事故中，利用室內定位技術可以快速定位消防人員的準確方位。室內定位技術可以利用多種方式，在使用過程中需要結合應用的具體環境選擇相應方法。

1、Wi-Fi定位技術

Wi-Fi定位技術也就是無線網絡技術，在我國社會發展的現階段，不同的無線網絡服務商已經將無線網實現了市區的全范圍覆蓋，移動終端用戶可以隨時隨地享受無線服務。Wi-Fi定位技術主要是利用連接終端的信號強弱以及數據交流計算出終端的具體位置，然后結合該建筑場所的平面圖形尋找到移動終端使用者。Wi-Fi定位技術的定位誤差在20米左右，其精度要明顯高于小區蜂窩網絡定位技術，現如今已廣泛應用于各種商業應用。

由于建筑結構不同，不同位置信號強弱有明顯差異，因此Wi-Fi定位技術可以在理論上解決其它技術所做不到的立體定位問題。這是因為Wi-Fi定位技術在計算具體位置時僅僅憑借Wi-Fi的最近接入點，并不能充分利用總體的信號強弱來判斷，這也就導致Wi-Fi定位技術在判斷空間位置時會出現較大誤差。而且現如今Wi-Fi定位技術的最大覆蓋半徑只有90米，并容易受其他信號干擾，所以其應用在消防救援過程中精度無法準確保證，并且無法完成長距離定位。

2、ZigBee定位技術

ZigBee定位技術主要是一種短距離傳輸電子設備之間的通信技術。其傳輸過程要充分依賴由65000個無線數傳模塊組成的無線數據傳輸網絡，這與GSM網十分相似。網絡數傳模塊的功能相當于移動網絡基站，并且具有獨一無二的身份標志，也就是ID號。在無線數據傳輸網絡中，每一個數傳模塊都可以互相聯通，網絡節點之間的距離可達上千米。ZigBee定位技術相對成熟與完整，因此在空間定位上也具有一定優勢，是現如今作用于消防救援空間定位的主要技術組成之一。在美國已經建立了以ZigBee定位技術為主要研究內容的實驗室，并取得了十分顯著的成績。現如今我國的ZigBee定位技術已經廣泛應用在煤礦開采環節的井下工作人員定位與消防救援空間定位中。

3、UWB定位技術

UWB定位技術在應用過程中具有一系列明顯的優勢，例如速度高、功耗小、成本低等，是一種十分前沿的無線通信技術，也就是我們常說的超寬帶技術。這種超寬帶技術能夠實現超精準定位，同時也能夠與移動終端進行匹配，UWB定位技術是未來消防救援單兵定位的最主要研究方向。

六、大數據分析與云計算技術

智慧消防平臺通過三維地理信息系統、無人機數據采集、北斗導航等技術的支持，匯集成了海量的原始數據，這時就必須利用大數據分析技術對這些數據進行深入挖掘，提取出數據中的有用信息，為消防救援的后續開展提供必要的數據支持。這些大數據主要包括視頻監控數據、聯網單位消防設施監測數據、消防內部數據、天網視頻數據等。并且數據在應用過程中也必須包括當前明細數據、高度綜合數據與輕度綜合數據等，然后根據不同的報表內容分割不同的數據粒度，能夠對所有大數據進行立體儲存。同時在智慧消防系統中也必須結合消防的基礎數據和各個行業領域的詳細數據共同打造WEB資源池，同時結合不斷開展的新業務，將新業務數據進行匯總和集成。

云計算技術主要是依托互聯網實現的，云計算應用在智慧消防工作中，主要是應用在數據資源的整合分析和火災監控兩個方面。大數據是云計算啟動和運行的基礎，需要將消防工作每天產生海量的基礎數據源源不斷的匯集到大數據平臺中，然后利用云計算技術提煉出有用信息，使這些數據信息變成有價值的、可靠的火災形勢分析報告和業務指令，滅火救援提供數據支持。

七、滅火動力學理論

對滅火動力學理論的研究主要集中在以下5個方面：外墻保溫系統防火與豎向火蔓延、高大空間鋼結構建筑火災防火、基于虛擬現實的公共建筑火災人員逃生訓練、危化品擴散危險性分析及防控、防火設計與風險評估方法。研究人員需要深入探討在不同的空間狀態下，不同物體的燃燒特性，并能夠將數學建模和計算機技術相結合，對時間和空間進行仿真模擬，為制定動態化的數字消防預案提供科學依據。

七、視頻智能分析技術

視頻智能分析技術是及模擬識別、人工智能、圖像處理等多個領域的創新技術，能夠將目標從背景中分離，實現對目標的具體分析，同時視頻智能分析技術還能夠最監控區域內的異常情況，例如警戒區警戒線闖入、占用救援通道和消防通道等進行預警。

八、人工智能技術

人工智能型機器設備主要具備圖像識別、語音識別、語言處理以及人類意識模擬等功能。人工智能技術應用在智慧消防領域中，能夠讓消防設施在面對初期火災時進行自我診斷、自我運行以及智能控制，從而將火災扼殺在萌芽狀態。除此之外，在濃煙、有毒物質以及高溫的復雜火災現場，具有人工智能技術的機器設備或者無人機可以在一定程度上替代消防員，參與滅火工作以及搜救被困人員，這不僅有助于提高消防作業安全系數，同時也能夠妥善進行災情處置，將火災危害降到最低。

九、物聯網技術

物聯網技術是互聯網技術的有效拓展與補充，物聯網技術主要是將互聯網技術中的用戶端拓展至所有的物品間，以此來完成信息的流通與交換。物聯網技術應用在消防領域有著十分重重要的作用，首先，能夠進一步提高社會消防安全管理質量。現如今社會消防安全管理在工作過程中存在著一些疏漏問題，例如安全責任制無法落實到具體的部門與人員、不能根據實際情況及時制定消防設施維護計劃等。傳統的技術手段已經無法滿足現代社會的消防安全管理的變化需求，在此背景下物聯網的技術的出現迅速解決了消防安全管理難題。例如，利用RFID技術與視頻監控系統能夠對重點消防單位控制室進行24小時監控，確保消防工作崗位人員24小時在崗;可以利用傳感器技術收集建筑中的消防設施詳細數據，對數據進行匯總并同時利用大數據技術對其進行遠程管控，如此可極大程度的提高消防監管工作安全性和規范性。其次，物聯網技術可以極大程度的提高消防隊伍的滅火救援水平。現如今隨著電子產品的大范圍普及，火災現場的情況更加復雜，為了最大程度的保證消防人員的安全以及滅火救援的及時性，物聯網技術提出了這樣的方案：所有進入火場的消防人員都必須攜帶隨身電子標簽，并在標簽中顯示消防人員的空氣呼吸器壓力、入場時間等具體信息，這些信息會被儲存至數據庫中并直接顯示在控制室的顯示屏上，那么一旦消防人員的空氣呼吸器壓力值與標準值出現偏差，指揮人員就可以利用無線網絡要求消防人員立即撤退至安全區域，同時利用傳感器監測消防人員的心跳、體溫等生命特征，一旦發現偏離正常值，迅速安排其他救援人員前往協助。

綜上所述，社會消防平臺的建設不僅可以促進消防救援工作的高度信息化建設，同時也可以利用智能化的現代技術，構建具有一定可視化和立體化的火災防控體系，這可以有效提高全社會的火災防控能力以及消防救援管理水平，真正做到消防工作的未雨綢繆，實現由傳統消防向智慧消防的升級轉型。

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作者簡介：

卜建軍（1976.12-），男，漢，江蘇鎮江，本科，單位：上海市松江區消防救援支隊，研究方向：滅火救援