基于大數(shù)據(jù)的智慧消防監(jiān)管平臺方案設計

季永強 張宇英 徐浙英 程斌榮 車輝

摘要：傳統(tǒng)消防系統(tǒng)存在消防監(jiān)督力量不足、技術手段匱乏和監(jiān)測手段單一等問題，無法適應城市消防的需求。大數(shù)據(jù)等新技術的發(fā)展極大地促進了智慧消防的建設，提高了城市消防服務水平。基于此情況，首先對智慧消防監(jiān)管平臺的系統(tǒng)架構(gòu)進行了介紹，然后對平臺的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)應用層和數(shù)據(jù)展現(xiàn)層進行了詳細設計和闡述。智慧消防監(jiān)管平臺匯總城市各類消防數(shù)據(jù)，構(gòu)建消防數(shù)據(jù)共享與交換機制，并通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，實現(xiàn)城市消防監(jiān)測、報警通報、快速處置、追責懲治和指揮調(diào)度等功能，極大地提高了城市消防的服務水平。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；云計算；大數(shù)據(jù)平臺；數(shù)據(jù)挖掘；數(shù)據(jù)展現(xiàn)

在各種災害中，火災是威脅公眾安全和社會發(fā)展最主要的災害之一，它威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全。據(jù)初步統(tǒng)計，2020年全國共接報火災25.2萬起，死亡1183人，受傷775人，直接財產(chǎn)損失40.09億元。火災暴露出社會單位消防安全主體責任落實不到位、施工現(xiàn)場安全管理不到位、電氣和高層建筑專項治理不到位以及安全監(jiān)管不到位等問題。2017年，國務院辦公廳印發(fā)《消防安全責任制實施辦法》的通知，要求進一步健全消防安全責任制，提高公共消防安全水平。大數(shù)據(jù)[1]、物聯(lián)網(wǎng)[2]、云計算[3]和地理GIS系統(tǒng)[4]等技術的快速發(fā)展，有力地推動了智慧消防[5]的建設，全面提升了我國消防的運行效率，提高了應急響應的速度，保障了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

智慧消防監(jiān)管平臺收集匯總城市所監(jiān)測到的消防工作、設施管理和火災報警等數(shù)據(jù)，感知并繪制城市消防責任網(wǎng)，實現(xiàn)對消防工作、設施物資、火災隱患的覺察、跟蹤、預測和預警，全面、實時地掌握消防安全責任，達到了消防安全責任感知、精細化消防監(jiān)督管理、及時應急處置等目標。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧消防監(jiān)管平臺以監(jiān)督管理基礎理論模型為指導，以數(shù)據(jù)流向為主線，以追責懲治為結(jié)點。平臺從數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、應用、展示等業(yè)務邏輯，構(gòu)建了消防安全感知、預警、通報、處置的閉環(huán)工作流。將平臺分為五個層面進行解構(gòu)：

①數(shù)據(jù)采集層：主要由基礎數(shù)據(jù)采集、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)匯聚三部分構(gòu)成。基礎數(shù)據(jù)采集包括動態(tài)數(shù)據(jù)采集、靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，以及整合政務預警監(jiān)測平臺相關軟硬件資源；消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要是整合現(xiàn)有防火單位消防系統(tǒng)的相關軟硬件資源；數(shù)據(jù)匯聚主要是面向轄區(qū)第三方公司，通過在第三方數(shù)據(jù)匯聚點整合部署必要的監(jiān)控采集設備，實現(xiàn)對消防設施、人員、報警的實時監(jiān)測和監(jiān)督管理。

②數(shù)據(jù)存儲層：是為采集到的動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)提供基于云平臺的存儲空間，并提供基于云安全服務中心的數(shù)據(jù)流量清洗服務，由安全數(shù)據(jù)存儲中心和云安全服務中心構(gòu)成。

③數(shù)據(jù)處理層：對存儲數(shù)據(jù)提供分析機制和技術支撐手段，由大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)和應急預案應用中心構(gòu)成。

④數(shù)據(jù)應用層：基于數(shù)據(jù)源的采集分析，提供面向消防部門、聯(lián)網(wǎng)單位、維保公司、消防志愿者和公眾等用戶的業(yè)務應用。由智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)、智慧消防綜合應急調(diào)度指揮平臺、社會單位消防安全自我管理系統(tǒng)、云安全數(shù)據(jù)存儲中心、消防政務智慧便民服務系統(tǒng)、社會消防安全教育培訓管理系統(tǒng)、智慧消防志愿者管理系統(tǒng)和第三方中介信息服務系統(tǒng)等組成。

⑤數(shù)據(jù)展現(xiàn)層：基于大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提供面向用戶的可視化監(jiān)督管理實時展現(xiàn)，由可視化監(jiān)控大廳、智慧消防感知系統(tǒng)和界面展示三部分構(gòu)成。

2 數(shù)據(jù)采集層設計

數(shù)據(jù)采集主要面向政府、消防部門、聯(lián)網(wǎng)單位、維保公司、志愿者和公眾等，其核心目的是“摸清家底、認清風險、找出隱患”。采集方式有四種，即靜態(tài)數(shù)據(jù)采集、動態(tài)數(shù)據(jù)采集、共享數(shù)據(jù)采集和事件數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集層依賴Web、App等方式，利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術進行數(shù)據(jù)采集。采集內(nèi)容包括消防從業(yè)人員信息、建筑物信息、社會單位人員信息、專業(yè)人員信息、消防系統(tǒng)信息、視頻監(jiān)控信息、消防資源信息等。

3 數(shù)據(jù)存儲層設計

系統(tǒng)采用虛擬化云平臺對海量數(shù)據(jù)進行集中存儲，為大數(shù)據(jù)的挖掘、分析奠定基礎。海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用云計算和分布式架構(gòu)設計來實現(xiàn)，通過多個節(jié)點并發(fā)采集和存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的超強I/O性能和存儲能力。經(jīng)過大數(shù)據(jù)綜合分析子系統(tǒng)處理，挖掘數(shù)據(jù)之間的邏輯關聯(lián)關系，為上層監(jiān)督管理和通報預警應用提供豐富的數(shù)據(jù)資源和服務支撐。

4 數(shù)據(jù)處理層設計

4.1? 大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)對消防系統(tǒng)、人員、報警信息進行全面、快速、準確地捕獲和分析，然后把當前遇到的報警數(shù)據(jù)與過去發(fā)生過的火災事件進行關聯(lián)回溯和大數(shù)據(jù)分析，最終展現(xiàn)出未來可能產(chǎn)生的威脅風險，并提供一個體系化的安全解決方案。

大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)是智慧消防監(jiān)管平臺的核心，具備全面的安全分析能力，以供數(shù)據(jù)的直觀展示和用戶的使用。分析系統(tǒng)主要是通過流式計算框架對發(fā)生的火情進行實時調(diào)度資源分析、應急預案匹配和機器學習。平臺支持兩大類機器學習模型的構(gòu)建和匹配，支持通過機器學習的方式建立行為模型，并將模型應用于實時工作中。通過機器學習可以結(jié)合歷史報警信息、天氣信息、建筑物信息，預判出火災隱患的重點單位，同時進行不斷的修正，給日常的工作檢查提供重要的參考依據(jù)，做到有的放矢。

4.2? 大數(shù)據(jù)管理體系

大數(shù)據(jù)管理體系包括多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入管理、多元化數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)訪問與索引以及數(shù)據(jù)挖掘等功能。其中，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入管理負責物聯(lián)網(wǎng)設備接入、視頻接入、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入和其他信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入。

5 數(shù)據(jù)應用層設計

數(shù)據(jù)應用層是智慧消防系統(tǒng)的核心，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術為支撐，進行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)互聯(lián)互通。通過對消防數(shù)據(jù)資源的關聯(lián)和挖掘，實現(xiàn)各類消防數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析、預測、預警和決策，為消防的監(jiān)控預警、火災防控、滅火救援、分析研判等提供便捷化、精細化、智能化的服務。

5.1? 智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)

智慧消防監(jiān)督管理系統(tǒng)包括消防責任管理子系統(tǒng)、監(jiān)督子系統(tǒng)和日常管理子系統(tǒng)。其中，消防責任管理子系統(tǒng)細化了公安、教育、人力資源社會保障等13個具有行政審批職能的部門，以及發(fā)展改革、科技、工業(yè)和信息化等25個具有行政管理或公共服務職能部門的消防安全職責；監(jiān)督子系統(tǒng)輔助監(jiān)督管理文件的下發(fā)及日常檢查工作的實施；日常管理子系統(tǒng)用于消防部門和社會單位的日常管理。

5.2? 智慧消防綜合應急調(diào)度指揮平臺

智慧消防綜合應急調(diào)度指揮平臺包括報警子系統(tǒng)、接警子系統(tǒng)、作戰(zhàn)指揮子系統(tǒng)和戰(zhàn)情分析子系統(tǒng)等。其中報警子系統(tǒng)提供一鍵報警、電話報警服務，通過多途徑確認火災報警的信息；接警子系統(tǒng)用來分析源數(shù)據(jù)，導出報警人信息、所在位置信息、所在位置單位信息，智能分析火災情況，拉響出警警報，及時通知消防員待命或者最近的消防中隊出警；作戰(zhàn)指揮子系統(tǒng)根據(jù)建筑特點、人員分布、處理報警能力制定應急救援預案，并結(jié)合火情、人員變化情況，動態(tài)調(diào)取人員和物資，動態(tài)調(diào)整救援預案；戰(zhàn)情分析子系統(tǒng)綜合利用實時視頻、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、單兵系統(tǒng)及指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)，實現(xiàn)多級、多維度、全方位綜合指揮調(diào)度一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)重大災情實時多級聯(lián)動、信息全面共享及多方會診。

5.3? 社會單位消防安全自我管理系統(tǒng)

社會單位消防安全自我管理系統(tǒng)包括應急預案子系統(tǒng)、應急演練子系統(tǒng)和應急處置子系統(tǒng)。應急預案子系統(tǒng)結(jié)合社會單位的實際情況，有針對性地制定滅火應急疏散預案和演練計劃，使社會單位學會應對和處置突發(fā)火災事故的方法，熟練掌握應急處置的程序和措施，提高社會單位防范自救、抗御火災事故的能力；應急演練子系統(tǒng)根據(jù)電子應急預案，明確各社會單位負責人的職能，明確分工、責任到人；應急處置子系統(tǒng)通過上報與發(fā)布預案機制，融合各種預案的共性要求，支撐統(tǒng)一的應急管理機制。系統(tǒng)同時支持應急組織的建立與應急演練，提供對事故響應過程的追蹤監(jiān)控與處理效果的分析。

5.4? 消防政務智慧便民服務系統(tǒng)

消防政務智慧便民服務子系統(tǒng)提供行政審批、智能客服等消防政務便民服務，包括發(fā)布審批流程、網(wǎng)絡預審批、群眾辦事“最多跑一次”等。該系統(tǒng)包括網(wǎng)上行政審批系統(tǒng)和智能客服機器人系統(tǒng)。

5.5? 社會消防安全教育培訓管理系統(tǒng)

社會消防安全教育培訓管理系統(tǒng)能夠幫助公眾提高消防安全意識、學習減少火災危害的知識、提高逃生處置能力、增強防火安全方面的社會責任。該系統(tǒng)包括法律法規(guī)培訓、消防逃生技能培訓、消防考試、“網(wǎng)絡教室”業(yè)務分析、課件管理系統(tǒng)分析和課件管理活動圖分析等。

5.6? 智慧消防志愿者管理系統(tǒng)

智慧消防志愿者管理系統(tǒng)為志愿者、公眾等社會人員提供信息服務。志愿者信息服務包括志愿者培訓、積分管理、活動發(fā)布等；公眾的培訓教育服務包括消防咨詢、消防常識、消防考試等。

5.7? 第三方中介信息服務系統(tǒng)

第三方中介信息服務系統(tǒng)通過搭建一個第三方中介服務平臺，提供商家入網(wǎng)、產(chǎn)品備案、產(chǎn)品流向跟蹤、從業(yè)人員及時培訓、行業(yè)信息發(fā)布等功能和服務。

5.8? 智慧消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括火災自動報警系統(tǒng)、消防水源監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、九小場所監(jiān)控系統(tǒng)、消防通道監(jiān)控系統(tǒng)、消防設施監(jiān)控系統(tǒng)、視頻查崗系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過安裝在消防安全重點單位的用戶信息傳輸裝置、智能火災報警器、智能水壓表、智能水位儀及安防監(jiān)控系統(tǒng)信息，采用有線或無線網(wǎng)絡實時上傳至智慧消防系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對重點單位火災報警設備的火警和運行狀態(tài)信息、消防管網(wǎng)的水壓、水箱水池的水位信息、電氣線路的剩余電流電量和溫度信息、安防視頻監(jiān)控信息的遠程集中監(jiān)控管理，確保重點單位的消防安全。

6 數(shù)據(jù)展現(xiàn)層設計

數(shù)據(jù)展現(xiàn)層通過大數(shù)據(jù)分析平臺、App和可視化監(jiān)控大廳實現(xiàn)。展現(xiàn)層利用大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，動態(tài)呈現(xiàn)城市重點單位、高層建筑、民居等各類建筑物的火情分布態(tài)勢、火情原因分布、建筑物健康狀態(tài)、消防系統(tǒng)風險等情況。系統(tǒng)通過對安全數(shù)據(jù)建立完整索引，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的交互式查詢分析，支持依據(jù)事件屬性對大數(shù)據(jù)進行過濾、歸并、鉆取等分析操作，支持可定制、直觀的安全態(tài)勢展示方式，支持基于地圖的實時威脅呈現(xiàn)，支持高度定制化的工作面板呈現(xiàn)方式，支持為不同用戶定制個性化的工作面板，支持柱狀圖、餅狀圖、雷達、表格、地理信息系統(tǒng)、曲線圖等可視化展示，支持時間軸實時事件監(jiān)控顯示，支持依據(jù)事件屬性生成多維度報表，支持按照天、月度、季度、年度及自定義等時間周期生成報表。

7 結(jié)語

消防安全關乎著人們的生命財產(chǎn)安全，歷來都受到黨和國家領導人的高度重視。但傳統(tǒng)消防系統(tǒng)存在消防監(jiān)督力量不足、技術手段匱乏和監(jiān)測手段單一等問題，無法滿足城市消防的需求。大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息與通信技術的快速發(fā)展以及在消防領域的應用，極大地推動了智慧消防的建設，提高了消防的信息化水平，促進了現(xiàn)代消防的發(fā)展。智慧消防監(jiān)管平臺通過數(shù)據(jù)共享與交換機制，打破了數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，并通過對消防數(shù)據(jù)的挖掘分析，實現(xiàn)了城市消防監(jiān)測、報警通報、快速處置、追責懲治和指揮調(diào)度等功能，極大地提高了城市消防的服務水平，保障了人民的生命財產(chǎn)安全。

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Big data-based intelligent fire

supervision platform scheme design

Ji Yongqiang1，Zhang Yuying1，Xu Zheying1，Cheng Binrong1，Che Hui2

（1.Hangzhou Zhongcheng Consulting and Supervision Co. Zhejiang Hangzhou 310000;2.Zhili Town Public Utility Service Center，Zhejiang Huzhou 313008）

Abstract：The traditional fire system suffers from insufficient fire supervision force， lack of technical means and single monitoring means， which cannot adapt to the needs of urban firefighting. The development of new technologies such as big data has greatly promoted the construction of intelligent fire and improved the service level of urban fire prevention. Based on this situation， the system architecture of the wisdom fire supervisory platform is firstly introduced， followed by the detailed design and elaboration of the data collection layer， data storage layer， data processing layer， data application layer and data presentation layer of the platform. The wisdom fire supervision platform summarizes all kinds of urban fire prevention data， builds fire data sharing and exchange mechanism， and realizes the functions of urban firefighting monitoring， alarm notification， rapid disposal， pursuit and punishment， and command and dispatch through analysis and mining of data， which greatly improves the service level of urban firefighting.

Keywords：big data; cloud computing; big data platform; data mining; data presentation