基于智慧消防技術(shù)下的標準化防火平臺建設探究

王思瑩，于 敏 ，杜旭東

（三亞城市職業(yè)學院，海南 三亞 572000）

隨著人們生活質(zhì)量的提高，旅游成為人們重要的精神食糧。但是近幾年我國景區(qū)時而出現(xiàn)火災、坍塌等事件，使人們對向往的景區(qū)望而卻步，2014 年云南省香格里拉獨克宗古城發(fā)生大火，246 戶受災343棟房屋被燒毀；2017 年四川錦竹市靈宮樓突發(fā)大火，這個號稱是亞洲第一高木塔的建筑被燒毀，經(jīng)濟損失巨大。很多景區(qū)是古代勞動人民的智慧結(jié)晶，是國家珍貴的文化遺產(chǎn)，也是消防安全重點單位。針對這些突出的問題，對海南的地理形勢進行分析，提出了基于智慧消防技術(shù)的景區(qū)防火系統(tǒng)，有助于智慧海南的建設，也給游客的安全提供了有力保障。

1 智慧消防的概述及服務對象

1.1 智慧消防的概述

智慧消防，是一種基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息化技術(shù)，針對消防領(lǐng)域的基礎設施建設。隨著科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的需求也在逐漸增多，在充分考量目前消防領(lǐng)域的發(fā)展趨勢基礎上，提出了一種新模式下的智慧消防理念，智慧消防是新時代下防火策略發(fā)展的必然趨勢。

1.2 智慧消防服務對象

（1）社會屬性單位：輔助公共事業(yè)單位、超高層建筑群體、建筑工地、工業(yè)企業(yè)園區(qū)、文物建筑保護、重點景區(qū)等社會性單位，實現(xiàn)消防安全的精細化管理。

（2）維保消防單位：通過升級優(yōu)化消防運營管理平臺，與企業(yè)單位達成業(yè)務系統(tǒng)管理合約，協(xié)助消防維保單位更好地履行消防安全服務職能，監(jiān)測預警企業(yè)內(nèi)部消防安全風險，及時更新企業(yè)內(nèi)的消防設備，確保企業(yè)消防安全。

（3）監(jiān)督管理部門：通過智慧消防應急管理平臺，協(xié)助相關(guān)監(jiān)督管理機構(gòu)實現(xiàn)消防安全方面的有效監(jiān)管，及時消除安全隱患，從而實現(xiàn)監(jiān)管數(shù)據(jù)資源的共享、不同組織機構(gòu)間的聯(lián)動等。

2 基于智慧消防技術(shù)的標準化防火平臺建設——以海南景區(qū)為例

2.1 海南景區(qū)的標準化防火平臺總體架構(gòu)

基于智慧消防技術(shù)的海南景區(qū)標準化防火平臺系統(tǒng)架構(gòu)，其主要采用低功耗廣域網(wǎng)（Low-Power Wide-Area Network，LPWAN）體系中的消防技術(shù)模式構(gòu)建，主要包括4 個模塊，即系統(tǒng)終端、網(wǎng)關(guān)、服務器、數(shù)據(jù)應用端。其中，在海南景區(qū)內(nèi)的系統(tǒng)終端模塊可設置為內(nèi)嵌模式，不占用網(wǎng)絡系統(tǒng)空間，為其他模塊提供更大的活動空間。該景區(qū)防火平臺選取星型拓撲結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)終端設備以單循環(huán)模式運行，在系統(tǒng)內(nèi)部進行數(shù)據(jù)聯(lián)通時，其可與單個、多個數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進行互通，實現(xiàn)通信“無死角”。

基于上述的詳細分析，基于智慧消防技術(shù)將海南景區(qū)標準化防火平臺劃分為三個主要部分，即數(shù)據(jù)信息采集層、數(shù)據(jù)通信互聯(lián)層、數(shù)據(jù)應用分析層。其中數(shù)據(jù)信息采集層，其主要負責景區(qū)內(nèi)部實時監(jiān)測、預警危險火災源、消防設備參數(shù)等。數(shù)據(jù)通信互聯(lián)層，其主要負責景區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的傳輸和交互，將在景區(qū)內(nèi)獲取的危險信息第一時間上報控制中心，以便及時采取應急策略；數(shù)據(jù)應用分析層，其主要將獲取的景區(qū)數(shù)據(jù)信息進行操作處理，生成相應的數(shù)據(jù)分析表，以便可以在PC 端、移動端及時查看，具體如圖1 所示。

圖1 基于智慧消防技術(shù)的海南景區(qū)標準化防火系統(tǒng)架構(gòu)設計

該系統(tǒng)平臺主要通過賬戶、密碼、手機驗證碼的形式登陸，以LDPA 標準為構(gòu)建協(xié)議依據(jù)，使其能夠適應多情景模式的應用運行，滿足海南景區(qū)消防管理的多樣化需求，同時系統(tǒng)還引入了加密操作形式，賦予用戶3 次“賬戶密碼+手機驗證碼”的登記機會，一旦驗證失敗，系統(tǒng)將會自動鎖定，需要聯(lián)系海南景區(qū)系統(tǒng)管理員才能再次應用，這樣較好地保證了景區(qū)系統(tǒng)賬戶的安全性。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集層設計

數(shù)據(jù)信息采集層位于景區(qū)標準化防火平臺的前端位置，其主要由溫度、光、煙霧等多種類型的傳感裝置構(gòu)成，其對海南景區(qū)環(huán)境進行實時的監(jiān)測，并獲取相應的數(shù)據(jù)信息，然后將采集的數(shù)據(jù)信息傳輸至控制中心，一旦景區(qū)發(fā)生緊急事件，控制中心警報系統(tǒng)會發(fā)出蜂鳴聲，以便管理人員能夠在第一時間獲知景區(qū)火災信息，從而采取應對措施。對于海南景區(qū)標準化防火平臺的數(shù)據(jù)信息采集層而言，其中煙感、溫感等終端設備是較為常見的采集類設備，大部分都采用內(nèi)嵌模式，將LoRa 模塊裝置終端內(nèi)部，可實現(xiàn)7×24 h 的實時監(jiān)測。并將監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)F8926-L 網(wǎng)關(guān)及F8L10GW 基站傳輸至控制中心，控制中心系統(tǒng)會實時更新數(shù)據(jù)，具體如圖2 所示。

圖2 景區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集層設計

通過研究智慧消防平臺在景區(qū)建立的難易程度，提出智慧數(shù)據(jù)采集機制，對景區(qū)內(nèi)可燃氣體的濃度、燃燒點等數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)測。根據(jù)目前電氣火災頻發(fā)的實際狀況，可引入專門的電壓、電流故障監(jiān)測裝置，將其與景區(qū)標準化防火平臺系統(tǒng)進行網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)景區(qū)火災的實時監(jiān)測。但由于故障監(jiān)測裝置的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)較為復雜，當獲取的相應數(shù)據(jù)傳輸至控制中心后，將以分布式形式存儲于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以便控制中心能夠?qū)崟r分析、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)由原來的“人防”到“人防和技防相結(jié)合”再到“以技防為主”的轉(zhuǎn)變，促進整個海南國際旅游島安全建設邁向新的臺階。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信互聯(lián)層設計

對于景區(qū)火災等災害而言，由于其具有突發(fā)性特征，而且危害性極其嚴重，單一化的數(shù)據(jù)傳輸模式無法保證通信的及時、有效性，故文章將采取有線、無線雙模式的傳輸線路，其中無線通信作為傳輸?shù)暮诵模渲?85/CAN 模式輔助有線傳輸進行遠程的數(shù)據(jù)通信。一般情況下，有線數(shù)據(jù)傳輸模式采取串行的總線邏輯，可對傳輸過程中數(shù)據(jù)的錯誤代碼進行實時檢測，并具有較強的抗干擾能力。

當無線通信設備由于景區(qū)外界環(huán)境因素影響，而無法保障正常工作運行時，此時可借助有線通信設備將情況上傳至控制中心，將干擾因素盡快解決。將獲取的數(shù)據(jù)信息進行分類、匯總后傳輸至系統(tǒng)服務裝置內(nèi)，然后通過景區(qū)服務裝置將其傳輸至控制中心，在確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，提升系統(tǒng)的整體安全性能，降低黑客、病毒等惡意攻擊情況發(fā)生的概率。對于景區(qū)消防安全數(shù)據(jù)而言，其相對較為繁瑣復雜，內(nèi)部涵蓋的大量數(shù)據(jù)均需及時地完成系統(tǒng)對接，從而才能在一定程度上保證系統(tǒng)感知、決策的科學合理性。對于景區(qū)標準化防火平臺的數(shù)據(jù)通信互聯(lián)層而言，還基于Web API 環(huán)境構(gòu)建了公共服務數(shù)據(jù)接口層，主要用來承載Web 網(wǎng)站、移動APP 的數(shù)據(jù)信息，將采集的數(shù)據(jù)信息進行加工處理后，傳輸至數(shù)據(jù)信息訪問層，從而增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用分析層設計

對于基于智慧消防技術(shù)下的景區(qū)標準化防火平臺建設而言，其中景區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用分析層將選取B/S體系架構(gòu)模式，用戶在實際應用過程中無需下載任何客戶端，僅通過PC 瀏覽器即可成功登錄平臺，其中內(nèi)置的GIS 地圖查詢定位功能，支持PC、移動等客戶端使用。

系統(tǒng)的核心服務裝置還配置了相應的額外備份功能，通過智慧消防技術(shù)對景區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)節(jié)點進行周期性監(jiān)測，一旦檢測到節(jié)點數(shù)據(jù)超過設定的閾值，將自動切換至備用傳輸線路，這樣能夠在最大程度上保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，降低數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生丟包的可能性，確保傳輸數(shù)據(jù)的完整，具體情況如圖3所示。

圖3 景區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用分析層設計

（1）應急救援指揮模塊。通過紅外感知技術(shù)捕捉、定位人體生命體征，加快景區(qū)內(nèi)應急救援速度。同時該系統(tǒng)具有較強的數(shù)據(jù)分析、操作處理能力，將在現(xiàn)場環(huán)境中感知到的氣體濃度等數(shù)據(jù)進行匯集后傳輸至控制中心，從而生成相應的數(shù)據(jù)圖表，輔助完成相應的景區(qū)應急救援指揮工作。

（2）電量感知及風險預警模塊。將人工智能技術(shù)引入景區(qū)標準化防火平臺系統(tǒng)，不僅能精準地獲取電量測量數(shù)據(jù)，同時還能通過數(shù)據(jù)信息采集層獲取景區(qū)內(nèi)環(huán)境、氣象等相關(guān)數(shù)據(jù)。并結(jié)合景區(qū)環(huán)境的實際需求，周期性開展風險預警檢測，一旦景區(qū)發(fā)生危機事件，立即發(fā)出警報蜂鳴，以便及時采取解決策略。

（3）消防監(jiān)督管理模塊。當火災等災害情況臨近時，該模塊能夠輔助景區(qū)標準化防火平臺系統(tǒng)完成資源調(diào)配功能，通過GIS 技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)，與消防車輛總控制中心的GPS 接收裝置建立聯(lián)系。結(jié)合景區(qū)內(nèi)火災實際發(fā)生地點的情況，規(guī)劃出最合理的路線，以便救援力量能夠在最快的時間抵達現(xiàn)場。

（4）其他標準化應用模塊。該系統(tǒng)建立了公共服務信息查詢模塊，可通過該模塊查詢海南景區(qū)內(nèi)智慧消防的相關(guān)概況，對其景區(qū)內(nèi)分布的火災逃生路線等有一定的了解。一旦發(fā)生火災，可通過移動端APP快捷登錄系統(tǒng)查詢安全逃生通道等，在一定程度上降低火災對人員健康造成的傷害。

3 結(jié)語

消防安全關(guān)乎每個人的生命安全，一直備受各級政府的重視，大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)的高速發(fā)展，推動了智慧消防領(lǐng)域的進步，提升了消防水平的智能化建設。海南景區(qū)森林覆蓋率較高，消防安全一直是政府關(guān)注的重點，建立有效的智慧消防防火平臺有助于海南生態(tài)文明建設，符合新時代“生態(tài)文明建設”的發(fā)展需求。文章以分析智慧消防為切入點，并以海南景區(qū)為案例，詳細分析了基于智慧消防技術(shù)的標準化防火平臺系統(tǒng)，提出加強景區(qū)消防安全建設的主要手段，并根據(jù)問題的通病找出提高火災診斷率的辦法，保證平安景區(qū)的建立。