核電廠智慧消防管理系統應用研究

劉闊，王志遠，羅垚，劉宏博

摘要：核安全在國家公共安全領域具有舉足輕重的地位，消防安全作為核安全的重要組成部分，在國家數字化轉型戰略和消防安全事故頻發的背景下，利用數字化技術實現傳統消防向現代消防轉型，既具備緊迫性也具備必要性。本文旨在探究利用物聯網、大數據、人工智能、應急通信等技術構建核電廠智慧消防管理框架，提升核電廠消防風險預判、大數據分析、智能化救援綜合能力。

關鍵詞：智慧消防；大數據；物聯網

隨著大數據、物聯網、人工智能等技術的不斷發展與迭代，為核電廠消防安全管理實現實時化、數字化、智能化提供技術可能性，通過核電廠智慧消防系統性規劃與建設，可有效提升國內核電行業物聯設備感知能力、大數據風險評估能力、滅火救援輔助決策能力、消防訓練科學性，最終提升核電消防管理綜合能力。

一、核電廠智慧消防數字化轉型的意義

（一）核電廠智慧消防數字化轉型的重要性

在國家全面推進“智慧消防”建設背景下，全面提高消防管理智能化水平已成為消防行業改革與發展的重要方向。核電廠消防系統建設時間早、數字化水平低，信息資源分散，技術換代策略保守。在運核電廠消防管理普遍存在信息化、數字化、智能化水平低，在建核電廠普遍面臨數字化消防重視不足、設計滯后的現實困境。

（二）核電廠智慧消防數字化轉型的必要性

隨著信息技術發展和社會進步，傳統消防技術手段已經無法滿足核電廠現代消防安全管理的現實需求，中國核電行業智慧消防建設迫切需要跟上數字化轉型浪潮，亟待開展頂層設計規劃與系統性建設驗證。

二、核電廠智慧消防建設面臨的難點

（一）設備物聯水平低

因核電廠建設周期長、技術路線相對保守，在運核電廠消防系統建設與投用時間普遍早于物聯網技術大規模普及期，導致核電廠消防設備物聯水平普遍較低，無法滿足智慧消防建設需要，如設備缺乏足夠的傳感器和數據收集裝置，無法實時傳輸消防設施狀態信息[1]。

（二）信息資源分散孤立

由于缺乏統一的信息資源規劃，導致各類消防設備與管理系統信息資源分散，無法有效融合，不利于綜合利用信息資源。同時，各類消防設備與消防系統涉及的數據標準、數據格式不統一，形成數據孤島與信息壁壘，導致消防風險管理無法進行有效的大數據分析與準確的風險評價[2]。

（三）火警處置智能化落后

智能化接處警和火場態勢感知需要借助先進的物聯網技術和人工智能算法來實現。因核電廠接處警頻率低、重要性認識不足、技術投入不高等因素，導致其接處警能力普遍落后于城市消防接警中心的基本水平，缺少輔助偵察設備、可視化通信技術，導致無法實時、動態、高效感知火場態勢，無法進行科學、高效、可靠的指揮與決策[3]。

三、核電廠智慧消防總體架構

通過系統性規劃核電廠智慧消防管理平臺架構，從消防態勢感知、消防大數據挖掘與應用、消防智能救援指揮、消防隊站智慧管理等四大方面開展建設，借助數字化技術實現防火、滅火有效融合，提升核電廠風險預判與科學救援能力[4]。

四、核電廠智慧消防建設的探索與應用

（一）構建消防物聯網管理子系統

在傳統火災自動報警系統的基礎上，輔助增設消防物聯網監測設備，通過實時監測和采集消防設施、設備、器材等狀態信息，基于完整的數據圖譜在線感知消防安全狀況。結合歷史數據和實時數據存儲、分析和處理物聯網類數據，對消防安全趨勢進行預測和預警，為消防安全管理提供更加科學和精準的決策支持。

傳統消防設備與物聯網設備融合，具有建設工期長、施工復雜度高、信息兼容性差、設備用電施工難等特點，主要涉及消防給水、消火栓系統、火災自動報警系統、自動噴水滅火系統、氣體滅火系統、機械防煙排煙系統、電氣火災預警系統、其他系統（應急照明與疏散指示、廣播、防火分隔設施、消防電梯、消防電話等）。

新興消防物聯網設備具有功耗低、待機長、自供電等特點，常見設備為防火門無線監控系統、工業攝像智能AI識別（煙氣、火焰）、獨立式無線感煙探測系統、火災圖像識別系統、可燃及危險氣體無線監測預警、滅火器智能信標、消防閥門井浸濕檢測、監火機器人等技術[5]。

（二）構建消防大數據監管子系統

實現不同系統、不同層級消防信息數據的統籌融合與集中分析。通過消防大數據模型進行消防安全風險動態分析與評估，實現消防安全管理數據可視化、結構化，提升消防安全管理效能。

1.平臺互聯、統籌融合

利用數據中臺互聯、系統接口對接、RPA技術等方式，實現“消防設計數據、消防生產數據（維修管理/定期試驗/隔離管理等）、消防管理數據（動火證、火災載荷、防火屏障、消防通道、消防隱患等）、消防監測數據（消防物聯網數據）”統籌融合，打破系統孤立與數據壁壘，建立消防監管數據湖，為消防風險評估奠定基礎。

2.動態分析、風險預判

動態收集更新消防監管數據湖，如消防缺陷、消防異常、氣象信息、工作計劃、消防票證、火險事件、消防演習等信息，建立消防大數據分析模型，深入挖掘和分析各項消防監管數據，識別出潛在的安全風險和隱患，為消防安全管理與風險趨勢預判提供科學決策支持。

3.科學決策、精準干預

通過消防風險趨勢分析與預判，為消防管理科學化、火災風險干預提供有效決策依據[6]，指引消防管理人員及時采取應對措施，有效提升消防安全治理效能，降低火災發生概率。

（三）構建消防智能救援指揮子系統

利用大數據、信息集成、即時通信等技術，實現火災救援從“離線狀態”到“在線狀態”的數字化轉型，輔助主控室操縱員、消防指揮人員快速準確識別火情信息，迅速做出判斷與響應，促進核電廠火警響應流程的自動化和智能化管理。

1.早期預警與智能接警

實現消防探測系統與視頻監控設備聯動，借助智能傳感器、AI圖像識別等技術輔助收集火災初期信息，如火源位置、火勢大小、煙霧濃度等，縮短火災早期探測與確認時間，早預判、早發現、早撲救，提升滅火成功率。建設核電智能接警系統，實現接警語音拾取、警情要素自動提取、自動生成警情單、自動關聯消防行動卡、自動分發涉及人員，實現智能化模塊調度，為高效指揮提供及時、有效、互動的災情實時信息，縮短警情傳遞時間，提升接警處置效率。

2.火場態勢全方位感知

通過采用先進的技術手段和裝備，實現消防救援的天地立體感知，為應對火場突發情況、補充偵察與救援提供重要的輔助決策支持和保障[7]，如利用消防救援機器人、無人機、機器狗、即時通信設備、人員生命體征監測等新式裝備。通過智慧消防系統數據融合優勢，實現對火場環境信息的可視化、實時化感知，如周邊情況（道路情況、救援場地、疏散通道等）、氣象預測數據、設備斷電情況、消防系統啟動情況、火災載荷分布情況、消防設備位置及狀態、消防戰斗員定位、環境輻射劑量率等。

3.數智化消防預案與指揮決策

核電火災事故場景、現場環境、應急響應等因素基本固定，有利于降低數字化滅火預案的開發難度，提升數字化滅火預案的針對性、操作性，輔助利用數字仿真、三維動態和模型處理等前沿技術，接入移動式消防救援指揮電腦，實現人員、裝備、資源協同調配與遠程指導，實現消防指揮可視化、移動化，提升滅火救援指揮效能。

（四）構建消防隊站智慧管理子系統

以智能化、網絡化、互動化、協同化和融合化為導向，開展消防隊站管理系統建設。通過物聯網技術，結合傳感器，實現消防隊站要素數字化、訓練智能化、裝備信息化、信息資源網絡化、日常管理可視化。同時，全面數字化管理消防隊的人、車、物，提升應急反應速度，為消防救援提供現代管理支持。在此基礎上，可視化態勢、戰備秩序管理、訓練秩序管理、工作秩序管理以及大屏集中展示等方面得以有效實施[8]。

五、核電廠智慧消防建設的創新應用

（一）數據融合模式下的消防管理中樞

在數據融合模式下，核電廠智慧消防管理中樞具有顯著優勢。這一創新應用將不同來源的消防數據進行有效整合，包括機組運行數據、人員定位信息、火災報警信號、消防管理數據等，使各類數據相互補充，形成全方位多角度的消防監管數據湖。數據融合模式下的消防管理中樞的核心價值在于通過數據挖掘和分析技術，深入揭示潛在的火災風險，實現火災預防智能化。通過對海量數據的分析，該中樞能夠預測火災風險趨勢，指導消防管理人員及時進行干預與介入，將潛在火災隱患消滅在萌芽狀態。此外，數據融合下的消防管理中樞還具有實時監控功能，能準確跟蹤核電廠各區域的消防情況，一旦出現異常數據，立即啟動預警機制，將火災風險降至最低。

（二）大數據驅動下的消防風險評估與預測

在大數據驅動下，實現消防風險評估與預測的創新應用。大數據技術對海量消防數據進行采集、分析和挖掘，揭示數據中隱藏的火災風險和趨勢，為預防和應對火災提供科學依據。首先，大數據驅動下的消防風險評估能夠根據歷史數據和實時監測數據，對核電廠各區域的火災風險進行量化評估，使管理人員能夠全面、準確了解核消防安全狀態。其次，通過數據挖掘和機器學習技術，消防風險評估能夠預測核電廠消防安全狀態的發展趨勢，提前采取措施進行干預和防范[9]。

（三）數字化應用下的滅火指揮輔助決策

在數字化應用背景下，核電廠智慧消防滅火指揮輔助決策系統發揮著重要作用。該系統通過數字化技術，實現了對火災現場的實時監控、數據分析和決策支持，為滅火指揮提供更加科學、高效的輔助手段。滅火指揮輔助決策系統通過視頻監控、傳感器、機器狗、無人機、消防單兵視頻通信等設備，實時獲取火災現場的圖像和數據信息，為指揮人員提供全面的現場情況。同時，系統通過消防設計基礎信息進行數據分析和處理，對火災蔓延趨勢、火勢大小等進行評估和預測，為制定滅火方案提供科學依據。智慧消防系統集成多種滅火方案和戰術模型，根據現場情況和火勢發展，自動生成和優化滅火方案，為指揮人員提供多種戰術選擇。

結語

中國核電行業智慧消防建設尚處于探索期，迫切需要在消防態勢感知、消防大數據挖掘與應用、消防智能救援指揮、消防隊站智慧管理等方面提升消防安全管理效能，通過系統性規劃與建設“防消一體”的核電廠智慧消防管理系統，不斷探索迭代物聯網、大數據、應急通信、人工智能、虛擬現實在內的新興技術，可為提升核電廠消防安全管理與應急響應能力奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]彭艷紅.利用智慧消防提升消防設備安全監督工作的探討[J].中國設備工程，2023（17）：30-32.

[2]盧忠華.智慧消防在核電廠的應用[J].電工技術，2022（06）：47-49.

[3]徐望超.智慧消防在核電廠消防工作中的應用研究[J].科技創新導報，2020，17（13）：48-49+52.

[4]王歡賽.基于物聯網技術的智慧消防建設[J].今日消防，2023，8（05）：55-57.

[5]曾晶，韓慧君.基于大數據、物聯網和3S技術的智慧消防管理系統設計[J]. 信息與電腦（理論版），2023，35（07）：177-180.

[6]孟令鴻，張云鵬，汪洋，等.基于NB-IoT技術的智能化消防系統的建設與應用[J].建筑施工，2023，45（02）：371-374+378.

[7]唐俊杰，李曉峰，司田煜.綜合性多層級智慧消防監管平臺建設研究[J].消防界（電子版），2023，9（03）：1-3.

[8]周明珠，王圣賢，王金剛，等.智慧消防系統在鋁用炭素生產火災防控中的應用[J].中國高新科技，2023（02）：155-157.

[9]史卿.智慧消防管理系統在消防監督工作中的應用研究[J].今日消防，2022，7（11）：57-59.