智慧消防背景下的消防設施物聯網監測系統優化

摘要：消防設施物聯網監測系統作為智慧消防的核心組成部分，在提升消防設施管理水平、增強火災預警能力等方面具有重要作用。深入分析了當前消防設施物聯網監測系統存在的問題，包括傳感器可靠性、數據傳輸穩定性、系統兼容性以及信息安全等方面，結合新興技術，提出了針對性的優化策略，并通過優化實例驗證了這些策略的有效性，旨在為智慧消防建設中消防設施物聯網監測系統的完善提供參考，提高消防工作的智能化水平和效率。

關鍵詞：智慧消防；消防設施；物聯網監測系統

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0065-03

據統計，2024年1至10月，全國共接報火災77萬起，死亡1559人、受傷2202人[1]，給人民群眾生命安全帶來了巨大威脅。傳統消防模式在面對日益復雜的建筑環境和火災隱患時，逐漸暴露出諸多局限性，如消防設施管理分散、火災預警滯后、應急響應效率低下等問題。

在此背景下，智慧消防應運而生，為消防工作的變革帶來了新的契機。消防設施物聯網監測系統作為智慧消防的關鍵支撐，通過在消防設施上部署傳感器，實現對消防設施運行狀態的實時監測和數據采集，能夠提前發現火災隱患并及時報警，有效提升消防設施的管理效能和火災防控能力。然而，在實際應用中，該系統仍面臨一些亟待解決的問題，如傳感器的可靠性、數據傳輸的穩定性、系統的兼容性以及信息安全等方面。因此，深入研究消防設施物聯網監測系統的優化策略，具有重要的現實意義。

1 消防設施物聯網監測系統現狀

1.1" 系統架構與工作原理

消防設施物聯網監測系統主要由感知層、網絡層和應用層組成。感知層通過各類傳感器對消防設施的狀態信息進行采集，如火災探測器監測煙霧濃度、溫度傳感器測量環境溫度、壓力傳感器監測消防水系統壓力等。網絡層負責將感知層采集的數據傳輸至應用層，常用的傳輸方式包括有線網絡（如以太網）、無線網絡（如Wi-Fi、藍牙、NB-IoT等）。應用層則對接收的數據進行處理、分析和存儲，實現消防設施的實時監控、故障報警、遠程控制等功能，并為消防管理人員提供可視化的操作界面。

1.2" 應用現狀與成效

目前，消防設施物聯網監測系統已在部分城市的高層建筑、大型商業綜合體、工業園區等場所得到應用。通過該系統的部署，實現了消防設施的數字化管理，提高了消防設施的完好率和可靠性。例如，在某大型商業綜合體中，消防設施物聯網監測系統能夠實時監測消防噴淋系統的水壓異常情況，并及時通知維護人員進行修復，避免了因消防設施故障引發的火災事故。同時，該系統還能夠對火災報警信息進行快速處理和定位，有效縮短了應急響應時間，提高了火災撲救效率[2]。

2 存在主要問題分析

2.1" 傳感器可靠性問題

傳感器肩負著精準感知環境變化、及時捕捉火災隱患的重任，在實際應用中，傳感器常常面臨著惡劣的環境條件。高溫環境持續烘烤著傳感器，增加了內部電子元件性能衰退的風險；灰塵的堆積阻礙了其對環境信息的準確感知。以煙霧傳感器為例，在長期使用過程中，灰塵的不斷積累會覆蓋其感應元件，導致靈敏度大幅降低，為火災的早期預警和撲救埋下了巨大的安全隱患。

此外，當前傳感器市場質量參差不齊，部分傳感器存在質量問題。在生產環節，由于工藝水平有限，在制造過程中可能會出現焊接不牢、零部件裝配不精確等工藝缺陷，導致傳感器的性能不足。

2.2" 數據傳輸穩定性問題

消防設施物聯網監測系統在運行過程中，無線網絡信號極易受到外界因素的干擾。建筑物的遮擋猶如一道道屏障，阻擋并削弱了無線信號的傳播。在高層建筑中，Wi-Fi信號在垂直方向上的衰減尤為明顯，當傳輸到地下室時，信號強度已經大幅減弱，數據傳輸變得極為不暢，甚至時常出現中斷。而在高層樓層，由于距離信號源較遠且受到周圍建筑物的遮擋，同樣面臨著信號不穩定、數據傳輸延遲的問題。

隨著物聯網技術的快速發展，越來越多的消防設施接入到物聯網監測系統中，如果數據傳輸協議設計不合理，無法高效分配和利用有限的網絡資源，極易導致網絡擁塞，影響數據傳輸的穩定性和效率。

2.3" 系統兼容性問題

消防設施物聯網監測系統所涵蓋的消防設施種類繁多，來源廣泛，不同廠家生產的消防設施在數據接口、通信協議等關鍵技術方面存在顯著差異，使得系統的兼容性成為一個亟待解決的難題。

此外，消防設施物聯網監測系統與其他相關系統（如安防監控系統、建筑自動化系統等）的集成也面臨諸多挑戰。由于缺乏統一的行業標準和規范，各個系統之間的數據格式、通信協議各不相同，難以實現無縫對接和協同工作。這種信息孤島現象導致不同系統之間無法共享數據、相互協作，制約了智慧消防整體效能的發揮。

2.4" 信息安全問題

消防設施物聯網監測系統在實際運行過程中，面臨著來自網絡攻擊、數據泄露等方面的嚴重安全威脅。

黑客作為網絡世界中的不法分子，可能會利用系統中的網絡漏洞，輕松入侵消防設施物聯網監測系統。一旦入侵成功，便能夠肆意篡改火災報警信息，導致消防指揮中心接收虛假的火災警報，從而做出錯誤的決策；或者遠程控制消防設施，關閉消防水閥、停止防排煙系統等，嚴重阻礙火災的撲救工作，給人民生命財產造成不可挽回的巨大損失。

目前，部分消防設施物聯網監測系統缺乏完善的身份認證機制，無法準確識別和驗證用戶身份，訪問控制措施和數據加密技術的應用也不夠嚴密，未能對用戶的操作權限進行精細的劃分和嚴格限制，極易被黑客竊取和篡改。

3 優化策略

3.1" 采用新型傳感器技術

為提高傳感器的可靠性，可采用新型傳感器技術，如智能傳感器、納米傳感器等。智能傳感器具有自我診斷、自動校準、自適應環境等功能，能夠有效降低傳感器故障率，提高監測準確性。

納米傳感器則利用納米材料的特殊性能，如高靈敏度、高穩定性等，進一步增強傳感器的性能。例如，納米級的溫度傳感器能實現更精確的溫度測量，且具有更強的抗干擾能力。此外，加強傳感器的防護措施，如采用防塵、防水、防腐外殼，定期對傳感器進行清潔和維護，也能夠延長傳感器的使用壽命，提高其可靠性。

3.2" 優化數據傳輸協議

針對數據傳輸穩定性問題，可優化數據傳輸協議，如采用MQTT、CoAP等輕量級物聯網傳輸協議，這些協議具有低消耗、低功耗、高可靠性等特點，能夠有效滿足消防設施物聯網監測系統的數據傳輸需求。

MQTT協議采用發布/訂閱模式，將數據的發送者和接收者解耦，從而確保高效的數據傳輸和消息推送。CoAP協議則專為資源受限的物聯網設備而設計，支持異步通信和緩存機制，能夠在網絡環境較差的情況下保證數據傳輸的可靠性[3]。

此外，通過增加數據緩存機制、優化網絡拓撲結構、實施多網絡冗余備份等措施，能夠提高數據傳輸的穩定性和可靠性。例如，采用星型與網狀相結合的結構，提高網絡的抗毀性和自愈能力。

3.3" 構建統一數據平臺

為解決系統兼容性問題，應構建統一的數據平臺。該平臺應制定統一的數據接口標準和通信協議規范，要求消防設施生產廠家按照標準進行設備接口開發和協議適配，實現消防設施間的數據互聯互通。同時，還應具備數據集成、存儲、分析等功能，能夠對來自不同消防設施的監測數據進行整合處理，為消防管理人員提供全面、準確的消防設施運行信息。

此外，加強與其他相關系統的集成，如通過開放API接口，實現消防設施物聯網監測系統與安防監控系統、建筑自動化系統等的信息共享和協同工作，形成智慧消防的整體解決方案。

3.4" 強化信息安全防護

針對信息安全問題，必須強化消防設施物聯網監測系統的信息安全防護措施。首先，建立完善的身份認證機制，采用多因素身份認證（如密碼、指紋、短信驗證碼等），確保只有授權人員能夠訪問系統。其次，實施嚴格的訪問控制策略，根據用戶的角色和權限，限制其對系統資源的訪問范圍和操作權限。最后，采用數據加密技術，對消防設施運行數據和火災報警信息進行加密傳輸和存儲，防止數據被竊取或篡改。

4 優化實例分析

4.1" 項目背景

浙江嘉興某地的一個大型工業園區，占地面積約15km2，園區內有眾多的工業企業和倉儲設施。為提升園區的火災防控能力，已建設了一套消防設施物聯網監測系統。然而，在系統運行過程中，發現存在傳感器誤報率高、數據傳輸不穩定、部分消防設施無法接入等問題，影響了系統的正常使用。

4.2" 優化措施實施

針對上述問題，采取了以下優化措施：第一，傳感器優化。對園區內的煙霧傳感器、溫度傳感器等進行升級改造，引入智能傳感器，并增加了防護裝置。同時，還建立了傳感器定期維護和校準制度，以確保傳感器的可靠性。第二，數據傳輸優化。將原有的數據傳輸協議替換為更高效穩定的MQTT協議，并對網絡拓撲結構進行優化，增設無線信號中繼器，顯著提高了數據傳輸的穩定性和覆蓋范圍。第三，系統兼容性優化。構建統一的數據平臺，制定詳細的數據接口標準和通信協議規范，要求園區內各企業的消防設施生產廠家按照標準進行設備改造和接入。同時，實現了消防設施物聯網監測系統與園區安防監控系統的集成，形成了有效的聯動機制。第四，信息安全優化。建立了身份認證、訪問控制、數據加密等信息安全機制，部署了網絡安全監測設備，加強了對系統的信息安全防護。

4.3" 優化效果評估

經過優化措施的實施，該工業園區的消防設施物聯網監測系統取得了顯著的優化效果：第一，傳感器誤報率降低。智能傳感器的應用和定期維護校準制度的建立，使傳感器誤報率從原來的15%降低到5%以下，提高了火災預警的準確性。第二，數據傳輸穩定性提高。MQTT協議的引入和網絡拓撲結構的優化，有效解決了數據傳輸中斷和延遲的問題，數據傳輸成功率達到85%以上。第三，系統兼容性增強。統一數據平臺的構建和數據接口標準的制定，實現了園區內所有消防設施的接入和數據互聯互通，系統的集成度和兼容性得到大幅提升。第四，信息安全保障加強。完善的信息安全機制和網絡安全監測設備的部署，有效防范了網絡攻擊和數據泄露等安全威脅，保障了系統的信息安全。

通過對該工業園區消防設施物聯網監測系統的優化實例分析，驗證了本文所提出的優化策略的有效性和可行性，為其他地區智慧消防建設中消防設施物聯網監測系統的優化提供參考。

5 結束語

隨著物聯網、大數據、人工智能等新興技術的不斷發展，消防設施物聯網監測系統將迎來新的發展機遇，未來還可通過深入研究傳感器的智能化微型化技術、探索基于大數據和人工智能的火災預測預警模型、推動智慧消防標準體系的不斷完善等手段，提升物聯網監測系統的實踐價值，為消防工作的智能化、高效化發展提供持續的動力。

參考文獻

[1]肖方.今年1—10月消防接報處置警情超205萬起[J].中國消防，2024（11）：7.

[2]黃俊斌.基于消防物聯網的商業綜合體火災風險指標量化與應用研究[D].徐州：中國礦業大學，2021.

[3]鄭芬.5G移動通信技術在電力物聯網中的應用研究[J].信息記錄材料，2024，25（11）：237-239.