物聯網技術在消防隱患監測與預警中的應用

摘要：物聯網技術與智慧消防的深度融合，為傳統消防監測體系帶來重大變革。通過搭建低功耗廣域網絡，部署智能傳感設備，結合人工智能視頻分析及大數據建模技術，構建智能化消防隱患監測預警系統，該系統可將火情發現時間由傳統5～10min縮短至3s內，實現對煙氣及可燃氣體泄漏等安全隱患的智能識別及預警。在某大型危險品倉儲企業的實踐應用結果顯示，系統監測覆蓋率達95%以上，預警準確率顯著提升，驗證了物聯網技術在提升消防安全管理效能方面的顯著優勢。

關鍵詞：物聯網技術；消防隱患；智能監測；預警系統

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）03-0037-03

大型倉儲企業火災事故時有發生，暴露出傳統消防監測手段在響應時效、覆蓋范圍和智能化程度上存在一些短板，天津港“8·12”特大火災事故更是為我們敲響了消防安全的警鐘[1]。物聯網技術的快速發展，為消防安全監測領域帶來新的契機，通過構建智能感知網絡，整合多源數據信息，建立智慧消防平臺，可實現對火災隱患的智能識別，實時監測及快速預警，從根本上提升消防安全管理效能。

1 物聯網消防監測系統的技術架構

LoRa技術是物聯網領域的關鍵通信技術，具備遠距離傳輸、低能耗與大規模設備連接能力，特別適合分散部署的消防監測場景，支持電池供電設備長期穩定運行。基于LoRa技術的智慧消防監測系統構建了私有化低功耗廣域網絡，采用星型網絡拓撲結構實現消防設備的遠程監測與聯動控制，系統通過分層架構設計，包括感知層、網絡層及應用層，集成了基于物聯網視頻監控的煙火智能識別、可燃氣體探測及消防水壓監測等多類專業傳感設備，電氣火災監測模塊部署剩余電流及線纜溫度傳感器，可實現對配電設備運行狀態的實時監控；可燃氣體探測器采用高精度傳感元件，對危險品倉儲區域進行持續監測；消防水壓監測系統通過壓力傳感器實現對消火栓及噴淋系統的動態監測。智能監測平臺基于云計算及大數據技術，采用分布式架構，集成設備管理、數據分析及可視化展示等功能模塊，通過優化網絡協議棧及傳輸策略，結合邊緣計算節點的部署，系統實現了數據的就近處理及實時傳輸。平臺支持基于平面圖及三維模型的空間定位顯示，構建可視化監測預警界面，同時采用模塊化設計確保功能擴展性，為火災隱患監測提供全方位的技術支撐。

2 基于人工智能的火災隱患識別技術

2.1" 基于物聯網視頻監控的煙火智能識別技術

基于物聯網視頻監控的煙火智能識別技術作為智慧消防系統感知層的核心組件，通過融合深度學習與物聯網技術，構建了面向火災早期征兆的智能化視覺監測網絡[2]。該系統在現有基礎上部署升級了物聯網攝像頭陣列，形成分布式感知節點，采用改良的卷積神經網絡模型針對倉儲環境特性進行優化訓練。在算法設計上，系統引入煙霧擴散動態模型。

該模型實現了溫濕度與氣流等物聯網傳感數據的關聯分析，顯著提升了復雜環境下的識別準確率。技術實現上，系統通過物聯網網關將視頻流分流至邊緣計算節點進行初步特征提取，再傳輸關鍵數據至云平臺進行深度分析，實現了計算資源的高效分配。

2.2" 電氣火災特征分析

電氣火災特征分析系統通過對配電設備運行狀態的多維度監測，構建電氣火災風險評估模型，系統在配電箱關鍵節點部署溫度傳感器及剩余電流檢測裝置，實現對線路負載、接觸發熱及絕緣劣化等狀態的實時監測，針對電氣火災的特性，建立基于時序數據分析的預警模型，將電氣設備異常狀態分為預警期、危險期及緊急期，系統通過分析剩余電流變化趨勢，結合線纜溫度動態變化特征，建立電氣火災風險評估函數。

系統根據評估函數的計算結果動態調整預警閾值，當設備出現超負荷、過熱等異常狀態時，智能預警系統自動觸發報警并聯動視頻監控進行現場確認，實現電氣火災風險的早期預警。

2.3" 可燃氣體泄漏檢測方法

可燃氣體泄漏監測系統針對危險品倉儲環境的特殊需求，采用多點布設的高精度氣體傳感器陣列，構建區域性氣體濃度分布監測網絡[3]，系統采用新型半導體傳感器，具備快速響應、高靈敏度及良好選擇性等特點，可同時監測多種可燃氣體濃度，監測系統通過建立氣體擴散模型，結合環境參數對氣體濃度進行實時分析及預測，系統采用改進的自適應閾值算法，根據環境溫度與濕度等因素動態調整報警閾值，有效降低誤報率，在氣體濃度異常時，系統通過聲光報警、短信通知、移動應用推送等多種方式實現報警信息的快速傳遞，同時自動啟動應急處置預案與監測系統對氫氣、一氧化碳等危險氣體濃度進行24h監測，實現對氣體泄漏事故的及時發現及處置，有效預防由氣體泄漏引發的火災爆炸事故。

3 多維數據融合的預警決策機制

3.1" 異構數據采集與處理

智慧消防系統通過集成視頻煙火監控、電氣監測、氣體傳感及水壓監測等多源異構數據，構建全方位的消防安全監測網絡，數據采集層采用分布式架構，將各類傳感數據通過物聯網通信協議實時傳輸至數據處理中心[4]，針對不同類型數據的特征差異，設計了統一的數據標準化處理框架，對于時序數據，采用滑動窗口算法進行數據預處理及降噪；對于視頻圖像數據，通過深度學習模型提取關鍵特征；對于設備狀態數據，采用狀態編碼方式進行標準化處理，數據融合過程采用分層處理策略，建立數據融合函數。

通過該模型實現異構數據的有效整合，為預警決策提供全面的數據支持，系統構建統一的數據存儲及檢索機制，支持對歷史數據的快速訪問及分析，為消防安全態勢感知提供數據基礎。

3.2" 預警閾值自適應優化

預警閾值自適應優化機制基于多維監測數據，構建動態預警模型，系統通過分析歷史預警數據，建立基于時空關聯的預警參數優化算法，預警模型綜合考慮環境因素、設備狀態及歷史數據，采用機器學習方法對預警閾值進行動態調整。系統將預警分為多個等級，針對不同風險等級設置差異化的預警策略，預警模型采用基于規則及數據驅動相結合的方法，通過持續學習優化預警參數，對不同類型的監測指標，建立獨立的預警評估函數，綜合計算風險等級。

系統根據風險等級評估結果，自動調整預警閾值，提高預警的準確性及及時性，預警系統具備自學習能力，通過分析預警結果的準確性持續優化預警參數，提升系統預警效能。

3.3" 應急響應協同方案

應急響應協同方案基于地理信息系統構建智能化應急處置平臺，集成建筑平面圖及三維模型，實現消防設備及應急資源的精確定位，當系統檢測到異常情況時，智能平臺自動生成應急處置預案，通過多途徑告警方式確保信息及時傳遞，應急響應系統采用分級響應機制，根據事件等級啟動相應的處置流程，平臺支持應急資源的智能調度，通過算法優化確定最佳響應路徑及處置方案，建立區域聯動機制，實現跨區域應急資源的協同調度，提高應急處置效率。應急指揮中心通過可視化界面實時掌握現場情況，遠程指導現場處置工作，系統具備實時通信及信息共享功能，支持多部門協同處置，確保應急響應的高效性及協同性，應急預案庫定期更新、完善，持續提升應急處置能力。

4 智慧消防系統的應用實踐與效果分析

4.1" 系統部署與實施

基于物聯網技術的智慧消防系統在某大型危險品倉儲企業的部署中采用分區分級實施策略，系統部署將倉儲區域劃分為重點監控區、一般監控區及輔助區域，針對不同區域特點配置相應的監測設備，重點監控區部署高密度傳感器網絡，包括智能視頻煙火監控系統、電氣火災監測裝置及可燃氣體探測器，實現全方位監控。物聯網通信基站按照信號覆蓋需求進行網格化布置，確保數據傳輸的可靠性，系統采用模塊化部署方案，支持功能的靈活擴展及設備的即插即用，降低系統維護成本。智能監控中心采用分布式架構，通過邊緣計算節點提升數據處理效率，實現監測數據的實時分析及預警，一般監控區配置標準密度的傳感器網絡，重點關注人員密集區域及重要設施。輔助區域則以基礎監控為主，構建多層次的安全防護體系，網格化部署的物聯網基站實現了信號的全覆蓋，保障系統運行的穩定性。

4.2" 運行效果評估與驗證

智慧消防系統在多個大型危險品倉儲企業的應用表明，物聯網技術顯著提升了消防安全管理水平，系統運行數據顯示，火情發現時間由傳統的5～10min縮短至3s內，監測覆蓋率達到95%以上，智能預警系統的準確率顯著提升，誤報率降低至1%以下。電氣火災預警系統可對設備異常提前預警，平均提前20min發出預警信號，可燃氣體監測系統對泄漏事件的響應時間控制在10s內，有效預防了危險氣體積累引發的安全事故，智能視頻煙火監控系統實現了對大空間的高效監控，單個攝像頭的有效監控面積提升至500m2，系統運行數據詳見表1。

4.3" 推廣應用價值研究

基于物聯網技術的智慧消防監測系統采用標準化的接口設計及模塊化的組件構架，確保了跨平臺的兼容性，實現了在不同類型倉儲企業的快速部署，系統的技術架構具有高度的可擴展性，可針對不同企業的具體需求進行功能模塊的靈活配置與優化升級。在運營管理方面，智慧消防系統通過智能化監測與實時預警機制，顯著降低了人力資源投入，提升了安全管理效率。系統采用標準化的接口協議，支持與其他智能化管理平臺的無縫集成，為構建綜合性智慧消防體系提供了實踐基礎，推動了消防安全管理體系向數字化與智能化方向的轉型升級。

5 結束語

物聯網技術在消防隱患監測與預警中的創新應用，實現了從被動防火向主動預防的重要轉變，通過構建智能化監測網絡，融合多源感知數據，建立快速預警機制，顯著提升了火災防控能力。在大型危險品倉儲企業的實踐應用中，驗證了該系統在提高監測覆蓋面、縮短響應時間、提升預警準確率等方面的顯著優勢，為智慧消防領域的技術創新及實踐應用提供了參考。

參考文獻

[1]王超，張成良，劉磊，等.天津港“8·12”特大火災爆炸事故的工程倫理教育缺位探析[J].中國水運（下半月），2018，18（24）：26-27.

[2]周軍.基于物聯網技術的造紙企業智慧消防預警系統設計與實現[J].中華紙業，2024，45（12）：86-88.

[3]崔彤，馬鳴，才睿，等.物聯網技術在智慧消防中的應用研究[J].消防界（電子版），2023，9（20）：42-44.

[4]胡曉曉.物聯網技術應用于高層建筑消防監督管理的相關思考[J].今日消防，2023，8（8）：60-62.