基于物聯網技術的智慧消防系統研究

引言

當前我國消防安全管理面臨嚴峻挑戰，各類火災事故頻發，給人民群眾生命財產安全造成嚴重威脅。特別是在石油化工等工業領域以及商場、醫院等人員密集場所，由于消防監管體系不完善，大量潛在隱患難以被及時發現和消除。調研顯示，雖然社會單位普遍配置了消防設施，但仍存在“重購置、輕維護”現象，設備維護保養不到位，完好率和使用效能難以保障。同時，消防監督管理部門受限于人力物力，難以及時掌握建筑消防設施的真實運行狀態，存在監管盲區。要破解這一困局，必須構建“預防為主、防消結合”的現代化消防管理體系。具體而言，需要完善法規標準體系，強化單位主體責任；運用物聯網、大數據等技術手段，提升監管效能；建立第三方維保質量評估機制，加強全民消防安全教育。通過多方協同、標本兼治，才能真正提升全社會火災防控能力。

一、消防安全管理現狀分析

當前消防安全管理面臨諸多難題，包括人防效率低、維保監督難落實、檢查覆蓋不全面、報警響應不及時、設施維護不到位。同時，各品牌系統互不兼容，形成信息孤島，責任追溯困難重重。物聯網技術的應用可有效破解這些難題，通過智能感知、數據互通和遠程監控，實現消防管理的智能化升級，提升監管效率和預警能力[1]。

（一）需求分析

針對當前消防安全管理存在的系統性缺陷，亟須建立智能化解決方案。在技術層面，傳統消防報警系統存在感知盲區，無法實現對火警與故障的集中監測；供水系統沒有壓力診斷功能，難以實時掌控管網狀態；疏散系統因防火門異常開閉、通道堵塞等問題嚴重影響逃生效率；電氣系統因過載、短路等隱患成為主要火源。在管理層面，監管部門面臨警力不足與執法手段落后的雙重困境。這些問題的根本癥結在于缺乏智能化的技術支撐體系，需要通過物聯網、大數據等技術手段構建“全要素感知、全過程監控”的智慧消防平臺，實現從被動應對到主動防控的轉變[2-3]。

（二）設計要點

消防物聯網技術通過智能感知終端實時采集設備數據，經網絡傳輸至云平臺，實現了對消防設施的全天候動態監管。統一多品牌設備協議，實現集中監控；植人智能傳感器，監測水壓和電路狀態；運用電子巡更，保障疏散通道暢通。這種“感知一傳輸一研判”閉環管理，不僅打破了信息孤島，還構建了從隱患預警到應急處置的全流程智能防控體系，大幅提升了消防安全管理效能[4]。自動報警系統：通過和傳統報警主機數據接口對接，統一數據格式，將自動報警信息接入消防物聯網，實時、在線監測，集中感知、統一管理。供水系統：在消防水池、高位消防水箱、消防水管、消防泵等多處安裝液位和壓力傳感器，通過無線網絡傳輸到主機，建立室內外消防用水監測系統，及時發現故障并維修，使供水系統正常運行，保障初期火災撲救能力。疏散系統：通過協議轉換器接收防火門信號，并傳輸到消控室主機，建立防火門、疏散通道狀態監測系統，實時監視防火門和消防通道的狀況。用電系統：安裝電氣傳感器，統一數據接口，通過無線傳輸到消控室主機，建立電氣火災自動監測系統，實時監測線路用電情況。管理與監督：建立遠程監管平臺和手機終端app，實時掌控轄區內消防安全狀況。

二、系統設計

（一）系統架構

消防物聯網遠程監控管理系統采用分層架構設計，由軟件平臺和硬件設備協同工作實現智能化監管。系統硬件層包含物聯網信息采集傳輸主機、智能協議轉換器及各類前端傳感器（如水壓傳感器、液位傳感器、防火卷簾門狀態監測模塊等）。這些傳感器采集的模擬量和開關量信號，通過智能協議轉換器進行協議標準化處理，經由LoRa無線網絡、4G移動通信和以太網等多模傳輸通道，由物聯網信息采集傳輸主機統一匯聚至云數據中心。數據經智能分析處理后，最終在消防物聯網監管平臺實現可視化呈現，完成從數據采集、傳輸、處理到應用的全鏈條閉環，實現了對消防設施運行狀態的實時監測與智能預警功能[5]。消防物聯網遠程監控管理系統架構如圖1所示。

圖1消防物聯網遠程監控管理系統架構

圖2消防物聯網系統功能組成圖

（二）消防物聯網系統功能

消防物聯網系統通過深度融合物聯網、云計算和大數據技術，構建了“全域感知一智能分析一精準管控”的現代化消防管理體系，如圖2所示。系統整合了建筑內分散部署的火災報警、消防聯動、水系統監測、電氣火災監控等子系統，通過統一的物聯網協議轉換和數據采集網絡，實現了對消防設施的集中化、智能化監管。在技術架構上，系統建立了三層智能化平臺。感知層部署多類型傳感器終端，實時采集消防設施運行參數；網絡層采用多模融合通信技術，確保數據傳輸的可靠性和實時性；平臺層運用大數據分析和機器學習算法，實現對火災風險的智能研判和預警預測。這種架構設計使得傳統“被動響應”的消防管理模式轉變為“主動預防”的智能化管理模式。通過網格化感知網絡，構建了全覆蓋、無死角的消防監控體系；基于大數據分析的智能預警機制，大幅提升了火災防控的預見性和準確性；整合應急救援資源，形成了快速響應、科學決策的智能救援體系。這些技術創新為提升社會消防安全管理水平提供了強有力的技術支撐。

三、消防物聯網遠程監控管理系統

消防物聯網遠程監控管理系統構建了“平臺 + 終端 + 應用\"的立體化監管體系。系統由消防物聯網監管平臺（集成移動APP）和四大監測子系統組成，涵蓋火災報警、消防水系統、防火分隔設施及電氣線路等。平臺提供人員設備檔案管理、維保考核、年檢提醒等標準化管理功能，通過智能感知終端實時采集設備運行數據，實現對建筑消防設施的全天候在線監測。系統具備多級預警機制，可自動觸發報警信息，并基于大數據分析生成風險評估報告，為消防監督執法和應急救援決策提供數據支撐，顯著提升了消防安全管理的規范化、智能化和精準化水平。

（一）消防物聯網監管平臺

該消防物聯網平臺基于新一代信息技術構建，打造了集智能感知、云端管理和移動應用于一體的現代化消防監管體系。平臺深度融合物聯網、云計算和大數據技術，構建了包含監管云平臺、3D可視化系統、移動終端管理系統的完整解決方案，實現了對消防設施全生命周期管理和安全事故全流程監控。系統通過智能傳感網絡實時采集消防設備運行數據，利用云端計算資源進行多維度分析、處理，構建了“監測一預警一處置一評估\"的閉環管理機制。平臺提供設備資產管理、報警信息處理、維保任務調度等核心功能，支持PC端和移動端的多終端協同工作模式，顯著提升了監管效率和響應速度。該平臺創新性地構建了新的消防安全共治模式，通過信息化手段將消防部門、社會單位和維保機構有機聯結，形成了責任明確、協同高效的消防安全管理新格局。這種模式不僅實現了從被動應對到主動防控的轉變，還通過標準化、智能化的管理手段有效地降低了運營成本，為建立長效消防安全機制提供了可靠的技術支撐。

（二）感知自動報警系統

建筑消防設施運行狀態監測系統通過物聯網傳感網絡實時采集煙感探測器、消防控制主機、水泵機組、防排煙設備等關鍵設施的運行參數，依托4G/5G網絡將數據傳輸至云端監控中心，實現對設施狀態的集中可視化監管。系統內置智能診斷算法，可自動識別設備異常狀態并生成故障預警，同時觸發維保工單自動派發機制，確保隱患及時消除。

（三）室內消防水系統監測系統

消防水系統智能監測平臺通過物聯網壓力傳感器、流量計等設備，實時采集消火栓、噴淋管網及消防水箱的水壓、水位等關鍵參數，并基于BIM三維建模技術將監測數據與建筑平面圖深度融合，實現對水系統運行狀態的可視化呈現。系統內置智能診斷引擎，可自動比對流量開關、壓力開關等設備的信號反饋與實時傳感器數據，精準識別管網滲漏、壓力異常等故障類型，并生成包含故障定位和處置建議的智能診斷報告。

（四）防火卷簾門狀態監測系統

防火卷簾門智能監測系統通過物聯網門磁傳感器實時采集卷簾門的開閉狀態、升降位置等關鍵參數，并依托無線通信網絡將數據傳輸至中央監控平臺。系統采用多源數據融合技術，將傳感器采集的實時數據與防火門控制器的反饋信號進行智能比對分析，自動識別門體卡阻、閉門器故障等異常狀態，并通過聲光報警和移動端推送等方式即時預警。

（五）電氣火災自動監測系統

電氣火災智能監測系統通過物聯網傳感器實時采集線路電流、溫度等參數，建立電氣火災預警體系。系統采用統一數據接口，通過無線傳輸實現數據集中監控，自動分析過載、漏電等隱患并分級預警。平臺支持故障定位、處置跟蹤等閉環管理，同時提供標準化巡檢功能，自動生成檢測報告，顯著提升電氣火災防控能力。

四、案例分析

江蘇中車電機有限公司智慧消防建設項目通過構建全方位、立體化的消防物聯網監控體系，實現了企業消防安全管理的數字化轉型。該項目創新性地整合了物聯網、大數據、云計算等先進技術，打造了覆蓋地上地下空間、室內室外區域的智能化消防管理系統。項目建成后取得了顯著成效，消防設施完好率提升至 99% 以上，火災發生率降低 50% ，實現了“減災、減責、減傷亡”的管理目標。系統通過智能分析預警、應急聯動處置等功能，為企業提供了全天候的安全保障，同時通過數字化監管手段，有效地提升了維保質量和管理效率。該項目的成功實施，不僅為企業安全生產提供了有力支撐，還為工業制造領域的智慧消防建設提供了可復制、可推廣的示范案例。

結語

近年來，物聯網技術的快速發展為消防安全管理帶來了革命性變革。基于物聯網的智慧消防系統通過部署智能感知終端，實現了對消防設備運行狀態的實時數據采集，并借助遠程傳輸技術將監測數據動態匯聚至消防物聯網數據中心。這種創新模式突破了傳統消防管理的時空限制，構建起全方位、動態化的監管體系。這種新型管理模式不僅拓展了消防監管的深度和廣度，還建立了“監測一預警一處置一評估\"的閉環管理機制。通過將物聯網技術與消防安全深度融合，為構建現代化消防治理體系提供了技術支撐，展現了“科技強消\"的創新路徑。

參考文獻

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[2]劉洋，陳志強，吳昊.5G環境下智慧消防物聯網架構與關鍵技術[J].電信科學，2022，38（7）：88-96.

[3]王雪峰，趙靜，周濤.基于多傳感器融合的智慧消防物聯網平臺[J].傳感器與微系統，2021，40（12）：112-115.

[4]黃波，徐鵬，董亮.面向城市綜合體的NB-IoT智慧消防監控系統[J].計算機測量與控制，2020，28（11） ：210 -214.

[5]鄭飛，馬寧，孫健.人工智能驅動的智慧消防物聯網大數據分析[J].中國安全科學學報，2023，33（4）：45-51.