智能化消防安全管理系統(tǒng)構(gòu)建與火災(zāi)預(yù)防效果研究

引言

隨著全球城市化進程的快速推進，現(xiàn)代建筑正朝著高層化、大型化和功能復(fù)合化的方向發(fā)展，這使得傳統(tǒng)消防安全管理模式面臨嚴峻挑戰(zhàn)。本研究提出基于多源數(shù)據(jù)融合與AI算法優(yōu)化的智能化解決方案，通過構(gòu)建集實時監(jiān)測、智能分析和快速響應(yīng)于一體的消防安全管理系統(tǒng)，有望實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防效能的質(zhì)的飛躍，為復(fù)雜建筑環(huán)境下的消防安全提供創(chuàng)新性的技術(shù)支撐和管理范式。

一、消防安全管理存在的主要問題

（一）硬件缺陷

老舊居民小區(qū)的消防設(shè)備維護狀況存在嚴重的安全隱患。實地檢查發(fā)現(xiàn)，超過半數(shù)的高層住宅小區(qū)消防系統(tǒng)存在不同程度的故障和損壞問題。火災(zāi)報警系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報或失靈的情況，應(yīng)急照明和疏散指示標志損壞現(xiàn)象普遍，嚴重影響緊急疏散效果。滅火器普遍存在過期失效、壓力不足或配件老化等問題，無法確保正常使用。部分小區(qū)的消防栓箱門損壞無法開啟，內(nèi)部水帶出現(xiàn)破裂、發(fā)霉等老化現(xiàn)象，水槍丟失情況頻發(fā)，部分小區(qū)甚至因供水系統(tǒng)故障導(dǎo)致消防栓無水可用。這些問題的長期存在，使得老舊小區(qū)的消防安全狀況持續(xù)惡化，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。應(yīng)盡快建立長效管理機制，加大資金投入力度，對老舊小區(qū)消防設(shè)施進行全面排查和系統(tǒng)改造，同時加強日常維護管理和居民消防宣傳教育，切實提升整體消防安全水平。

（二）人員管理

當前，工廠車間及公共場所的違規(guī)操作行為已成為引發(fā)火災(zāi)的重要隱患。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，部分工人安全意識薄弱，違規(guī)操作現(xiàn)象頻發(fā)。以某電子加工廠為例，工人為圖方便擅自私拉電線，將多臺大功率設(shè)備接人同一插線板，造成線路嚴重過載發(fā)熱，最終釀成火災(zāi)事故。值得關(guān)注的是，商場、酒店等公共場所普遍存在顧客違反禁煙規(guī)定的現(xiàn)象，部分人員不僅在禁火區(qū)域吸煙，還隨意丟棄未熄滅的煙頭，這些行為都構(gòu)成了嚴重的火災(zāi)隱患[1]。

（三）制度執(zhí)行

部分企業(yè)在消防安全管理制度執(zhí)行方面存在嚴重的走形式問題。雖然多數(shù)企業(yè)都建立了完善的消防安全管理制度文本，但在實際執(zhí)行過程中卻大打折扣。以消防安全檢查為例，制度明確規(guī)定應(yīng)每月開展一次全面消防安全檢查，但實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)近一季度僅開展過一次檢查，檢查過程流于形式。檢查人員對車間內(nèi)存在明顯的安全隱患，如電線絕緣層老化破損、原材料堆放占用消防通道等違規(guī)現(xiàn)象視而不見，檢查記錄與實際情況存在不一致。

（四）應(yīng)急機制

部分學(xué)校和企業(yè)在應(yīng)急預(yù)案編制方面仍存在顯著缺陷，主要表現(xiàn)為預(yù)案內(nèi)容空洞、可操作性差等突出問題。以某學(xué)校為例，其制定的火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案僅簡單標注了疏散路線和集合地點等基本信息，對火災(zāi)應(yīng)急處置的核心環(huán)節(jié)均缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和具體指引。這種形式化的預(yù)案編制方式，直接導(dǎo)致預(yù)案在實際應(yīng)急演練和真實火災(zāi)場景中難以有效實施，無法發(fā)揮應(yīng)有的指導(dǎo)作用。

二、智能化消防安全管理系統(tǒng)構(gòu)建需求分析

針對當前消防安全管理中的突出問題，構(gòu)建智能化系統(tǒng)需重點滿足以下核心功能需求。

（一）實時監(jiān)測需求

智能化監(jiān)測系統(tǒng)通過部署高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對建筑環(huán)境參數(shù)的全面實時采集，包括溫度、煙霧濃度、可燃氣體濃度等關(guān)鍵指標。同時，系統(tǒng)還集成了電氣火災(zāi)預(yù)警功能，通過智能電表、熱成像等設(shè)備對線路溫度、電流負荷等參數(shù)進行持續(xù)分析。此外，系統(tǒng)可對噴淋系統(tǒng)、消防泵等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)進行在線診斷[2]。

（二）精準預(yù)警需求

精準的火災(zāi)預(yù)警是提升消防安全管理效能的核心環(huán)節(jié)。智能化系統(tǒng)通過融合多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)等先進算法，構(gòu)建了具有高靈敏度和特異性的火災(zāi)風(fēng)險評估模型。系統(tǒng)能夠動態(tài)分析建筑內(nèi)各區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險等級，對電氣線路過熱、易燃物堆積等高危場景進行智能識別。

（三）高效聯(lián)動需求

在火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)過程中，智能化系統(tǒng)通過構(gòu)建多維度聯(lián)動機制，實現(xiàn)快速協(xié)同處置。系統(tǒng)在確認火情后，自動激活建筑內(nèi)部消防設(shè)施，通過專用通信網(wǎng)絡(luò)同步向消防指揮中心、單位安保部門和相關(guān)管理人員發(fā)送多模態(tài)警報信息，包含火警位置、蔓延趨勢和現(xiàn)場情況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還實時聯(lián)動建筑自動化控制系統(tǒng)，執(zhí)行預(yù)設(shè)的應(yīng)急操作。

（四）數(shù)據(jù)分析需求

海量消防監(jiān)測數(shù)據(jù)中蘊含著豐富的火災(zāi)風(fēng)險特征信息，需要通過先進的數(shù)據(jù)分析方法進行深度挖掘和利用。智能化系統(tǒng)采用機器學(xué)習(xí)算法對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行多維度分析，包括時間序列分析、空間分布分析和多參數(shù)關(guān)聯(lián)分析等。系統(tǒng)能夠識別出電氣設(shè)備老化規(guī)律、人員活動密集時段、環(huán)境溫濕度變化趨勢等關(guān)鍵特征，建立火災(zāi)風(fēng)險預(yù)測模型。基于這些分析結(jié)果，系統(tǒng)可以生成消防安全評估報告，為管理人員提供決策支持。

三、智能化消防安全管理系統(tǒng)構(gòu)建策略

（一）感知層構(gòu)建

1.構(gòu)建目標

感知層作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要負責(zé)實時采集各類消防相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析與決策提供原始信息支持。

2.功能定位

感知層主要由各類傳感器組成。溫度傳感器用于實時地監(jiān)測環(huán)境溫度，當溫度超過設(shè)定閾值時，及時地發(fā)出警報。煙霧傳感器能夠快速地檢測煙霧濃度，在火災(zāi)初期煙霧產(chǎn)生時可迅速地進行響應(yīng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控傳感器專注于監(jiān)測電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，如電流、電壓、漏電等[3]。

（二）網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)建

1.構(gòu)建目標

網(wǎng)絡(luò)層作為智能化消防安全管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，其承擔(dān)著將感知層采集到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、及時地傳輸?shù)狡脚_層的重任。為滿足不同場景下的數(shù)據(jù)傳輸需求，需要采用有線與無線相結(jié)合的混合組網(wǎng)方式[4]。

2.功能定位

在建筑消防監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計中，針對不同場景采用了差異化的數(shù)據(jù)傳輸方案。建筑內(nèi)部利用既有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳輸，其傳輸速率可達千兆級別，時延控制在毫秒級，完全滿足實時性要求。對于室外停車場、偏遠倉庫等有線網(wǎng)絡(luò)部署困難的區(qū)域，采用基于LoRa技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。

（三）平臺層構(gòu)建

1.構(gòu)建目標

平臺層在智能化消防安全管理系統(tǒng)中占據(jù)著核心地位，它統(tǒng)籌協(xié)調(diào)著各個部分的運行，因此是實現(xiàn)高效火災(zāi)預(yù)防與管理的關(guān)鍵所在。其主要由數(shù)據(jù)處理中心、智能分析模塊和決策支持系統(tǒng)三大核心組件構(gòu)成，且每個組件都肩負著獨特且至關(guān)重要的職責(zé)，三者共同協(xié)作才能夠保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和功能實現(xiàn)。

2.功能定位

平臺層作為智能化消防安全管理系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，其數(shù)據(jù)處理中心、智能分析模塊和決策支持系統(tǒng)三大核心組件構(gòu)成了一個高效協(xié)同的有機整體。以萬達廣場城市綜合體為例，其數(shù)據(jù)處理中心采用分布式架構(gòu)設(shè)計，配備高性能服務(wù)器集群和高速數(shù)據(jù)接口，可實時接收并存儲來自數(shù)萬個各類傳感器產(chǎn)生的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，日均處理數(shù)據(jù)量達TB級別，數(shù)據(jù)存取延遲控制在毫秒級，為系統(tǒng)提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。智能分析模塊深度融合大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)，構(gòu)建了多層次的火災(zāi)風(fēng)險評估體系。該模塊通過建立時空數(shù)據(jù)模型，對歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)進行多維度關(guān)聯(lián)分析，運用隨機森林算法構(gòu)建的預(yù)測模型可準確識別復(fù)雜數(shù)據(jù)中的風(fēng)險模式，其預(yù)測準確率達 95% 以上。同時，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過訓(xùn)練數(shù)十萬例火災(zāi)案例數(shù)據(jù)，能夠從細微的參數(shù)變化中捕捉火災(zāi)早期特征，實現(xiàn)提前30分鐘以上的精準預(yù)警。決策支持系統(tǒng)采用混合智能算法，將規(guī)則推理與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合，形成動態(tài)優(yōu)化決策機制。系統(tǒng)可根據(jù)實時風(fēng)險評估結(jié)果，自動生成分級響應(yīng)方案，為管理人員提供包括應(yīng)急資源調(diào)度、疏散路線優(yōu)化等在內(nèi)的全方位決策建議。

（四）應(yīng)用層構(gòu)建

1.構(gòu)建目標

應(yīng)用層作為智能化消防安全管理系統(tǒng)的用戶交互界面，通過差異化功能設(shè)計為各類用戶提供定制化服務(wù)，顯著提升了消防安全管理的便捷性和工作效率。在專業(yè)管理端，系統(tǒng)采用三維可視化技術(shù)構(gòu)建了直觀的操作界面，支持對建筑內(nèi)所有消防設(shè)備的實時狀態(tài)監(jiān)控和遠程控制。管理人員可通過平臺完成設(shè)備巡檢、故障診斷、應(yīng)急指揮等全流程工作，系統(tǒng)內(nèi)置的智能分析模塊能自動識別異常情況并提供處理建議，使管理效率大大提升[5]。

2.功能定位

智能化消防安全管理系統(tǒng)通過構(gòu)建管理端與用戶端的協(xié)同應(yīng)用體系，實現(xiàn)了消防安全管理效能的全面提升。在專業(yè)管理層面，以華為深圳坂田基地的應(yīng)用實踐為例，系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時采集2000余個消防設(shè)備節(jié)點的運行數(shù)據(jù)，通過智能分析引擎，實現(xiàn)對故障的精準診斷與定位。管理平臺具備三維可視化功能，支持設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控與遠程控制，使應(yīng)急響應(yīng)時間縮短至30秒以內(nèi)，設(shè)備故障修復(fù)效率提升 80% 以上。系統(tǒng)還建立了完善的預(yù)警機制，能夠自動識別40余類設(shè)備異常，并通過多通道及時推送報警信息。在公眾服務(wù)方面，萬科金域藍灣小區(qū)的智能化應(yīng)用創(chuàng)新性地融合了多項前沿技術(shù)。

基于室內(nèi)定位的導(dǎo)航系統(tǒng)，可精準指引居民獲取最近的消防設(shè)備；采用區(qū)塊鏈技術(shù)的維保管理系統(tǒng)，確保了設(shè)備維護記錄的真實性、可靠性；VR模擬訓(xùn)練平臺提供了沉浸式的消防安全教育體驗。應(yīng)用上線后，小區(qū)居民的消防知識掌握率和設(shè)備使用熟練度均提升至 90% 以上，有效增強了社區(qū)整體防災(zāi)能力。實踐表明，這種雙端協(xié)同的智能化解決方案不僅提高了專業(yè)管理部門的監(jiān)管效率，還通過技術(shù)創(chuàng)新，推動了全民消防意識的提升。系統(tǒng)在設(shè)備監(jiān)控精度、應(yīng)急響應(yīng)速度、公眾參與度等關(guān)鍵指標上均取得顯著成效，為構(gòu)建智慧城市消防安全體系提供了重要參考。未來，隨著5G、人工智能等新技術(shù)的深度融合，智能化消防管理系統(tǒng)將在預(yù)防和應(yīng)對火災(zāi)方面發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。

結(jié)語

智能化消防安全管理系統(tǒng)的構(gòu)建，能夠為火災(zāi)預(yù)防和控制提供強大的技術(shù)支持。借助實時監(jiān)測、精準預(yù)警、高效聯(lián)動和數(shù)據(jù)分析等功能，可以有效地提升火災(zāi)預(yù)防效果，并降低火災(zāi)事故的發(fā)生概率和損失。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入推廣，智能化消防安全管理系統(tǒng)將在火災(zāi)預(yù)防領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為保障人民群眾生命財產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定作出更大貢獻。在未來的發(fā)展中，相關(guān)人員應(yīng)進一步加強技術(shù)創(chuàng)新，積極推動智能化消防安全管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)的深度融合，從而不斷地提升系統(tǒng)的性能。

參考文獻

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[5]胡波，馬德彪，楊友森.基于信息化與智能化技術(shù)的消防安全管理系統(tǒng)研究與實踐[J].智能建筑與智慧城市，2024（03）：39-41.