安科瑞 鲍静君
摘要 ：分析了智慧消防在火灾预警、动态监测和监管方面应用的技术特征，提出了大数据、物联网和云计算技术在智慧消防中的应用模式，为智慧消防的发展方向提供参考。
关键词：智慧消防; 技术特征; 应用模式
1、前言
随着经济的发展、科技的进步和人民生活水平的提高，智慧城市成为发展的方向。智慧消防是智慧城市的重要组成部分。智慧消防运用云计算、物联网、大数据、地理信息系统、遥感等多种技术，实现动态采集、计算、分析消防相关数据，提供迅速、快捷、准确处理消防问题的方法。智慧消防能够实时监控与调度消防人员、装备和各方面应急救援力量，能够实时检查、监测消防水泵、探测警示器、防排烟等消防设施，能够实时调阅部位图像和灭火救援预案。启用智慧消防管理模式，开展智慧防控、作战、执法和管理，实现火灾防控的自动化管理、灭火救援的智能化管理、执法工作的系统化管理、管理运营的精细化管理。智慧消防提升了火灾预防和消防救援应急处置能力，实现了减少火灾发生、降低火灾损失，从而达到保护人民生命财产安全的目的。
2 、智慧消防的特点
智慧消防建立在智慧城市框架内，通过综合利用云计算、物联网、大数据、地理信息系统以及无人机系统等技术，实现消防的定位、迅速出击、处置。智慧消防具有以下显著特征。
(1) 广泛性。是重要特征之一，指设计范围广、面积大，即消防信息感知网络的覆盖范围大。我国的消防工作不仅是防火和灭火，还包括抢险救灾、救援等多个领域，覆盖了人们生活的多个方面和层次。在消防工作中需要采集到不同密度、不同形态以及不同属性的各种信息，包括区域地形、地貌、人口分布、道路交通、建筑物分布、市政水系等基础数据，特别是道路市政的动态变化数据，也要求实现相关信息在城市当中的交流。这需要相关部门，社会企业、事业单位以及居民住宅管理等部门的大力配合和支持。
(2) 共享性。即共同分享、共同使用，消防中所有用户(监管方和被监管方以及公众)之间信息的互通、互联和共用，也指参与、分享和分担，即做出每个部门、每个人的贡献。智慧消防不能仅仅依靠对信息的感知，也需要信息的公开、共享和预警发布，还需要建立一个利用资源的系统，以便火灾信息始终处于平稳、相互关联的状态。共享性也需要公众通过某些途径参与到消防工作来。
(3) 智能性。包括了智慧和能力。智慧消防建设需要强大的信息承载系统，实现对海量火灾信息的智能化管理和处理，提供及时信息，如灭火救援时需要火灾现场的基本信息，包括气象因素:风速、相对湿度等，建筑物的各种图纸，可燃物的分布状况，建筑物内的人员状况等，以便消防员进行综合性会诊和分析，提出好的解决方案，减少人员伤亡，降低财产损失。这需要运用大数据、物联网以及无人机系统的现场实时传输等相关技术，整合现有资源，实现灭火作战一张图，大提高灭火效率。
3、智慧消防的现实需求
智慧消防建设需要全社会的广泛关注参与，并且与时俱进，但目前的需求主要集中于以下几个方面。
(1) 满足城市火灾预警“自动化”的需求。城市消防工作与社会经济发展密切相关，且存在一定的相关性，经济越发达、社会越发展、人们生活水平越高，则火灾致灾因素越多、火灾损失越严重。我国消防工作的方针是“预防为主，防消结合”，强调预防。预防需要加强城市消防安全运行状况的监控，实现全时段监控，这样才能提前发现火灾、扑灭初起火灾。智慧消防能够建立的火灾监控网络，能够从整体上、系统上分析和判断火灾风险，能够提高火灾预警自动化水平。
(2) 满足城市应急救援“智能化”的需求。当前，我国快速的城市化进程使得城市面临诸多问题，不但有高层、地下、化工、老工业区和城中村改造等旧问题，而且有新建筑、新材料、新能源、新技术、新项目的综合问题。以现有消防力量，消防应急救援难度越来越大，危险性越来越高。加强应急救援处置的“智能化”，要解决救援装备、现场通讯、信息支撑传输等问题，不断提升科学施救水平，快速提高城市应急救援处置水平。
(3) 满足消防业务管理“精细化”的需求。消防的行政执法作为依法行政的重要组成，要与相关部门进行数据衔接、共享。消防执法过程中也应留下完整的执法记录，实现信息公开。同时，应运用信息化行政执法方式，加强部门联合监管，提高规范化水平。
(4) 满足提高公众消防意识的需求。通过网络、媒体、学校等，提高公众对火灾的认识，能够识别火灾隐患，发现火情能及时、准确警示。通过消防行业有的工种职业技能鉴定的培训、考核，能培养一批消防从业人员，带动社会对消防的认识，更好地推动消防安全管理工作，公共消防事业发展，维护社会和谐稳定。
总之，智慧消防需要及时、准确地获取火灾的基本信息，以便掌握辖区内的消防设施和设备状况，更好地模拟火灾发生、蔓延可能性，制定科学的救援方案。一旦发生火灾，能够及时调动消防救援力量，一时间了解火场情况，及时、实施灭火救援，做到
“预防为主，防消结合”。
4、智慧消防数据的收集与应用
随着我国城市化进程不断发展，高层、高层、大型综合体、大型厂房仓库等建筑数量增多、体量大、功能日益多元化、结构更为复杂，城市消防管理面临更大、更多压力。而现实中，行业主管部门监管协作体系不够完善、不够精细，社会单位主体责任较难落
实，人民群众消防教育培训不是很到位，影响到智慧消防能力的提升 ［3］ 。智慧消防需要海量的数据，并运用各种现有技术如物联网、大数据等，及时、准确地处理，提出初步的处置方案，以便于消防力量出警。
4.1 物联网平台收集与储存数据信息
(1) 智慧消防离不开消防物联网。消防物联网是指以网络为基本依托条件下的消防实现模式，包括基于网络的消防产品生产和销售、消防施工、消防检测与验收、消防设施维保、消防日常监督与消防救援支持等。应先建立起消防物联网，然后再逐渐完善其智慧功能。首要前提就是建设物联网管理部门，确定智慧消防所需的数据和信息，并建立统一的格式与协议要求，也就是应该先制订标准，包括行业标准和国家标准，甚至标准，在统一的标准下把不同的系统组建成所需要的消防物联网。不断提升物联网消防的技术水平，进而提升智慧消防的智慧程度。
(2) 消防物联网平台是伴随传感器技术、计算机、网络通信等技术发展起来的综合性消防技术网络平台。传感器网以网络、计算机控制和多媒体、图像处理、网络通信、火灾探测警示等技术为依托完成对监控场所的各类火灾信息(警示信号、故障信号、图像、声光信息等)的采集、处理和传输。通过物联网的消防基础数据，能加强统计分析消防监督管理系统(执法、宣传、火灾调查、火灾损失统计分析和火情预警监测等)，完善执法的功能，拓展消防宣传功能，深化火灾警情报送功能;为了实现远程监控技术，在消防指挥部门推广了“城市消防监控系统”，使消防控制室得到了较好的管理;同时利用二维码和图像识别技术监管单位
岗位。
4.2 大数据技术处理智慧消防数据
在大数据技术的基础上，根据防火、灭火和救援的基本需求，获取所有有价值的信息，挖掘规则和判断情况，从而实现智能火灾防控和智能灭火救援。
利用大数据思想的原理特点，根据信息技术的发展设计消防系统，并建立在消防部门管理的基础上，转变主管部门、单位、社会中介组织等各方参与社会消防安全的全新的公众参与模式。从群众警示入手，及时准确地了解现场情况，收集公众提供的丰富的基本信息、有关部门的信息和消防抢险现场收集的信息，为防火、抢险救灾指挥决策提供依据，为科学有序的信息共享站点提供保障，也为战评总结、灾后研判提供基本数据，便于进行灾后评估分析。
4.3 云计算技术集成智慧消防数据
云计算集中了所有的计算资源，由软件自动管理，无需人工参与，有利于使用者创新并降低成本，是一种更加智慧的信息技术，是从信息技术、网络技术逐步演进的一种新技术。使用软件和硬件基础、WIFI 等无线或有线网络传输数据至云端，其低廉的建设成本和管理能力，能加速信息基础设施建设与维护，并能解决人工成本高等问题。在云计算的支持下，大量繁杂的消防信息能够稳定、快速处理，将对灭火救援工作产生巨大的影响。物联网、云计算运用于消防平台，能够建设智慧消防平台。
5、火灾预警监测和监管的“智慧化”
(1) 智慧消防有助于实现消防监管基础数据信息化。能整合分散的各行各业消防业务基础数据，规范信息采集、维护，能够形成城市建筑、公共消防设施、易燃易爆危险源、人员密集场所、消防单位等消防基础数据库，有利于消防的动态监管。
(2) 智慧消防有助于实现消防监管决策科学化。依托大数据技术等应用平台，以城市建筑场所分布、火灾高危单位消防状况、消防单位监督管理情况以及消防基础设施建设等为主题，形成数字化动态图，实现基本信息自动采集、分析和再挖掘，迅速提取有用信息，实现消防决策科学化。
(3) 智慧消防有助于实现监督管理智能化。在智慧消防系统里，配备消防单位自查终端，实现消防监督检查、网格化排查、图像等实时同步生成，法律文书实时打印等，提高工作效率，实现监管单位和被监管单位智能化互动。依托智能化分析系统，实现对监管和户籍化管理信息实时化，对辖区、社会单位消防安全管理现状实时评估智能化。
5.1 实时收集数据，交流互动多元信息
(1) 专职网络。通过消防系统招聘专兼职网络人员，接入各级网络监管部门，把消防工作融入网格管理体系之中。依托各地的智慧城市建设，组建“智慧消防”信息系统。各地要规范消防数据运作的流程，制定相应的标准，每天报备消防信息，每周核对消防数据，每月制定任务，能及时、准确并动态发布消防信息。
(2) 共享信息。与地方部门实现共享信息，包括水源、人口、气象及房屋等基础信息。兼容、共享国土、城乡建设、气象、交通等部门基础信息系统，实现地理坐标、人员基础信息及建筑基础信息动态管理。整合消防培训系统、后勤设备系统和户籍管理系统，同步管理车辆设备、计划类型、设施维护和灭火剂更新等信息。
(3) 关联整合。整合并进行自动关联、对比相关信息，实现灭火作战、抢险救援一张电子地图。提前谋划，缩短灭火出动时间，提高灭火效率。
5. 2利用物联网，使安全监管动态化
(1) 着重监控。当地消防的总控制室需要配备远程监控系统，能够同步监控消防设施的运行状况与值班履行情况，接入企业监控信号与街面视频探头，动态监控堵塞消防通道及运输易燃易爆物品等。利用“二维码”技术，实现了企业与高风险企业消防设施的识别管理。通过 GPS 及北斗定位系统定位，全程监控消防人员的日常巡查状况。
(2) 联动查处。规范联合处置程序、建设流程、反馈、上传、管理机制。消防执法人员按照程序对消防通道堵塞及消防出口封闭等消进行劝阻并责令整改，未能及时整改的，将同步更新“智慧消防”信息系统内的数据，再与有关部门联动、核查，并督促整改。
(3) 风险预警。通过大数据技术，分析、判断，智能分析火灾隐患，进行风险评估，在系统地图标明。针对较高风险区域，增加抽查频次，加大整治力度。
(4) 准确灭火。整合各种信息平台，实现数据及时更新、动态预报，为灭火救援提供准确数据，实现准确灭火。
(5) 评估。综合运用大数据技术，结合无人机、地理信息系统等相关技术，能够在火灾后迅速进行火灾损失评估，为火灾调查提供有力依据。
5.3 火灾预警监测自动化
(1) 构建人员密集、火灾风险性高等场所的消防安全自动警示系统。在消防场所设立基于公共移动通信网络的安全风险警示系统，播放安全逃生、安全防范知识等。一旦发生火灾，及时发送火灾警示及逃生信息，实现快速疏散和逃生。
(2) 开发区域火灾分析评估系统。在现有城市火灾风险评估模型的基础上，开发城市区域火灾分布系统 APP，定期调整更新，以便及时了解火灾风险，提高防范意识。
(3) 建立城市火灾自动警示部门。运用大数据技术、电子技术等构建城市火灾自动预警系统，可以同步监控消防水系统、防排烟、消防警示装置和消防用电等运行状况，动态化与总体化管理消防控制室操作人员。
6、大数据技术在智慧消防中的应用
6.1 大数据的特征
大数据是指难以用现有的一般技术手段来管理的大量数据的集合，使用主流软件工具，无法在短时间内实现获取、管理、处理、并使之成为辅助企业运营决策的信息。其强大的决策力能处理海量的和多样化的信息资源。方差分析、聚类分析、相关性分析、回归分析、因子分析等是常用的分析方法。大数据技术对这些巨量数据进行分析与挖掘，提高数据的加工能力。大数据具有以下特征。
(1) 实时性。大数据的快速处理能力应用于火灾预测预报就能大量地缩减计算时间，具有时效性。快速准确地处理大量的数据，能更好地制定扑火方案、组织扑火队伍。云计算、分布式计算和计算机的高计算能力可以缩短计算所需时间并提高时效性。
(2) 动态性。大数据本身就在不断积累并且随时变化，预测的应用场景虽然大都是不稳定的，但也有一些固定规律，是动态变化的。
(3) 准确性。大数据技术从大量的历史数据和动态数据中寻找数据与结果之间隐藏的规律。使用大数据技术基于火灾资料数据挖掘出着火规律，其可靠的准确度能够指导灭火行动。
(4) 区域性。我国国土面积辽阔，东部的经济发展水平高，中部和西部地区有一定的差距。各个地方的风土人情、生产生活习惯也都不一样，有一定的区域性。各区域应结合本地的特色，构建不同的大数据基础，适用一定区域的火情分析。
6.2 大数据技术的应用
(1) 火灾历史资料分析。在火灾历史资料研究中，大数据分析是常用的技术。结合使用聚类分析探究历史火灾的时空分布特征，对区域加强预防和管理，通过对地区经济状况和火点遥感监测统计进行对比分析，得出火灾的影响。用分类方法处理区域火灾热点，分析火源发生的空间规律和时间规律等，能够制定出区域内的火灾防范范围和行业背景，进行分类指导，布防和监控管理。
(2) 火灾研究方法。利用大数据的高速、大量、准确、多样等特征检验并修正火灾预测预报系统，制作出能够在局部地区、小范围更具适用性的火灾预测预报系统。大数据技术可作为从经验方法中提取、简化数据的数学工具，能够准确、快速地处理实验方法所获得的物理方法和数据。使用大数据技术辅助制作火灾预测预报系统需要更少的人力计算，能考虑更多的影响因子，并能缩短制作预报系统所需时间，快速检验系统。
(3) 火灾防控。在新形势下，消防工作由社会消防安全管理转变为社会消防安全监督指导。完善和规范的理念贯穿于整个治理过程，形成了一种新的社会消防安全模式，即多元共治、统一管理、联合参与、人民参与，全社会共享消防安全服务。综合运用大数据等多种信息技术，实现对于火警、消防设备设施状态等数据信息的自动采集、传输和分析，而消防系统数据采集与传输装置运行稳定，数据可靠、传输及时。实现火灾防控的自动化、信息化和智能化。通过发动和吸引群众参与，部门联动发挥合力，可以让更多的目标人协助消防工作。消防部门通过大数据技术，结合无人机技术的实时传输技术，可动态监测各城市不同区域消防通道堵塞实况，为专项整治提供依据。不仅提高了整治效率，还能提高全民消防意识。
(4) 灭火救援。在大数据时代，灭火救援从灾情开始到结束，所有信息都能及时、准确地获得，实现一时间出动力量，一时间赶到场后，一时间完成任务。从公众警示入手，及时准确地了解现场情况，收集丰富的基本信息，及时收集消防救援现场的信息，这不仅为灭火救援指挥决策提供支持，为科学有序地共享现场信息提供保障，也为灭火后战评总结、火灾评估的全方面分析提供基础数据。
(5) 火场态势预测预报。火场受到多因素的影响，在建筑物内很有可能发生轰燃等瞬时现象，亟需提前得到预警，保护灭火队员的安全。在实际火场中，火灾蔓延速度和方向、强度、火焰高度和温度、烟气扰动等一直都处于变化中，灭火扑救和逃生路线要求在短时间内做出决定。大数据技术能运用相关算法，及时进行模拟，计算出火场态势图，更好地辅助指挥员进行灭火指挥作战，更好地保护灭火队员。
(6) 火灾损失评估和火灾原因调查。大数据技术能够集成火灾前财产、人员状况等数据，结合火灾后状况，进行火灾损失的科学评估，结果能够为保险公司的赔付、法院的量刑等提供有利依据，同时，搜集火场细节尤其是建筑物内燃烧的痕迹等信息，有利于火灾原因的深入调查，得出科学的结论。
7、安科瑞智慧消防平台介绍
7.1、平台结构
7.2平台主要功能介绍
7.2.1首页
用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备警示信息、警示分类、警示统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器警示时可以在BIM模型中预警显示。
7.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感警示装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、短信警示、电话警示统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防警示主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障警示提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁警示、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道等，保障安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统警示信息后，可调出警示位置关联的监控摄像头图像，查看警示现场视频辅助进行火情确认。实现火灾警示子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的结合，实现了警示点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
7.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
7.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
7.2.5手机APP
APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾警示等子系统的实时监控数据、警示信息、能耗统计等。
7.3 推荐配置
7.3.1 平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
7.3.2 系统现场推荐硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
7.4 产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟， 小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
8、结束语
近年，大数据相关技术发展迅速，大数据思想和技术很大地影响着消防工作。海量数据从根本上改变了消防、灭火和抢险救援的机制，打破了单纯依靠消防部门灭火的封闭观念，提高了公众参与消防，实现了各方之间的合作与资源共享，也提高了公众参与消防，形成了共同管理的合力，消防综合治理能力的提高。多样化数据让更大范围、更多思路的分析得以在消防工作中运用。
大数据是我国信息化发展的方向。各地都在推进智慧城市的建设，消防部门要主动与相关部门联系，把智慧消防纳入智慧城市建设总体框架。应用大数据思维及技术来解决消防面临的问题，借助物联网、云计算、移动互联网等技术手段，结合无人机实时传输、动态监控系统，从火灾防控到灭火救援的各个环节，提高消防工作信息化和智能化能力，提高社会火灾防控和灭火救援能力，实现智慧消防。
