基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園智慧消防管理平臺(tái)

任運(yùn)業(yè)

(江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司，江蘇江陰 204400)

摘要：近年來(lái)校園火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，給家庭、學(xué)校帶來(lái)重大損失，傳統(tǒng)消防工作模式體現(xiàn)出很大的弊端。論文設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)校智慧消防管理平臺(tái)，旨在做好校園消防工作，建立一個(gè)和諧安全的校園環(huán)境。將學(xué)校分散的煙感、消防水、電氣火災(zāi)探測(cè)器、攝像頭等各類傳感器接入連接網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施運(yùn)行及監(jiān)管的“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化 "、“精細(xì)化"，同時(shí)方便多平臺(tái)間信息共享，保證校園消防工作的實(shí)時(shí)性、高效性。

關(guān)鍵詞：智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；校園安全；火災(zāi)事故

近年來(lái)，校園火災(zāi)頻頻發(fā)生：山東煙臺(tái)大學(xué)兩人燒傷、東北師范大學(xué)500學(xué)生被困、中國(guó)傳媒大學(xué)1學(xué)生被困、俄羅斯人民友誼大學(xué)41名外國(guó)留學(xué)生死亡200人受傷、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）宿舍起火，幸無(wú)人傷亡......這一起起校園火災(zāi)都給學(xué)生家庭、學(xué)校以及國(guó)家?guī)?lái)了重大損失。校園是學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的環(huán)境，人群高度密集，因此消防工作需要擺在校園安全工作的重要位置。傳統(tǒng)的消防工作模式無(wú)法很好地排除校園火災(zāi)隱患，存在不少弊端，因此建設(shè)校園智慧消防的任務(wù)刻不容緩。

在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景之下，智慧消防能夠使校園消防工作更加智能、高效，通過(guò)綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，應(yīng)用無(wú)線傳感、火警預(yù)判等技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防工作的及時(shí)、快速、高效，為師生營(yíng)造一個(gè)安全穩(wěn)定的校園環(huán)境。

目前國(guó)內(nèi)高校均按照消防的要求安裝了諸多消防監(jiān)控設(shè)備，如消防水滅火系統(tǒng)、煙感探測(cè)器、電氣火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)等諸多設(shè)備。由于設(shè)備老化會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的失靈，因此除了加強(qiáng)對(duì)消防設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，消防管理部門(mén)定期的消防檢查，更有效的解決方式是實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，但是目前還難以實(shí)現(xiàn)。

（1）目前高校已有的消防監(jiān)控管理系統(tǒng)之間不能有效地進(jìn)行整合，與高校建筑內(nèi)部的其他系統(tǒng)，如門(mén)禁系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等不能形成聯(lián)動(dòng)機(jī)制，不能有效打通各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘。

（2）目前已有的消防設(shè)備數(shù)據(jù)信息大多是單一的設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)信息，且存在數(shù)據(jù)老化和格式不統(tǒng)一的問(wèn)題，難以發(fā)揮日常消防設(shè)備數(shù)據(jù)的二次挖掘分析作用。

（3）現(xiàn)有消防設(shè)備上的軟件系統(tǒng)大多是C/S架構(gòu)，系統(tǒng)的開(kāi)放性與數(shù)據(jù)信息的共享性弱，難以實(shí)現(xiàn)消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的“互聯(lián)網(wǎng)+"的多部門(mén)應(yīng)用，一旦失火，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)周邊的建筑數(shù)據(jù)信息、消防水?dāng)?shù)據(jù)信息等內(nèi)容都無(wú)法馬上獲取，影響了總體火災(zāi)救援的效率。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安科瑞智慧消防管理云平臺(tái)采用“感、傳、知、用"等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，綜合利用 RFID、無(wú)線傳感、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)、專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)消防設(shè)施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位與跟蹤，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、互動(dòng)、融合的消防信息采集、傳遞和處理，通過(guò)信息處理、數(shù)據(jù)挖掘和態(tài)勢(shì)分析，為防火監(jiān)督管理和滅火救援提供信息支撐，提高社會(huì)化消防監(jiān)督與管理水平，增強(qiáng)消防滅火救援能力。

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

智慧消防管理云平臺(tái)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分層分布式的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：傳感器層、IaaS層、PaaS層和SaaS層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

傳感器層包括了智慧消防和傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的所有設(shè)備，是整個(gè)系統(tǒng)的底層，也是構(gòu)建該智慧消防管理云平臺(tái)必要的基本組成元素，主要有智慧用電探測(cè)器、攝像頭、燃?xì)馓綔y(cè)器、應(yīng)急照明和疏散指示主機(jī)、防火門(mén)主機(jī)、消防設(shè)備電源主機(jī)、電氣火災(zāi)主機(jī)、火災(zāi)報(bào)警主機(jī)等設(shè)備。

IaaS層負(fù)責(zé)對(duì)所有傳感器進(jìn)行集中抄表和數(shù)據(jù)緩存，存儲(chǔ)所有的設(shè)備點(diǎn)位信息、探測(cè)器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、火災(zāi)報(bào)警信息、視頻信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用的數(shù)據(jù)庫(kù)有MySQL、MongoDB、Redis。

PaaS層是對(duì)IaaS層數(shù)據(jù)的整合和分析，主要分為業(yè)務(wù)管理和、數(shù)據(jù)分析與決策輔助。業(yè)務(wù)部分有火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)、應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)、防火門(mén)子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。

3.3、系統(tǒng)功能

（1）首頁(yè)

主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、探測(cè)器分類、設(shè)備報(bào)警信息、報(bào)警分類、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)賬信息等。其中地圖可以選配成3D建筑模型。

（2）消防子系統(tǒng)

智慧消防管理云平臺(tái)包含了智慧用電子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門(mén)子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。

①　智慧用電子系統(tǒng)

可以接入電氣火災(zāi)、孤航電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測(cè)器和無(wú)線測(cè)溫探測(cè)器等。

②　消防水子系統(tǒng)

可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實(shí)時(shí)的監(jiān)控消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開(kāi)蓋等事件，當(dāng)消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時(shí)，系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)地發(fā)出警報(bào)，能讓相關(guān)人員及時(shí)維修維護(hù)，保障消防隱患。在水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動(dòng)狀態(tài)信息；在主管網(wǎng)安裝壓力傳感器，實(shí)時(shí)采集主管網(wǎng)實(shí)時(shí)壓力信息；在各閥門(mén)處安裝傳感器，實(shí)時(shí)采集閥門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)信息；在屋頂水箱安裝感知器，實(shí)時(shí)采集水箱水量信息；在末端試水裝置安裝壓力傳感器，實(shí)時(shí)采集末端實(shí)時(shí)壓力信息。系統(tǒng)通過(guò)分析數(shù)據(jù)信息、調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)視頻等多種方式，快速發(fā)現(xiàn)異常及故障，很好得減少消防水現(xiàn)場(chǎng)檢查次數(shù)、降低工作強(qiáng)度、提高工作效率，保障消防水系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)發(fā)揮作用。

③　消防設(shè)備電源子系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)控消防系統(tǒng)各個(gè)部件（如消防報(bào)警主機(jī)、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對(duì)各個(gè)部件電源產(chǎn)生的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、斷路等故障告警提示?？砷L(zhǎng)期記錄電壓電流運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)對(duì)消防電源一段時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)可能產(chǎn)出問(wèn)題的隱患進(jìn)行警示。

④　防火門(mén)子系統(tǒng)

通過(guò)與門(mén)禁報(bào)警、視頻識(shí)別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)監(jiān)控消防通道、出口、生命通道防火門(mén)的開(kāi)閉及消防通道堆放物情況，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的開(kāi)閉控制等功能。確保防火門(mén)常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援，保證消防生命通道的正常通行，從而保障居民的生活、工作環(huán)境。

⑤　應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)

可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)應(yīng)急燈具的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可準(zhǔn)確的給出正確的疏散路徑指示，智能打開(kāi)消防應(yīng)急指示燈的指示方向及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引正確的逃生方向。

⑥　視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)服務(wù)器收到感應(yīng)端各子系統(tǒng)告警信息后，可調(diào)出告警位置關(guān)聯(lián)的監(jiān)控?cái)z像頭圖像，查看報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)視頻輔助進(jìn)行火情確認(rèn)。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門(mén)子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了報(bào)警點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)。

⑦　消防設(shè)備管理子系統(tǒng)

能夠?qū)⒚總€(gè)建筑、項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)的所有消防設(shè)備和資產(chǎn)納入管理，對(duì)一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊(duì)地址等著重標(biāo)注，日常的巡檢和維護(hù)都需要納入計(jì)劃，在緊急情況下，會(huì)聯(lián)動(dòng)GIS調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

⑧　火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警主機(jī)上加裝帶有CCCF認(rèn)證的信息傳輸裝置，連接到智慧消防平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息上報(bào)，事件上報(bào)和告警信息上報(bào)，通過(guò)短信、語(yǔ)音外呼、APP推送、釘釘推動(dòng)、微信小程序推送、微信公眾號(hào)推送等到達(dá)責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)火報(bào)主機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

（3）隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個(gè)模塊。可以查看登錄用戶下的所有項(xiàng)目的隱患信息，并進(jìn)行派發(fā)和處理操作，且對(duì)所有隱患進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（4）能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環(huán)比、能耗報(bào)表、電能報(bào)表和復(fù)費(fèi)率報(bào)表等六個(gè)模塊。可以查看登錄用戶下的所有項(xiàng)目的能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比和報(bào)表。

（5）運(yùn)維管理

運(yùn)維管理功能包括設(shè)備巡檢、巡檢軌跡、消防培訓(xùn)、消防考試、通訊狀態(tài)等。設(shè)備巡檢采用NFC射頻卡標(biāo)簽，手機(jī)掃描標(biāo)簽進(jìn)行巡檢工作，系統(tǒng)可查看當(dāng)前巡檢/巡查計(jì)劃以及巡檢巡查計(jì)劃的完成情況，系統(tǒng)也可以自動(dòng)記錄巡檢人員的巡檢軌跡，代替了傳統(tǒng)紙質(zhì)檢查記錄，改變了傳統(tǒng)巡查不到位、巡檢記錄不真實(shí)的現(xiàn)狀。

時(shí)代發(fā)展催生技術(shù)變革，新的技術(shù)又促進(jìn)時(shí)代發(fā)展。以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等為主要技術(shù)的智慧消防系統(tǒng)平臺(tái)因其智能化、信息化、高效化的特點(diǎn)將在消防領(lǐng)域發(fā)揮出很大的作用。當(dāng)然，其應(yīng)用場(chǎng)景不只局限于校園，還可以擴(kuò)展到社區(qū)、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓等其他人群密集區(qū)域。

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任運(yùn)業(yè)，男，江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司，從事電氣相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)工作。