胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定
摘要：近年來(lái)校園火災時(shí)有發(fā)生，給家庭、學(xué)校帶來(lái)重大損失，傳統消防工作模式體現出很大的弊端。論文設計了基于物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)校智慧消防管理平臺，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、電氣火災探測器、攝像頭等各類(lèi)傳感器接入連接網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，實(shí)現消防設施運行及監管的“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化 "、“精細化"，同時(shí)方便多平臺間信息共享，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；火災事故
一、背景
近年來(lái)，校園火災頻頻發(fā)生：山東煙臺大學(xué)兩人燒傷、東北師范大學(xué)500學(xué)生被困、中國傳媒大學(xué)1學(xué)生被困、俄羅斯人民友誼大學(xué)41名外國留學(xué)生死亡200人受傷、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）宿舍起火，幸無(wú)人傷亡......這一起起校園火災都給學(xué)生家庭、學(xué)校以及國家帶來(lái)了重大損失。校園是學(xué)生學(xué)習與生活的環(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。傳統的消防工作模式無(wú)法很好地排除校園火災隱患，存在不少弊端，因此建設校園智慧消防的任務(wù)刻不容緩。
在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數據、云計算等新一代技術(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)、大數據、云計算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統等技術(shù)，應用無(wú)線(xiàn)傳感、火警預判等技術(shù)實(shí)現消防工作的及時(shí)、快速、高效，為師生營(yíng)造一個(gè)安全穩定的校園環(huán)境。
二、校園消防管理存在的問(wèn)題
目前國內高校均按照消防的要求安裝了諸多消防監控設備，如消防水滅火系統、煙感探測器、電氣火災監控報警系統等諸多設備。由于設備老化會(huì )引發(fā)系統的失靈，因此除了加強對消防設備的日常維護保養，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)現對這些設備實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò )監測，但是目前還難以實(shí)現。
（1）目前高校已有的消防監控管理系統之間不能有效地進(jìn)行整合，與高校建筑內部的其他系統，如門(mén)禁系統、電梯系統、廣播系統等不能形成聯(lián)動(dòng)機制，不能有效打通各個(gè)系統之間的數據壁壘。
（2）目前已有的消防設備數據信息大多是單一的設備臺帳數據信息，且存在數據老化和格式不統一的問(wèn)題，難以發(fā)揮日常消防設備數據的二次挖掘分析作用。
（3）現有消防設備上的軟件系統大多是C/S架構，系統的開(kāi)放性與數據信息的共享性弱，難以實(shí)現消防業(yè)務(wù)數據的“互聯(lián)網(wǎng)+"的多部門(mén)應用，一旦失火，火災現場(chǎng)周邊的建筑數據信息、消防水數據信息等內容都無(wú)法馬上獲取，影響了總體火災救援的效率。
三、校園智慧消防管理平臺的整體設計
3.1 系統結構
安科瑞智慧消防管理云平臺采用“感、傳、知、用"等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，綜合利用 RFID、無(wú)線(xiàn)傳感、云計算、大數據等技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò )，對消防設施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位與跟蹤，實(shí)現實(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、數據挖掘和態(tài)勢分析，為防火監督管理和滅火救援提供信息支撐，提高社會(huì )化消防監督與管理水平，增強消防滅火救援能力。
3.2系統架構
智慧消防管理云平臺的系統網(wǎng)絡(luò )結構采用分層分布式的結構，系統包括：傳感器層、IaaS層、PaaS層和SaaS層。系統網(wǎng)絡(luò )結構如下圖所示。
傳感器層包括了智慧消防和傳統消防系統的所有設備，是整個(gè)系統的底層，也是構建該智慧消防管理云平臺必要的基本組成元素，主要有智慧用電探測器、攝像頭、燃氣探測器、應急照明和疏散指示主機、防火門(mén)主機、消防設備電源主機、電氣火災主機、火災報警主機等設備。
IaaS層負責對所有傳感器進(jìn)行集中抄表和數據緩存，存儲所有的設備點(diǎn)位信息、探測器監測數據、火災報警信息、視頻信息和設備運行狀態(tài)數據，采用的數據庫有MySQL、MongoDB、Redis。
PaaS層是對IaaS層數據的整合和分析，主要分為業(yè)務(wù)管理和、數據分析與決策輔助。業(yè)務(wù)部分有火災報警子系統、應急照明與疏散指示子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、消防設備管理子系統、防火門(mén)子系統、消防設備電源子系統、視頻監控子系統等。
3.3、系統功能
（1）首頁(yè)
主要展示的內容有：項目概況、設備狀態(tài)、探測器分類(lèi)、設備報警信息、報警分類(lèi)、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成3D建筑模型。
（2）消防子系統
智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統、電氣火災子系統、火災報警子系統、消防水子系統、消防設備電源子系統、防火門(mén)子系統、消防設備管理子系統和視頻監控子系統等。
① 智慧用電子系統
可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無(wú)線(xiàn)測溫探測器等。
② 消防水子系統
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，當消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時(shí)，系統也能實(shí)時(shí)地發(fā)出警報，能讓相關(guān)人員及時(shí)維修維護，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。系統通過(guò)分析數據信息、調取現場(chǎng)視頻等多種方式，快速發(fā)現異常及故障，很好得減少消防水現場(chǎng)檢查次數、降低工作強度、提高工作效率，保障消防水系統在火災發(fā)生時(shí)發(fā)揮作用。
③ 消防設備電源子系統
實(shí)時(shí)監控消防系統各個(gè)部件（如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態(tài)，確保消防設備供電正常，并對各個(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(cháng)期記錄電壓電流運行參數，自動(dòng)對消防電源一段時(shí)間的運行狀態(tài)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)出問(wèn)題的隱患進(jìn)行警示。
④ 防火門(mén)子系統
通過(guò)與門(mén)禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)監控消防通道、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 應急照明與疏散指示子系統
可實(shí)現對各個(gè)應急燈具的實(shí)時(shí)監控和控制，當發(fā)生火災時(shí)，可準確的給出正確的疏散路徑指示，智能打開(kāi)消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線(xiàn)，指引正確的逃生方向。
⑥ 視頻監控子系統
數據服務(wù)器收到感應端各子系統告警信息后，可調出告警位置關(guān)聯(lián)的監控攝像頭圖像，查看報警現場(chǎng)視頻輔助進(jìn)行火情確認。實(shí)現火災報警子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、防排煙子系統、消防設備電源子系統、防火門(mén)子系統和視頻監控子系統的結合，實(shí)現了報警點(diǎn)和監控點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)。
⑦ 消防設備管理子系統
能夠將每個(gè)建筑、項目節點(diǎn)的所有消防設備和資產(chǎn)納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著(zhù)重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會(huì )聯(lián)動(dòng)GIS調度子系統進(jìn)行調度。
⑧ 火災報警子系統
在傳統的火災報警主機上加裝帶有CCCF認證的信息傳輸裝置，連接到智慧消防平臺，實(shí)現狀態(tài)信息上報，事件上報和告警信息上報，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、微信公眾號推送等到達責任人，實(shí)現傳統火報主機聯(lián)網(wǎng)。
（3）隱患管理
隱患管理功能包括了隱患查詢(xún)、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個(gè)模塊?？梢圆榭吹卿浻脩?hù)下的所有項目的隱患信息，并進(jìn)行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進(jìn)行統計分析。
（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、能耗報表、電能報表和復費率報表等六個(gè)模塊?？梢圆榭吹卿浻脩?hù)下的所有項目的能耗統計、同環(huán)比和報表。
（5）運維管理
運維管理功能包括設備巡檢、巡檢軌跡、消防培訓、消防考試、通訊狀態(tài)等。設備巡檢采用NFC射頻卡標簽，手機掃描標簽進(jìn)行巡檢工作，系統可查看當前巡檢/巡查計劃以及巡檢巡查計劃的完成情況，系統也可以自動(dòng)記錄巡檢人員的巡檢軌跡，代替了傳統紙質(zhì)檢查記錄，改變了傳統巡查不到位、巡檢記錄不真實(shí)的現狀。
四、典型硬件
五、總結
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)、大數據、云計算等為主要技術(shù)的智慧消防系統平臺因其智能化、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。當然，其應用場(chǎng)景不只局限于校園，還可以擴展到社區、商場(chǎng)、寫(xiě)字樓等其他人群密集區域。
參 考 文 獻
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[3]. 幸雪初.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣防火中的應用[J].消防科學(xué)與技術(shù),2018,(9).1287-1289.
[4]. 張月，惠晨晨，鄒圣新，陳豐照,等.基于SignalR-IoT技術(shù)的校園智慧消防平臺系統設計研究[J].電腦知識與技術(shù),2019,15(28). 117-119.
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更新時(shí)間：2023-04-11 
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