浅谈现代化城市建设中智慧消防的研究与应用
安科瑞 华楠
【摘要】随着城市现代化发展，城市居住密度愈来愈大，城市建筑结构复杂多样化，高层建筑火灾发生率在不断地升高。对现代化城市面临的消防问题展开讨论，针对智慧消防在现代化城市建设中的现状进行了分析，并提出了相应的发展对策。
【关键词】现代化城市；智慧消防；物联网技术；
0 引言
2016年12月,国务院下发并实施的《关于推进防灾减灾救灾体制机制改革的意见》中指出：推进大数据、云计算、地理信息等新技术新方法运用， 提高灾害信息获取、 模拟仿真、预报预测、风险评估、应急通信与保障能力。该《意见》的下发，引起了学者们对智慧消防定义的热议。有学者认为智慧消防是依靠数字和创新组合来改变城市消防的缺陷与不足，利用物联网、大数据、地理信息系统、无人机航拍模型等技术来完善消防部门体系，确保人民和社会的安全，并用科技手段实现火灾地点的精准定位、快速打击、主动处置消防问题；有学者认为智慧消防是利用物联网、大数据、电子感测设备等科技手段完善城市消防救援与防御系统，进一步提升城市火灾预防和救援能力；也有学者认为智慧消防是融合人工智能、云计算、虚拟仿真等现代科学技术和物联网、互联网、GPS等现代通讯技术的消防系统，为城市火灾防控和应急救援提供智能采集、汇总、分析及辅助决策。
2008年11月，IBM公司首次在于纽约召开的外国关系理事会上引出“智慧地球”这一话题，使全球进入了智慧城市建设的风潮中。智慧城市要求利用大数据、计算机和现代通信技术，通过降低成本和资源消耗来提高城市服务的质量和性能。智慧消防作为智慧城市建设中的必要项目，也在日益发展。
1 智慧消防在现代化城市中的建设现状
2017年10月，公安部消防局发布的《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》指出：现代消防应充分运用大数据、云计算、移动互联网、地理信息等技术、依托公安网，边界接入平台和公安PGIS地图推进智慧消防工作。在此背景下， 全国各地加快了实现城市消防智能化的脚步， 并且一系列智慧消防建设工作已有显著成效， 主要建设发展呈现为以下几种形式：
（1）构建智慧消防大型数据库。综合应用RFID标签技术、物联网、无线传感等技术手段，将所有消防设施串联起来建立智慧消防数据库，及时将数据中心库信息进行更新与扩充，并采用图像智能识别技术对火光进行分析判断，云端服务器得到消息后及时发出报警信号，再通过无线、有线等现代通信手段完成报警联动、设施巡检、消防监督等功能。据报道，浙江省有近8000家社会单位已经成功进入浙江省消防远程监控系统， 全国26个省 （市）已经实现远程监控和大数据平台建设。
（2）建设智能化智慧消防系统。智慧消防利用平台模式开发城市消防远程监管系统，火灾爆发后，在第一时间向消防指挥部提供所有实时现场的准确数据， 保证了各个消防部门和社会单位在政府统一领导下有效的衔接，实现灭火救援指挥系统的智能化。
（3）建设消防指挥管理系统。现代消防指挥系统利用军队化管理方式， 达到精细化管理水平，分工明确，责任分明。在发生紧急火灾的情况下，将采用无人机摄影技术、二维图像技术、全景照片等地理信息系统技术手段，实现对火灾情况的实时监控， 快速制定有效的灭火实施方案，系统化分配距离火灾地点更近的消防人员前去救灾。火灾救援结束后，保存过往已有的救火救灾方案，在后期发生紧急火灾时，可以在第一时间调动消防系统中的具体信息和数据，并根据具体情况快速制定出警计划。
（4）建设高层住宅智能化预警系统。应用地理定位技术监视高层住宅电、水、气系统，准确对水电线路、家用电器、消防设施等进行实时监控。建立高层监控手机app软件，以保证可以准确接收实时火灾报警讯号位置，并及时做出反应。高层住宅小区的消防联动系统可以加强消防安全管理，减少突发火灾危害。例如，杭州相墅花园小区智慧消防系统可以实时检测消防设备是否完善、消防水池水压是否正常、小区中的家用电器是否运转正常等消防相关问题。一旦发现异常，小区物业管理系统和业主手机app将会同时发出预警警报，并及时通知相关管理人员去排查及维修。
（5）应用人工智能技术取代传统灭火技术。应用人工智能技术生产出许多新的智能化消防工作人员，保障了现有的消防工作人员的安全，降低了消防救援难度。比如，美国密歇根大学的Cassie机器人，步伐稳健，可精准适用于各种路面，能够穿越火焰，顶替消防人员，大大降低了人工救火的危险性；中国杭州的特种消防机器人和各类无人机灭火装置的面世，也推动了中国消防向人工智能发展。
2 现代化城市建设中存在的消防问题
据全国火灾情况数据显示，2018年全国总共发生火灾23.7万起，造成1407人死亡，其中城乡居民住宅发生火灾10.7万起，造成1122人死亡。如今，消防事故已经成为人们生活中的“高危炸弹”。笔者将当前所面临的消防问题归纳为以下几点：
（1）消防设计施工标准不够完善。现代消防设计施工必须按照政府规定的消防工程建设准则设计施工，然而许多设计单位为了减小开支，都是以更低标准要求进行消防施工设计，并不能完全保证完工后的消防工程整体施工质量，侧面增加了后期对消防设施的维修困难。其次，随着科技的快速发展，新型的消防设备、智能化产品等高科技消防产品和消防技术的施工标准尚不健全，导致有些施工单位无章可循。
（2）消防产品更新缓慢。消防产品的质量问题一直是政府关注的重点问题， 政府也出台了相应的规章制度规范消防产品和消防设施的生产和流通过程。但是，社会中仍然有一些假冒伪劣的消防产品存在，使公众的安全受到了极大的威胁。除此之外，仍有很多社会单位都还是使用旧款消防产品，其中许多消防产品的零配件早已停产，再加上社会单位以消防维护资金不足和设备难以维修为由拒绝维修旧消防产品或购买新消防产品，造成了极大的火灾隐患。
（3）消防管理体系不完善。由于管理制度的欠缺，再加上消防工作人员稀少，政府部门想对消防设施完全监管极为困难。当突发火灾发生后，群众拨打119电话，119记录人员纪录后再向上级报告，上级仔细分析后会指派更近的消防警力出动灭火，这一系列程序耽
误的时间其实是导致火灾持续蔓延的缘由。其次，消防指挥过程中，若不能通过技术手段
准确知道突发故障在哪里，不能确保消防警力是否安全，又需要一层层去了解，将会耽误
更佳救援时间。
（4）电器安装违反使用规定。据消防数据统计，2018年有将近百分之三十四的火灾来自家用电器的违规安装。 因现代高层线路复杂，电器违规安装会导致漏电、短路、跳闸等问题，并埋下了极大的消防安全隐患。有些电器商家偷工减料，电器自燃的现象也不断发生。
（5）高层建筑细节存在缺陷。高层建筑在细节上存在缺陷， 如防火分区和隔断的不正确配置，就可能会影响防火设施的有效性。缺陷产生的原因可能来源于设计中的不恰当，更多的产生于工艺和施工现场实践。不恰当的材料、不准确的安装或者不匹配的关联组件都可能导致防火功能的弱化甚至丧失。功能设施的后期养护也是形成缺陷的原因，发现问题并及时修复和器件的升级迭代都是有效保障功能的重要因素。任何不恰当的实践都以缺陷的形式被记录为对建筑物热工性能的有害影响，并被称为性能差距。
（6）社会单位消防意识薄弱。很多社会单位消防负责人并没有履行自己的责任，不按时检测消防设施完整性。许多小区会出现消防栓被恶意破坏、安全出口被堵塞、消防车道被违法占领等违法违规行为。甚至一些小区物业还存在严重消防供水能力不足问题，增加了紧急消防救援的难度。
3 智慧消防在现代化城市建设中的发展对策
针对进一步加强现代化城市建设中智慧消防的建设，笔者提出以下几点发展对策：
（1）加强智慧消防数据采集真实性。智慧消防建设主要集中在数据信息采集过程，现在仍存在恶意损坏消防设备、消防警报失灵等问题，导致检测数据与实际数据相差极大，阻碍消防工作的有效开展。因此，为了达到消防指挥平台数据真实，政府和社会单位应承担定期现场检查和维护的责任，确保物联网平台数据与真实数据一致。有学者提出“双随机，一公开”办法，即应用大数据和物联网功能随机派选消防执法人员去随机抽查社会单位进行消防检查，并及时公开被查部门消防安全检查现状和查处结果。应用大数据随机抽样检查增强了抽取样品的代表性，提高检查人员选择的公平性。
（2）建立消防产业信息服务系统。智慧消防有效地进行离不开消防产品的合理应用。政府应全面监管消防产品的原材料、生产、销 售、流通等环节，建立消防产业信息服务系统。社会单位应用大数据统一监督所有消防产品的供应商、维修与检验部门等消防产业公司，杜绝有案底或有不良记录的企业进入消防产业。并且利用产品服务系统，随机抽样检查消防产品的有效性，严重杜绝使用寿命已到期的消防产品。
（3）提高智慧消防宣传普及率。积极运用抖音、微信、直播平台、微博等新媒体平台对智慧消防知识进行普及，动员全国人民踊跃加入消防教育，进一步加强消防意识，提高自我救助能力。政府应当建立公共消防安全投诉app，用奖励机制带动群众积极参与上报火灾隐患现象。加强完善消防责任监督体系，将责任细化到个人， 达到公众对消防单位和责任部门的监督目的， 增强公众对消防人员的信心。
（4）提升消防部队的应急救援能力。森林火灾造成的重大人员伤亡在不断提高，森林地形复杂和面积宽广给消防人员带来了救火困难。因此，智慧消防应将往年火灾案例数据汇总并分析，应用三维建模、实战沙盘、5D模型等技术制造出各类火灾预案，供消防指挥参考。当出现紧急情况，及时调出灭火预案，配合相关消防人员进行调动。若有其他需要，还可以随时将这些记录重放，做到责任分明，有责必追，进一步提升消防救火部队的应急救援能力。
（5）增强智慧消防平台管理，保证消防监控网络安全。随着智慧消防系统的不断完善，消防系统网络不断出现系统被非法入侵，消防私密文件被泄漏以及消防网络系统崩溃等技术问题。但因消防人员不是资深网络专家，网络安全意识浅薄，保密意识不强，消防网络的安全很难得到保障。政府应对智慧消防网络制定严格规章制度，加大网络防御设备，加强消防人员网络安全意识，确保城市消防系统安全。
4 安科瑞智慧消防平台介绍
4.1 平台结构
4.2平台主要功能介绍
4.2.1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、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
4.2.2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报警装置，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、短信报警、电话报警统统上阵，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（如消防报警主机、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、断路等故障报警提示。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报警、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的畅通等，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报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、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有机结合，实现了报警点和监控点的联动。
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。
4.2.3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。
4.2.4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。
4.2.5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、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。
4.3 推荐配置
4.3.1 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）
4.3.2 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
4.4 产品介绍
电气火灾监控探测器
5 结语
随着科技的不断发展， 智慧消防应紧跟智慧城市的步伐，利用人工智能、物联网、云计算等现代化技术完善消防救援行业，为城市发展提供更加有力的安全保障。
参考文献
[1].胡晓鹏,金大满,濮骞忠.“智慧消防”建设思考与探讨[J].中国新技术新产品,2018,(23).
[2].贺雨昕，朱舒然.智慧消防在现代化城市建设中的现状与发展对策研究.
[3].安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版.
[4].安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.