楊曉群

(北京利華消防工程有限公司,北京 100013)

0 引言

建筑內(nèi)部存在復雜的電氣設備和火災荷載，存在各種各樣的火災隱患。為了消除這些隱患，提高建筑的消防安全水平，人們發(fā)明了各種各樣的消防設施，例如火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)等等。隨著這些系統(tǒng)的使用，一些新的風險又被引入到了建筑中。例如電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)失效造成無法有效探測漏電和線路過熱情況，消防值班人員誤操作或擅自關閉火災自動報警系統(tǒng)、未及時維修損壞的監(jiān)控設備造成無法實時監(jiān)控并及時報警等。一旦發(fā)生這些問題，就不能及時、準確地探測火災，消防系統(tǒng)不能正常發(fā)揮作用，或值班人員不能快速、有效地處理警情，從而不能快速撲救火災，造成巨大損失。消防物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術在消防領域的實際應用與具體體現(xiàn)，它通過物聯(lián)網(wǎng)等信息傳感與通信技術，將社會化消防監(jiān)督管理和消防滅火救援涉及的各類要素所需的消防信息鏈接起來，構(gòu)建高感度的消防基礎環(huán)境，實現(xiàn)實時、動態(tài)、互動、融合的消防信息采集、傳遞和處理，能全面促進與提高社會化消防監(jiān)督與管理水平，顯著增強滅火救援能力。

在鐵路、公路、航空、海運等各類交通樞紐中，機場的公眾關注度一直居于首位，安全要求也最高。機場的人員流動性大，潛在的火災危險性大，客觀和主觀的危險源多，發(fā)生火災后不但會對人員、經(jīng)濟造成嚴重損失，同時也會產(chǎn)生巨大的社會影響，因此機場的消防安全已經(jīng)被提升到與空防安全同等重要的地位。大型機場航站樓建設規(guī)模非常大，消防系統(tǒng)設計復雜，特殊空間往往還會采用更為復雜的性能化設計，消防設備不但點位多，位置還相對分散，同時由于空陸隔離區(qū)域的劃分，使得采用傳統(tǒng)的消防巡檢需要耗費大量的人力和時間，導致周期性檢查的工作效率低下。其結(jié)果是發(fā)生火災時難以高效、快速響應，同時也容易產(chǎn)生漏報火警現(xiàn)象。

高宇峰指出智慧機場應包括信息基礎設施和通信平臺，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等基礎平臺，以及支撐機場各類業(yè)務的應用平臺[1]。在機場建立一個綜合的消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等為代表的先進技術，建立一個有效的信息管理平臺，對獲得的數(shù)據(jù)進行收集、存儲并分析，再通過可視化手段展現(xiàn)，充分實現(xiàn)人防和技防手段的有機結(jié)合。同時，還可以將平臺信息及時反饋到機場各級消防管理部門和相關負責人，為其決策提供實時依據(jù)，使其通過手機和PC客戶端足不出戶就可一目了然掌握所存在的各類消防安全隱患，真正做到預防為主、防消結(jié)合、快速便捷、服務實戰(zhàn)，全面提高消防工作管理效率。冉嘉等針對機場航站樓傳統(tǒng)人工巡檢準確率和效率較低等問題，提出一種融合了射頻識別技術(RFID)、GPS技術以及無線通信技術的基于物聯(lián)網(wǎng)的航站樓巡檢系統(tǒng)[2]。劉晶等設計了基于CAN總線和ZigBee節(jié)點的無線傳輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng),以滿足機場航站樓的設備控制和節(jié)能需求[3]。項川提出新建烏魯木齊機場T4 航站區(qū)室內(nèi)外無線網(wǎng)絡覆蓋的解決方案，并考慮預留5G 及相關物聯(lián)網(wǎng)技術端口[4]。李想等梳理了機場業(yè)務中人、車、資產(chǎn)、器具、行李/貨物等基于物聯(lián)網(wǎng)定位的部分應用[5]。本文主要從消防物聯(lián)網(wǎng)的應用及構(gòu)建等角度出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)某大型機場航站樓建設、運行管理的案例，對消防物聯(lián)網(wǎng)在大型機場航站樓的應用提出建議以供參考。

1 消防物聯(lián)網(wǎng)在大型機場航站樓應用的經(jīng)濟效益和社會效益

1.1 經(jīng)濟效益

消防物聯(lián)網(wǎng)建設本身不會產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，其經(jīng)濟效益體現(xiàn)在間接經(jīng)濟效益和降低火災事件造成的損失上。建設機場航站樓消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控項目，可有效減少消防監(jiān)督的人力成本，降低消防設施的運維成本，并能夠第一時間發(fā)現(xiàn)火災隱患，將可能的火災消除在萌芽狀態(tài)或通過采取相關應對措施有效減少災害損失。未來將大型機場航站樓的消防巡查、空防巡查、建筑巡查、樓宇巡查、保潔巡查等工作做到五巡合一，將更大幅度地提升間接經(jīng)濟效益。

1.2 社會效益

機場航站樓建立消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可極大提升其消防監(jiān)控能力。同時，還可綜合利用機場信息平臺的現(xiàn)有資源，做到信息資源共享，提高機場信息化的使用效率，有利于保障公眾生命財產(chǎn)安全和維護社會穩(wěn)定。

2 智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)某大型機場航站樓的應用案例分析

2.1 國內(nèi)某機場航站樓概況

某機場航站樓總建筑面積達到100多萬平方米，最大單體航站樓面積達50萬平方米。航站樓消防系統(tǒng)分類如下：

2.1.1 火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)，采用某進口品牌系統(tǒng)設備，通過感煙探測器、感溫探測器、監(jiān)視和控制模塊、手動報警按鈕、消火栓報警按鈕，以及火災自動報警控制主機顯示報警信息，并聯(lián)動啟動相關的滅火設施進行初期火災的撲救。

2.1.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，用來監(jiān)測航站樓內(nèi)關鍵部位配電柜的電路狀態(tài)信息，及時發(fā)現(xiàn)電氣火災隱患。

2.1.3 防火門監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測航站樓內(nèi)各個防火分區(qū)及疏散通道的防火門啟閉狀態(tài)和故障信息，并且有相應的位置編碼進行系統(tǒng)定位。

2.1.4 智能疏散和應急照明系統(tǒng)，可以用來監(jiān)測航站樓內(nèi)安全通道的指示信息和故障信息，并且有相應的位置編碼進行系統(tǒng)定位。

2.1.5 極早期空氣采樣報警系統(tǒng)，早期探測航站樓高大空間內(nèi)的火災煙氣，可以顯示探測器的地址位置和報警狀態(tài)信息。

2.1.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于日常防火巡查和重點區(qū)域視頻監(jiān)控工作。

除上述監(jiān)控系統(tǒng)外，該機場航站樓消防系統(tǒng)還包括消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、消防水炮系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等，消防設備點位達二十多萬個，實時監(jiān)控點位多達十萬個。

2.2 機場航站樓消防安全管理存在的問題

該機場航站樓消防安全管理工作存在的問題包括以下幾方面：一是該機場主要依靠消防管理人員到現(xiàn)場排查各種消防隱患，缺乏遠程實時在線監(jiān)測手段。24小時的運營要求消防巡查人員4班輪換不間斷地工作，整個航站樓劃分為40個消防巡視區(qū)域，上百人的運行成本壓力每年都會增加。二是由于建筑平層面積大、消防水系統(tǒng)分支眾多，無法及時獲知航站樓內(nèi)消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、消防水炮系統(tǒng)的系統(tǒng)水壓情況、管路閥門的開閉狀態(tài)、水池/水箱水位等信息。三是電氣線路故障、電氣部件老化等電氣火災隱患不易察覺，缺乏有效監(jiān)控。

因此，為提升并創(chuàng)造該機場航站樓更好的消防安全環(huán)境，借助消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)測平臺系統(tǒng)的建設，通過加強前端信息采集、平臺軟件管理，實現(xiàn)該機場的安全運行勢在必行。

2.3 需求分析

2.3.1 系統(tǒng)功能需求

“機場航站樓消防安全監(jiān)控信息管理系統(tǒng)”(以下簡稱“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”)綜合管理平臺主要功能分為四大類：有源類消防設施監(jiān)控管理系統(tǒng)、無源類消防設施監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防設施信息管理系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 機場航站樓消防安全監(jiān)控信息管理系統(tǒng)

2.3.1.1 有源類消防設施監(jiān)控管理系統(tǒng)，主要涵蓋各類報警系統(tǒng)的實時報警功能。系統(tǒng)收到航站樓某處報警信息后，即刻在信息管理平臺顯示報警點信息及報警點所處的具體樓層和房間位置，并通過報警音提示值班人員。同時，信息管理平臺還會將報警信息及時傳輸給指定的手機APP用戶和PC客戶端用戶。

2.3.1.2 無源類消防設施監(jiān)控管理系統(tǒng)，主要涵蓋消防水和氣體滅火系統(tǒng)的監(jiān)控功能。對管網(wǎng)壓力、水池液位、水流指示器狀態(tài)、消防泵運行情況、氣體鋼瓶壓力等狀態(tài)進行實時監(jiān)測和記錄。

2.3.1.3 消防視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，在航站樓內(nèi)重點區(qū)域發(fā)生報警時，可實現(xiàn)視頻聯(lián)動切換功能，自動切換到相應的攝像機，直接獲得現(xiàn)場圖像，提高報警效率。

2.3.1.4 消防設施信息管理系統(tǒng)，包括消防點位位置基礎信息數(shù)據(jù)管理、警情信息數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測信息管理、維修檢測保養(yǎng)信息管理等。

2.3.2 系統(tǒng)性能需求

2.3.2.1 可靠性。系統(tǒng)應具有較高的穩(wěn)定可靠性，能夠7×24小時穩(wěn)定運行，系統(tǒng)運行過程中無死機和系統(tǒng)崩潰情況。

2.3.2.2 兼容性。該機場航站樓各個報警系統(tǒng)的品牌不同，因此該系統(tǒng)應具有良好的兼容性，能夠通過RS232/RS485/RS422通信方式與火災報警主機、電氣火災主機等各類報警主機連接并通信。

2.3.2.3 易操作性。航站樓電子地圖的操作簡便易懂，移動手機APP和PC客戶端用戶在授權(quán)情況下，無需復雜的技術培訓也可使用。

2.3.2.4 可擴展性?！昂秸緲窍辣O(jiān)控管理系統(tǒng)”具備良好的擴展性，系統(tǒng)從規(guī)模上、功能上易于擴展和升級，并為以后其他航站樓、停車樓、各個附屬建筑預留相應的接口，從而滿足將整個機場納入消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需求。

另外，系統(tǒng)的管理和維護功能包括數(shù)據(jù)備份與恢復、應用系統(tǒng)管理、信息內(nèi)容管理、用戶三級權(quán)限管理、代碼維護等，其中系統(tǒng)的備份存儲容量考慮運行至少五年的容量。因此，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡要求暢通、快捷、高帶寬，具備安全、可靠、可擴展性。

2.3.3 系統(tǒng)安全需求

鑒于該機場航站樓具有非常高的安全等級，對消防物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的安全需求主要從網(wǎng)絡通信安全、人員管理和制度設置等方面進行考慮。

結(jié)合機場和航空飛行器對無線通信的要求，采用無線通信進行信息采集的系統(tǒng)如氣體滅火鋼瓶壓力，其無線傳輸頻率必須得到無線電管委會及航站樓信息部門的認可，應避免對航空器的通信造成干擾。

通過制定和規(guī)范遠程監(jiān)控系統(tǒng)安全管理制度，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，不易被侵入、干擾，防止信息被竊取或破壞。同時明確訪問權(quán)限控制功能，方便不同用戶擁有不同管理權(quán)限和視圖。

2.4 實施過程

“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”的建設可以劃分為四個階段 ：數(shù)據(jù)采集前端建設、基礎支撐系統(tǒng)建設、系統(tǒng)應用軟件平臺建設、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺建設，可以形象地用“感”“傳”“知”“用”進行概括。數(shù)據(jù)采集前端建設，主要是指前端感知傳輸設備(感)的安裝、調(diào)試及聯(lián)網(wǎng)通信工作。基礎支撐系統(tǒng)建設，主要指傳輸網(wǎng)絡(傳)的搭建，包括系統(tǒng)主機與存儲系統(tǒng)、圖像接入系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信系統(tǒng)等。系統(tǒng)應用軟件平臺建設(知)，主要指信息的可視化展示，通過視頻聯(lián)動實現(xiàn)實時監(jiān)管。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺建設(用)，包括消防點位位置的基礎信息數(shù)據(jù)、警情信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測信息、維修檢測保養(yǎng)信息等數(shù)據(jù)的創(chuàng)建與應用。

2.4.1 前端感知傳輸設備(感)

前端感知傳輸設備包括用戶信息傳輸裝置和數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊。

2.4.1.1 有源類消防報警信號監(jiān)測

航站樓內(nèi)火災報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)等有源類消防設施，通過加裝用戶信息傳輸裝置，利用協(xié)議解析與轉(zhuǎn)換方式，將各系統(tǒng)的報警、故障等狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸，傳輸給“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺進行實時監(jiān)測，如圖2所示。

圖2 有源類消防設施數(shù)據(jù)采集框圖

2.4.1.2 無源類消防信號監(jiān)測

在消防水噴淋管網(wǎng)末端試水裝置處和每個室內(nèi)消火栓處加裝壓力傳感器，通過數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊將水噴淋管網(wǎng)末端和每個消火栓處的壓力模擬量數(shù)據(jù)傳輸給“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺，從而對消防水管網(wǎng)水壓進行實時、全天候多點并發(fā)監(jiān)測。同時，監(jiān)控管理系統(tǒng)可通過流量和壓力曲線來了解用水的異常情況，利用動態(tài)數(shù)值分析研判，有效識別各監(jiān)測點水壓的波動、過壓、欠壓等異常狀態(tài)，從而第一時間發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)漏水、泵房增壓、水閘誤關等問題。對消防水池水箱，加裝液位、溫度傳感器，通過數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸給“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺，實現(xiàn)對消防水源的水位、溫度的實時監(jiān)測。對氣體滅火鋼瓶，加裝無線壓力傳感器，通過數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸給“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺，實現(xiàn)對鋼瓶壓力的實時監(jiān)測。如圖3所示。

圖3 無源類消防設施數(shù)據(jù)采集框圖

2.4.2 傳輸網(wǎng)絡(傳)

根據(jù)該機場航站樓消防系統(tǒng)的區(qū)域分布設計管理原則，將用戶信息傳輸裝置分別按不同的報警系統(tǒng)設置在消防控制室內(nèi)，采用TCP/IP公共寬帶網(wǎng)絡及GPRS/CDMA移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，傳輸報警信息、故障信息、動作信息和現(xiàn)場視頻信息(視頻信息的傳輸采用TCP/IP網(wǎng)絡以保證所需帶寬)。

2.4.3 系統(tǒng)應用軟件平臺(知)

2.4.3.1 重點區(qū)域視頻監(jiān)控

對航站樓內(nèi)消防重點區(qū)域，如消防水池/水箱、水泵房、氣體鋼瓶間、防排煙機房、高低壓配電室等，通過加裝用戶信息傳輸裝置，將安防監(jiān)控系統(tǒng)中上述區(qū)域的現(xiàn)場視頻圖像信息傳輸給“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺，從而可同時運用平臺的有源類消防報警信號監(jiān)測功能和視頻監(jiān)控功能，對航站樓內(nèi)重點區(qū)域的消防安全狀況進行雙重感知、全過程監(jiān)控。

2.4.3.2 火警信息與視頻系統(tǒng)聯(lián)動

當發(fā)生火情時，除火災報警系統(tǒng)可對火警信息進行智能研判外，“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺通過信息關聯(lián)，切換出該區(qū)域的視頻聯(lián)動圖像，值班人員對火警信息進行確認，達到早期發(fā)現(xiàn)火警、及時報告報警、快速撲滅火災的目的。

2.4.3.3 消防控制室值班人員監(jiān)管

“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺通過視頻監(jiān)管功能，實時監(jiān)控人員值班情況和火災自動報警設備的運行情況，實時了解消防控制室是否有人值守，火災自動報警控制設備是否處于關閉或非正常工作狀態(tài)。另一方面，通過平臺對消防設備進行巡檢，可替代人工巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設備運行故障并發(fā)出維修指令。

2.4.4 信息化數(shù)據(jù)庫管理平臺(用)

2.4.4.1 查詢、統(tǒng)計。航站樓管理部消防安全管理人員通過“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”平臺，能夠按日、月、年及設定的時間區(qū)段查詢和統(tǒng)計各類消防監(jiān)控系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)的信息和運行狀態(tài)，消防控制室值班人員在崗情況信息，消防安全管理信息等。

2.4.4.2 日常服務。在消防設備旁貼上“NFC”消防巡檢點，維保人員通過手機掃描可以接收到平臺派發(fā)的維保任務，顯示出維保內(nèi)容、消防設備基本信息等。在維保工作中發(fā)現(xiàn)問題，維保人員可以拍照上傳，平臺自動發(fā)出報修任務。

2.4.4.3 信息推送。系統(tǒng)平臺具有消防設施維修信息管理、消防設施檢測信息管理、消防設施保養(yǎng)信息管理功能。平臺將航站樓內(nèi)的消防設施維修信息第一時間推送給維保單位，如維保單位未及時處理或主管單位未對處理結(jié)果進行確認，平臺將定期再推送信息直至反饋確認。

2.4.4.4 監(jiān)督管理。平臺可將本系統(tǒng)相關信息通過手機短信、郵件方式發(fā)送給相關領導、值班人員、維保單位等系統(tǒng)應用人員，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢相關系統(tǒng)運行信息，強化對航站樓的消防安全宏觀監(jiān)管、重點監(jiān)管和精確監(jiān)管。

2.5 項目實施成果

“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”投入使用以來，在減少運營成本方面發(fā)揮了重要作用。通過數(shù)據(jù)采集功能，可以將部分消防巡視區(qū)域的面積擴大，該機場計劃從2019年開始，將航站樓消防巡視崗位由40個減少到30個，減幅比例達25%。同時，極大提升了消防隱患早發(fā)現(xiàn)、早識別、早處理的技防能力，也切實提高了該機場消防安全防控科技水平，提高了消防響應和處置效率，真正實現(xiàn)智能研判、精準防控。該系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)與消防系統(tǒng)信息的無縫對接，建立消防基礎信息數(shù)據(jù)庫，提升了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與處理能力，變消防工作的粗放式管理為精細式管理，有效提高了機場消防業(yè)務工作流程化管理和協(xié)同運作能力。

3 信息管理平臺的拓展方向

隨著“航站樓消防監(jiān)控管理系統(tǒng)”應用功能的逐步擴展，該機場還計劃將消防演練及考核系統(tǒng)納入其中。消防演練及考核系統(tǒng)主要考核參與消防演練人員的應急處置能力。在系統(tǒng)中設置不同的模擬現(xiàn)場情況，同時根據(jù)系統(tǒng)提供的應急處理預案功能(包括初起火災處理預案、應急疏散預案等)，通過人防與技防的有機結(jié)合，按照信息互通、快速便捷、輔助指揮的原則，搭建實戰(zhàn)指揮平臺，為實戰(zhàn)服務。

該機場航站樓消防物聯(lián)網(wǎng)建成后，航站樓作為該機場的重點監(jiān)管單位，還可將信息上傳至區(qū)域的機場消防管理單位以及城市119系統(tǒng)。一旦發(fā)生火情，除了有及時響應的內(nèi)部救援力量，還可及時聯(lián)動區(qū)域和城市的專業(yè)消防救援。