林承鑫, 豐強(qiáng)強(qiáng), 謝生源

[1.中國建筑第八工程局有限公司 設(shè)計(jì)管理總院, 上海 201206;2.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司, 上海 200120;3.華中科技大學(xué), 湖北 武漢 430070]

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展,國家對(duì)消防系統(tǒng)的智慧化建設(shè)的需求越來越高。2017年10月公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見》,提出要綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興信息及技術(shù),加快推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的現(xiàn)代化。此后四川、浙江、山東等地紛紛出臺(tái)了促進(jìn)智慧消防發(fā)展的文件,智慧消防在全國各地蓬勃發(fā)展。2020年3月,上海通過了《上海市人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)關(guān)于修改<上海市消防條例>的決定》,明確推動(dòng)智慧消防建設(shè),將其納入“一網(wǎng)統(tǒng)管”城市運(yùn)行體系。最近,國家順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求提出了“新基建”,智慧消防作為“新基建”的一部分,面臨巨大發(fā)展機(jī)遇。傳統(tǒng)的智慧消防是指具備火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制功能的單個(gè)工程消防報(bào)警系統(tǒng)的智慧化,顯然已無法適應(yīng)新形勢(shì)下的發(fā)展需求?，F(xiàn)代智慧消防應(yīng)該是一個(gè)完整的生態(tài),涉及種類龐大的產(chǎn)品體系[1]、精細(xì)可靠的運(yùn)行管理體系及廣泛深入的社會(huì)化參與體系,是所有參與消防活動(dòng)的人員、設(shè)備、材料、方法及環(huán)境等要素及各要素間智慧化協(xié)作的集合。

1 智慧消防生態(tài)架構(gòu)

現(xiàn)代智慧消防生態(tài)架構(gòu)如圖1所示,從上至下共分五層,分別為感知執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層、控制管理層、信息共享層及統(tǒng)籌治理層,其中感知執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層及控制管理層屬于單個(gè)工程消防報(bào)警系統(tǒng)建設(shè)范圍,是智慧消防建設(shè)的基礎(chǔ)。

感知執(zhí)行層主要包括火災(zāi)檢測(cè)設(shè)備、消防執(zhí)行設(shè)備及其他輔助設(shè)備。感知執(zhí)行層是智慧消防生態(tài)的基礎(chǔ),通過布置大量的火災(zāi)檢測(cè)設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情,同時(shí)通過聯(lián)動(dòng)控制切斷火災(zāi)危險(xiǎn)源或撲滅火情。

數(shù)據(jù)傳輸層是感知執(zhí)行層與控制管理層之間信號(hào)上傳及下達(dá)的通道。傳輸信號(hào)類型主要有模擬量、數(shù)字量等,傳輸方式分有線和無線。

控制管理層主要包括圖形顯示裝置、聯(lián)動(dòng)控制器等,對(duì)下負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制、設(shè)備管理等,對(duì)上根據(jù)需要分享信息。

信息共享層是連接統(tǒng)籌治理層及各消防報(bào)警系統(tǒng)的紐帶,實(shí)現(xiàn)消防信息的按需流動(dòng)。

統(tǒng)籌治理層主要面向政府監(jiān)管部門、公安消防單位及社會(huì)公眾,是社會(huì)協(xié)作的主要平臺(tái)。統(tǒng)籌治理層按照管轄級(jí)別不同形成多層管理,各層管理按管轄范圍不同形成多區(qū)域管理,各層各區(qū)域管理通過信息共享層實(shí)現(xiàn)橫向縱向信息互通。

2 智慧消防生態(tài)特征

新型傳感器技術(shù)、材料技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在消防領(lǐng)域的應(yīng)用使智慧消防擁有了區(qū)別于傳統(tǒng)消防的顯著特征,即多樣性、靈活便利性、安全可靠性。這些特征很好地匹配了現(xiàn)代消防對(duì)于安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、火災(zāi)防控、設(shè)備管理等方面更加精益的需求。

(1) 多樣性。消防產(chǎn)品本身種類十分豐富,智慧消防生態(tài)下,消防產(chǎn)品在檢測(cè)手段、信號(hào)內(nèi)容、信號(hào)傳遞方式等方面對(duì)豐富多樣性又有了新的演繹。

智慧消防產(chǎn)品運(yùn)用聲、光、電等新型檢測(cè)手段,并結(jié)合模式識(shí)別技術(shù)開發(fā)出許多具備火災(zāi)預(yù)測(cè)、消防設(shè)施監(jiān)控等功能的消防產(chǎn)品,能夠提供連續(xù)測(cè)量信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)及故障信號(hào)等更加動(dòng)態(tài)、豐富的信息,為通過趨勢(shì)分析對(duì)火災(zāi)早發(fā)現(xiàn)早處置、設(shè)備管理智慧化、預(yù)測(cè)性設(shè)備維護(hù)、設(shè)備完好率在線評(píng)估等新的運(yùn)維需求奠定基礎(chǔ)。如智能消防栓監(jiān)控系統(tǒng),利用現(xiàn)代傳感技術(shù),使消防栓具有壓力監(jiān)測(cè)、撞倒報(bào)警、出水報(bào)警、破壞報(bào)警、開蓋報(bào)警、定位及防盜等功能,通過無線通信裝置,將上述功能上傳至監(jiān)控中心;消防用水系統(tǒng)在線監(jiān)控消防水池、水箱的水位、消防管網(wǎng)水壓、泵房溫/濕度等狀態(tài)信息,及時(shí)將管網(wǎng)欠壓、水位偏低或偏高等異常預(yù)警信息推送,確保消防水系統(tǒng)可用。在信號(hào)傳遞方式方面,智慧消防采用無線形式,并能夠根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所的信號(hào)傳輸距離、帶寬、單網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)、功耗等要求選取不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。

(2) 靈活便利。智慧消防需要對(duì)建筑物的火災(zāi)檢測(cè)保護(hù)進(jìn)行全面覆蓋,因此系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備數(shù)量眾多、分布范圍廣、種類多種多樣。針對(duì)這些特點(diǎn),智慧消防設(shè)備應(yīng)具有施工便利、組網(wǎng)靈活、運(yùn)維簡單等特點(diǎn)。

對(duì)于施工便利及組網(wǎng)靈活,傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)以總線傳輸為主,存在布線復(fù)雜、安裝維護(hù)繁瑣等缺陷?；跓o線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的智慧消防系統(tǒng),采用多種傳輸方式,解決了傳統(tǒng)傳輸方式通信距離短、芯片功耗高、組網(wǎng)過程復(fù)雜等缺陷。如無線煙感報(bào)警器、無線可燃?xì)怏w探測(cè)器、無線水源監(jiān)控探測(cè)器等終端設(shè)備,通過無線網(wǎng)絡(luò),借助傳感終端獲取致災(zāi)因素等各項(xiàng)數(shù)據(jù),可以直接連接至終端用戶的手機(jī)、聯(lián)網(wǎng)報(bào)警中心、消防大隊(duì)及云平臺(tái)等,沒有復(fù)雜的布線,安裝簡單,不需要火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)。智慧消防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖2所示。對(duì)于運(yùn)維簡單,智慧消防能夠通過定位、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等技術(shù)識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備情況,結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)巨量設(shè)備的智慧化管理、巡檢、維護(hù)等功能,全面降低運(yùn)維費(fèi)用。

(3) 安全可靠。智慧消防通過提高單臺(tái)設(shè)備的可靠性、檢測(cè)執(zhí)行手段的多重化、信號(hào)網(wǎng)絡(luò)去中心化等手段來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠。利用“感、傳、知、用”等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)消防設(shè)施、器材及消防設(shè)備、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理,可大幅提高設(shè)備的可靠性,降低因設(shè)備故障導(dǎo)致的消防系統(tǒng)保護(hù)失效概率。對(duì)于消防保護(hù)等級(jí)要求較高的場(chǎng)合,通過提高檢測(cè)設(shè)備密度、火災(zāi)檢測(cè)多重覆蓋等多重化手段,一方面降低火災(zāi)防護(hù)失效概率,另一方面通過冗余規(guī)則降低誤動(dòng)作概率。信號(hào)網(wǎng)絡(luò)去中心化實(shí)現(xiàn)消防信號(hào)的多路徑傳輸,從而減少因信號(hào)遮擋或設(shè)備故障造成的信號(hào)傳遞失敗。

3 智慧消防生態(tài)基本功能

消防報(bào)警系統(tǒng)是智慧消防基本功能的主要載體,其智慧主要體現(xiàn)在識(shí)別下屬設(shè)備的詳細(xì)“身份”,全面“記憶”系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的事件及操作,通過“思考”活動(dòng)實(shí)現(xiàn)更加智能地發(fā)現(xiàn)和處理火情以及人員與設(shè)備之間更加智慧的互動(dòng)。

(1) “辨身份”。智慧消防運(yùn)用二維碼、射頻識(shí)別(RFID)、EPC編碼、室內(nèi)定位等技術(shù)將數(shù)量眾多的感應(yīng)執(zhí)行層設(shè)備“有身份化”,增強(qiáng)系統(tǒng)的“立體感”及“可透視性”,可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的精細(xì)化管理。在消防報(bào)警系統(tǒng)建成運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)掃描寄存在各智慧消防設(shè)備內(nèi)各類身份參數(shù),構(gòu)成設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫,基于數(shù)據(jù)庫技術(shù),開發(fā)出更加全方位的智慧管理功能。

(2) “全記憶”。智慧消防對(duì)發(fā)生在其身上的事件具有全面的記憶能力,從而適用于各種智慧化就地管理及上級(jí)監(jiān)管的需求。智慧消防對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行連續(xù)的信息采集記錄,通過趨勢(shì)分析及AI算法及早捕捉到火災(zāi)隱患,有利于火災(zāi)的早發(fā)現(xiàn)早處置。除火災(zāi)報(bào)警及消防事件的處理外,智慧消防同步記錄對(duì)設(shè)備的操作事件,通過對(duì)于這些事件“記憶”的分類、排序、檢索、計(jì)算等處理,一方面自動(dòng)生成工作記錄、維護(hù)優(yōu)化、故障匯總記錄、故障處理進(jìn)展記錄等報(bào)表,方便就地設(shè)備的數(shù)字化全生命周期管理;另一方面將檢查、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等上傳,方便線上審核。

(3) “善思考”。智慧消防的“思考”除了體現(xiàn)在火災(zāi)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制上,也可以通過智能分析、策略規(guī)則、決策報(bào)表等方式提高管理效率。利用大數(shù)據(jù)技術(shù),對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、處理、加工,為火災(zāi)預(yù)防、研判分析、移動(dòng)執(zhí)法、輔助決策等提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)智慧遠(yuǎn)程報(bào)警、多人通知等功能。

4 智慧消防生態(tài)社會(huì)化協(xié)作

智慧消防拓展了城市消防統(tǒng)籌治理的廣度和深度,主要體現(xiàn)在消防活動(dòng)社會(huì)協(xié)作的智慧化。消防法確定了消防活動(dòng)中“政府統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、部門依法監(jiān)管、單位全面負(fù)責(zé)、公民積極參與”的原則,公共消防活動(dòng)的主要參與者可劃分為政府監(jiān)管部門、公安消防單位及社會(huì)公眾。智慧消防對(duì)各參與者的參與方式進(jìn)行智慧賦能,從而提高城市的消防治理水平。

4.1 政府監(jiān)管部門

智慧消防有助于政府監(jiān)管部門完善城市消防治理體系。

政府監(jiān)管部門涉及消防、民政、衛(wèi)生、教育、公安等多部門,各部門獲取轄區(qū)內(nèi)各消防設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)施的在線消防安全檢查、重大消防安全場(chǎng)所的在線監(jiān)管、制定消防應(yīng)急預(yù)案等。

4.2 公安消防單位

智慧消防有利于提升公安消防單位在決策、調(diào)度、指揮上的效率。

公安消防單位在火災(zāi)發(fā)生時(shí)獲取火場(chǎng)環(huán)境信息及內(nèi)部滯留人員情況,對(duì)火情發(fā)展動(dòng)態(tài)評(píng)估,從而快速?zèng)Q策出合理的滅火救援方案。根據(jù)方案對(duì)火場(chǎng)周邊的人員物資積極調(diào)配,實(shí)現(xiàn)快速部署。同時(shí)在城市地理信息平臺(tái)上構(gòu)建指揮統(tǒng)一、多部門聯(lián)動(dòng)的消防指揮體系,有利于消除消防系統(tǒng)以外的救援影響因素。此外為有利于消防作戰(zhàn),公安消防機(jī)構(gòu)可以超越就地消防報(bào)警系統(tǒng)權(quán)限,迅速切斷電力、可燃?xì)怏w或液體輸送等危險(xiǎn)源,遠(yuǎn)程啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)備等。

4.3 社會(huì)公眾

社會(huì)公眾在維護(hù)消防安全、保護(hù)消防設(shè)施、預(yù)防火災(zāi)、報(bào)告火警、參與組織滅火等方面負(fù)有義務(wù),智慧消防為促進(jìn)社會(huì)公眾的參與合作提供接口。

社會(huì)公眾在消防普法、公共消防演練、消防聯(lián)絡(luò)、應(yīng)急疏散等領(lǐng)域與政府監(jiān)管及公安消防單位形成互動(dòng)。尤其在緊急情況下,智慧消防能提高消防信息傳達(dá)的快速性、精準(zhǔn)性,從而有利于減少人員傷亡并降低公眾恐慌。

5 結(jié) 語

智慧消防有利于推動(dòng)“火災(zāi)預(yù)警自動(dòng)化、滅火救援指揮智能化、消防管理精細(xì)化、訓(xùn)練系統(tǒng)化、消防意識(shí)普及化”[2],是消防事業(yè)發(fā)展的方向。從生態(tài)的角度理解智慧消防,有利于打破對(duì)智慧消防片面的、局部的建設(shè),樹立更加全局的觀念,打通消防數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到最終應(yīng)用的技術(shù)壁壘,推動(dòng)消防生態(tài)的良性健康發(fā)展。