引言

　　據(jù)統(tǒng)計，僅2019年我國共接報火災23.3萬起，造成1335人死亡、837人受傷、直接財產(chǎn)損失達36.12億元，嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失對社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟的健康、可持續(xù)發(fā)展造成了不良影響，加強社會火災防控工作成為當務之急?，F(xiàn)有的防火監(jiān)督、滅火救援和火災風險管控技術手段相對滯后，已不能適應經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展以及現(xiàn)代化、信息化的管理需求，加之消防安全主體責任不能有效落實，消防安全管理水平與消防安全需求之間的矛盾凸顯，開展“智慧消防”建設日漸成為解決這一矛盾的重要手段之一。

　　1“智慧消防”建設的意義和存在的問題

　　1.1“智慧消防”的定義

　　筆者認為：“智慧消防”是以物聯(lián)網(wǎng)（IoT）為基礎，以消防大數(shù)據(jù)（BD）、云計算（CloudComputing）、人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實（VR）和區(qū)塊鏈（BlockChain）等現(xiàn)代信息技術為支撐的信息化、智能化社會消防管理、消防行政管理和滅火救援的運行、指揮、決策服務體系，是“智慧城市”的重要組成部分。

　　1.2“智慧消防”建設的意義

　　開展“智慧消防”建設，限度地優(yōu)化火災防控機制，程度地融合消防監(jiān)督、消防管理和滅火救援等業(yè)務的需求，實現(xiàn)“傳統(tǒng)消防”向“智慧消防”的轉變和跨越，可以解決傳統(tǒng)消防監(jiān)管體制效率低、社會單位主體責任不落實、動態(tài)火災隱患監(jiān)管不力等問題，使火災防控工作模式由傳統(tǒng)“樹狀”向新型“網(wǎng)狀”模式轉變，推動消防管理體制和機制的轉型升級，使消防工作做到有的放矢、科學管理，是當前和今后一個時期消防工作實現(xiàn)火災風險預判、消防安全管理智能化、火災與應急救援信息化的重要手段和選擇。

　　1.3“智慧消防”建設的現(xiàn)實問題

　　目前，相關部門和企業(yè)對“智慧消防”的認識尚停留在概念認識和理論探討階段?！爸腔巯馈苯ㄔO的相關規(guī)范和標準尚未出臺，智慧城市相關建設標準也未對“智慧消防”建設作出明確規(guī)定。在操作層面上，主要參照獨立式感煙火災探測報警器、火災自動報警系統(tǒng)和城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)等相關標準進行建設，由于感知層的接入硬件種類有限、接入技術手段欠佳，導致“智慧消防”建設的物聯(lián)網(wǎng)屬性不強，存在著“有網(wǎng)無物”或“有物無網(wǎng)”的短板，雖然在建設數(shù)量上“遍地開花”，但在技術標準上又處于“各自為政”的管理狀態(tài)。

　　2NB-IoT技術與“智慧消防”建設

　　2.1NB-loT的技術優(yōu)勢

　　物聯(lián)網(wǎng)是“智慧消防”的實施基礎。目前，常見的物聯(lián)網(wǎng)主要使用的技術有NB-IoT、Wi-Fi、Sigfox、LoRa（LongRange）、ZETA、Zigbee（紫蜂協(xié)議）和藍牙等7種。與其他技術相比，NB-IoT技術在“智慧消防”建設中具有五大優(yōu)勢。

　　一是網(wǎng)絡建設范圍廣。國內主要電信企業(yè)都將NBIoT網(wǎng)絡建設作為今后一個時期的業(yè)務方向，我國的NB-IoT技術從核心技術、市場規(guī)模和應用深度等方面。

　　二是終端用電功耗低。NB-IoT技術通過減少不必要的信令、支持非連續(xù)接收延長（eDRX）、深度睡眠功能和節(jié)電模式（終端休眠，PSM），進一步降低了功耗，可以讓設備長時間在線，且免布設電源線，施工方便，后期管理工作簡便、維護成本低。

　　三是綜合經(jīng)濟成本低。NB-IoT技術直接依托現(xiàn)有GSM、UMTS或LTE網(wǎng)絡基站進行部署，加之NB-IoT模塊使用嵌入式物聯(lián)網(wǎng)eSIM卡，一臺設備一個專屬號碼，即插即用且不用頻繁更換電池，直接上網(wǎng)，簡單便捷、經(jīng)濟實用。

　　四是數(shù)據(jù)安全有保障。NB-IoT技術是可運營的電信網(wǎng)絡，工作于授權頻譜并且基于蜂窩技術設計，在數(shù)據(jù)傳輸和設備認證方面可以提供電信級的信息安全保障。

　　五是參數(shù)感知。NB-IoT技術支持各系統(tǒng)海量的物聯(lián)網(wǎng)感知終端實時接入，而且eSIM卡可以適應更惡劣的使用環(huán)境，尤其適合建構筑物內自動消防設施的各類火災探測器和閥門儀表及輸入輸出模塊，可遠程獨立監(jiān)控每一個NB-IoT終端設備的工作情況。

　　2.2NB-IoT技術的政策優(yōu)勢

　　作為我國物聯(lián)網(wǎng)建設應用的主要技術標準，工信部在2017年就發(fā)文要求結合智慧城市建設，加快發(fā)展NBIoT在城市公共服務和公共管理中的應用。明確NBIoT網(wǎng)絡使用GSM系統(tǒng)的800MHz頻段和900MHz頻段、FDD-LTE系統(tǒng)的1800MHz頻段和2100MHz頻段，并新增“140XX～144XX”為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)號，2020年NB-IoT正式成為5G技術標準之一，成為5GmMTC場景的核心組成部分，迎來了爆發(fā)式發(fā)展。

　　2.3NB-loT技術的“智慧城市”建設實踐經(jīng)驗

　　由于NB-IoT技術的優(yōu)勢使得其在“智慧城市”建設中應用廣泛，中國照明學會、國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同發(fā)布了團體標準《基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NBIoT）的道路照明智能控制系統(tǒng)技術規(guī)范》（CIES015-2017/T/CSA052-2018）；深圳市、上海市等城市已經(jīng)開始利用NB-IoT在智能消火栓、智能感煙探測器、智能水位探測器、智能燃氣抄表、智能路燈等市政領域開展試點。上述試點工作，積累了一定的技術經(jīng)驗，也取得了良好的社會效益，初步實現(xiàn)了讓信息和數(shù)據(jù)多跑路，讓群眾少跑腿、讓監(jiān)管和治理預期目標。

　　3基于NB-IoT技術的“智慧消防”模式構建

　　3.1基于NB-IoT技術的“智慧消防”構架

　　“智慧消防”以消防設備的物聯(lián)網(wǎng)化實現(xiàn)消防管理的數(shù)據(jù)化，是消防物聯(lián)網(wǎng)、消防大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術的有機融合，其系統(tǒng)的架構分3個層次：感知層（NB-IoT終端）、網(wǎng)絡層（NB-IoT運營商、云計算、大數(shù)據(jù)）、應用層（消防監(jiān)督、滅火救援和消防管理）如圖1所示。

　　圖1基于NB-IoT的智慧消防系統(tǒng)架構圖

　　3.2感知層

　　感知層是“智慧消防”的神經(jīng)元，物聯(lián)網(wǎng)是中神經(jīng)，“消防大數(shù)據(jù)”和云計算是其大腦，主要負責各類火災報警信息和消防設施工作狀態(tài)的采集，對被動防火系統(tǒng)如防火卷簾、防火門和主動消防系統(tǒng)如消防給水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等設施上集成NBIoT模塊進行聯(lián)網(wǎng)改造，使之能夠接入物聯(lián)網(wǎng)，讓每一個探測器、每一個消火栓、每一個輸入輸出模塊都成為“智慧消防”的一個神經(jīng)元，如圖2所示。

　　圖2基于NB-IoT的智慧消防感知層架構圖

　　在一些既有建筑的火災隱患整改包括文物建筑、“九小場所”“三合一場所”和社會福利機構等單位，對其消防設施改造升級加裝火災自動報警系統(tǒng)時，將NB-IoT模塊與感煙、感溫、火焰、圖像及手動報警按鈕等火災探測器相結合，構成獨立式火災探測報警器，通過NB-IoT網(wǎng)絡對其進行虛擬組網(wǎng)并接到互聯(lián)網(wǎng)云平臺，采集和發(fā)送各種火災報警信號，實現(xiàn)火災探測器自動在線巡檢、實時狀態(tài)采集、火災報警信號推送、消防報警人機互聯(lián)和遠程控制管理功能，對于避免頻發(fā)“小火亡人”事故有著十分重要的意義，同時也可以有效規(guī)避傳統(tǒng)的總線傳輸報警系統(tǒng)施工時鑿墻開洞、破壞建筑結構和原有風貌等缺點。

　　應用NB-IoT對可燃氣體探測報警系統(tǒng)和電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造，實現(xiàn)燃氣管線、燃氣濃度和電氣線路的電壓、電弧檢測、漏電電流、線纜溫度等情況的實時在線監(jiān)測和智能化處置，在預防和減少電器火災和燃氣事故、減少災害損失、前移防范關口等方面，具有十分顯著的優(yōu)勢。由于采用重傳和低階調制等機制，NB-IoT信號穿透性能更好，可覆蓋至建筑的地下1~2層，其深度覆蓋的特性不僅能滿足傳統(tǒng)的各種表計、報警、溫濕度、環(huán)境參數(shù)采集和傳輸，且與消防水池、高位消防水箱間、消防水泵房、變配電室、柴油發(fā)電機房和防排煙機房等消防設備布置位置和管理需求高度吻合，解決了消防設備安裝環(huán)境復雜、信號不易穿透的難題，對于構筑物內、地下空間、管道管廊、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用也同樣適用，并可大大簡化現(xiàn)有體系的復雜程度。

　　3.3網(wǎng)絡層

　　大數(shù)據(jù)是云計算的基礎，根據(jù)“智慧消防”應用需求，因地制宜的構建消防基礎信息大數(shù)據(jù)庫。在消防泵、防排煙風機、壓力開關、水流指示器、液位計、監(jiān)控器和輸入輸出模塊上集成NB-IoT模組，自動采集實時監(jiān)控各類消防設備工作狀態(tài)、報警信號和動作信號，水壓不足、水量不夠等任何一項異常，都會觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸模塊將異常數(shù)據(jù)上傳至IoT平臺，做到對各類建筑消防設施狀態(tài)信息數(shù)據(jù)信息的在線監(jiān)控和遠程監(jiān)控與診斷，這些信息是消防大數(shù)據(jù)的重要組成部分，如圖3所示。

　　圖3基于NB-IoT的智慧消防網(wǎng)絡層架構圖

　　借助云計算技術的基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）等服務強大的數(shù)據(jù)接入、管理和服務能力，將大量事務性工作交由軟件和系統(tǒng)自主處理，用戶無需開發(fā)軟件和建設數(shù)據(jù)，可以大地提高工作效率、降低管理難度與維護成本，逐漸輻射生產(chǎn)、流通、管理、預警等消防產(chǎn)業(yè)全過程，為消防產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、消防技術服務機構、社會單位、各級政府和消防救援機構的消防管理和滅火救援決策提供數(shù)據(jù)分析和技術支撐，提升消防安全監(jiān)管和預警報警能力。

　　3.4應用層

　　“智慧消防”的應用主要包括：火災風險研判、消防監(jiān)督管理、消防安全自主管理、消防設備數(shù)字化管理、滅火救援等5個方面，并可根據(jù)實際情況拓展，如圖4所示。

　　圖4基于NB-IoT的智慧消防應用層架構圖

　　一是火災風險研判智能化。將大量相對獨立的消防設施設備連接起來，通過NB-IoT傳感器感應、NB-IoT數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡發(fā)送至云計算和消防大數(shù)據(jù)庫，將危險化學品、建設工程、單位等相關數(shù)據(jù)納入消防大數(shù)據(jù)共享范圍，并根據(jù)當?shù)鼗馂陌l(fā)生起數(shù)、直接財產(chǎn)損失數(shù)、亡人數(shù)、傷人數(shù)等“火災四項指數(shù)”，結合轄區(qū)社會單位基本信息和管理經(jīng)營狀況，立足全時段、全要素，運用統(tǒng)計學原理對消防安全隱患、征候等前兆性、苗頭性問題開展大數(shù)據(jù)分析，找出火災防控的客觀規(guī)律，進而對火災的發(fā)展態(tài)勢進行預測。

　　二是消防監(jiān)督管理信息化。消防救援機構可以根據(jù)火災風險智能研判結果，及時分析治理效果，進而對現(xiàn)有的消防監(jiān)管體制、方式方法進行完善和優(yōu)化，實現(xiàn)消防管理模式從“管人”“管物”到“管數(shù)”的方式轉變。既可以避免“地毯式”的排查對社會單位的生產(chǎn)經(jīng)營活動造成不必要的干擾，又可以有效降低基層執(zhí)勤執(zhí)法人員的工作強度，做到火災防控工作的發(fā)力，實現(xiàn)消防監(jiān)督管理和火災風險穩(wěn)控綜合治理的目標。

　　三是消防安全管理自主化。借助于NB-IoT技術可以實現(xiàn)消防管理者與消防設備，消防設備和消防設備之間各種信息的互聯(lián)互通，可以使消防安全責任人、管理人實時掌控自己管理權限范圍內的建筑消防設施的動態(tài)信息，限度發(fā)揮系統(tǒng)的監(jiān)控、巡查、預警等功能，達到人防、物防、技防的有效結合，構建一個、無間隙，可靠的“智慧消防”管理體系。同時，通過建立建（構）筑物消防員（消防設施操作員）信息庫，杜絕掛證和無證上崗，可以須提升社會單位建筑消防設施的管理維護水平。

　　四是消防設備管理數(shù)字化。借助建筑信息模型（BIM）將建筑消防設備的安裝、使用、維護（維修）、產(chǎn)品檢驗、建筑消防設施檢測等信息利用無線射頻識別（RFID）技術制作成RFID電子標簽和二維碼等智能標識，建立大數(shù)據(jù)庫，并對具有信號輸入、輸出功能的消防設備基層NB-IoT模塊，通過手機App或PaaS等物聯(lián)網(wǎng)應用終端來檢測和查詢其工作狀態(tài)，以三維可視化、信息化、精細化、智能化管理模式，從而實現(xiàn)消防產(chǎn)品和設備質量安全管理與溯源、使用、維保乃至報廢的建筑全生命周期（BLM）的四維建筑消防安全管理。

　　五是滅火救援指揮科學化。將NB-IoT技術與溫度、濕度，可燃氣體、氧氣及有毒有害其他濃度等傳感器組合在一起，可以實現(xiàn)監(jiān)控災害事故現(xiàn)場環(huán)境的實時監(jiān)測，在BIM的3D模型中準確判斷起火部位在建筑內的空間位置，室內消火栓位置、疏散通道和安全出口位置及建筑消防設施工作情況，通過預判火災發(fā)展趨勢，合理選擇戰(zhàn)斗陣地、進攻路線和緊急避險位置，為滅火救援行動提供準確的數(shù)據(jù)支撐，提高火場逃生疏散效率、減少人員傷亡。

　　4實施建議

　　（1）加強和改進“智慧消防”建設的頂層設計。2017年原公安部消防局下發(fā)的《關于須推進“智慧消防”建設的指導意見》（公消〔2017〕297號）就如何利用智慧消防平臺提高消防管理水平進行探討。但隨著智慧城市建設的快速推進和公安消防部隊改制集體轉隸應急管理部，該指導意見提出的建設原則和目標已經(jīng)和當前消防工作實際存在較大差距。因此，須與時俱進、加強頂層設計，立足基本國情和各地實際，在國家層面將“智慧消防”建設納入國家“智慧城市”建設總體方案，同時明確縣級以上地方各級政府及相關行業(yè)部門的建設任務。

　?。?）加強“智慧消防”建設、運維技術標準和管理制度的制定。要加強“智慧消防”標準化研究，進一步建立健全建設、管理和運維等全過程的法律法規(guī)、技術標準、管理制度和政策體系，借鑒相關行業(yè)成熟經(jīng)驗，從源頭規(guī)范統(tǒng)一“智慧消防”建設的指導思想和功能、性能、采集參數(shù)等技術參數(shù)，研究制定《“智慧消防”建設技術標準》，促進“智慧消防”規(guī)?；藴驶l(fā)展。同時，要強化技術支撐，抓緊“產(chǎn)學研”各環(huán)節(jié)的戰(zhàn)略合作，在消防信息化頂層設計、大數(shù)據(jù)建設等方向開展深度合作、形成自主技術生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，開展研究與應用示范項目建設，占領產(chǎn)業(yè)技術制高點，促使“智慧消防”市場健康有序發(fā)展。另外，警惕消防大數(shù)據(jù)時代潛在的安全風險，按照政府授權、企業(yè)化管理、明確職能的原則，成立消防大數(shù)據(jù)技術服務機構，強化對供應商、用戶等行為的規(guī)范及管理，確保信息安全。

　　5安科瑞智慧消防平臺介紹

　　5.1平臺結構

　　5.2平臺主要功能介紹

　　5.2.1首頁

　　用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態(tài)、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設備臺賬信息等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

　　5.2.2消防子系統(tǒng)

　　智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。智慧用電子系統(tǒng)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線測溫探測器等。點擊智慧用電子系統(tǒng)進入智慧用電監(jiān)控頁面，點擊菜單顯示整個項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節(jié)點顯示具體探測器的監(jiān)控頁面。

　　消防水子系統(tǒng)可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監(jiān)控消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實時地發(fā)出警報，能讓相關人員及時維修維護，保障消防安全。

　　防排煙子系統(tǒng)通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現(xiàn)對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實時秒級檢測煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風險閾值，APP、短信報警、電話報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業(yè)主、物業(yè)消防單位是哪個位置的火災隱情。

　　消防設備電源子系統(tǒng)實時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件（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，并對各個部件電源產(chǎn)生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示?？砷L期記錄電壓電流運行參數(shù)，自動對消防電源一段時間的運行狀態(tài)進行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進行警示。

　　防火門子系統(tǒng)通過與門禁報警、視頻識別的關聯(lián)，實時監(jiān)控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現(xiàn)緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環(huán)境。

　　應急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實現(xiàn)對各個應急燈具的實時監(jiān)控和控制，當發(fā)生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開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，指引安全逃生方向。

　　視頻監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)部門收到感應端各子系統(tǒng)報警信息后，可調出報警位置關聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進行火情確認。實現(xiàn)火災報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有機結合，實現(xiàn)了報警點和監(jiān)控點的聯(lián)動。

　　消防設備管理子系統(tǒng)能夠將每個建筑、項目節(jié)點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，會聯(lián)動GIS調度子系統(tǒng)進行調度。

　　5.2.3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模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康碾[患信息，并進行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進行統(tǒng)計分析。

　　5.2.4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、能耗報表和能耗預測等五個模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康哪芎慕y(tǒng)計、同環(huán)比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗預測分析。

　　5.2.5手機APP

　　APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監(jiān)控、火災報警等子系統(tǒng)的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警信息、能耗統(tǒng)計等。

　　5.3推薦配置

　　5.3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

　　推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

　　5.3.2系統(tǒng)現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

　　注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據(jù)現(xiàn)場回路電流大

　　6結束語

　　推廣基于NB-IoT技術為基礎的、以提高能為核心的“智慧消防”建設模式，創(chuàng)新社會消防安全治理方式，破解城市消防安全管理難題，構建信息化、立體化、全覆蓋、智能化的社會火災防控體系，可以有效避免火災防控工作顧此失彼、跟在火災和隱患后面跑的被動局面，進一步提高城鄉(xiāng)基本公共消防服務水平，增強群眾消防安全感?？梢灶A見，“智慧消防”建設必將深刻改變傳統(tǒng)的火災防控理念和手段，可以使黨委政府的領導責任、行業(yè)部門的監(jiān)管責任、社會單位的主體責任、消防救援機構的監(jiān)督責任等消防安全“四項責任”有效落實，為“智慧城市”和城市安全發(fā)展做出創(chuàng)新性貢獻。
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　　審核編輯：鄢孟繁