淺談智慧消防系統架構研究與探索

  侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

   摘要：繼于國家指導文件，各省份地區也都發布了相應的指導文件對消防聯網工作進行指導，而且政府也在大力提倡“互聯網+ "的互聯網運維模式開展工作，可以說物聯網無論從政府層面還是從社會發展、市場層面都將是建設的趨勢,必將成為潮流，所以“智慧消防"衍生和發展也勢在必行。本文通過對“智慧消防"系統架構的分析研究，探索展示了一個完整的“智慧消防"設計原則和組成體系。

  關鍵詞：智慧消防；原則；系統架構

  0引言

智慧消防建設工作，以消防部門《消防信息化“十三五"總體規劃》為指引，以大數據、云計算、物聯網等信息技術為引擎，突出窄帶物聯網創新性應用,業務工作信息化支撐為落腳點，主要以新建和擴建為主的性質，部分升級改造增加服務為輔。尤其是在系統架構方面，更是需要完整的體系支撐，才能將“智慧消防"靈活運用。

1 現階段“智慧消防"建設與發展的意義

智慧消防的建設和運營將有效控制不斷上升的城市消防風險,進一步確保人民群眾的生命財產,特別是NB - IoT技術的引入對原有技術手段無法進行管理的消防隱患有了較好的監控手段。通過推行、固化“網格化、準確化、精細化"的管理理念，建立人、地、物、事、組織協同聯動機制，讓整個火災預防、發 現、撲滅形成閉環，同時，做到全流程可追溯。科學發展消防執行與監管能力，智能分析消防監控數據,及時評價工作的執行狀況，提高防患于未然的能力，提升政策執行能力和決策水平。使隱患無處逃遁，解決政府、行業、企業的痛點、盲點問題，形成戶籍化、網格化、標準化、痕跡化的大數據分析,提高監管效率，有效解決“有限警力難以承擔無限責任"的問題，有效降低火災對經濟發展和百姓生產生活帶來的損失,有效提升老百姓體驗和獲得感。

2 “智慧消防"系統架構總體原則

2.1統一標準，充分整合。

首先要注意系統平臺數據一致性，需要統一標準規范，嚴格按照國家、地方和行業的有關標準規范實施；尚未制定標準規范的，需要補充制定，并基于統一的標準規范開展數據資源整

合工作。

2.2經濟適用，適度超前。

根據智慧消防的特點和實際需求,在確保平臺適用性的前提下，加大信息資源整合力度，統籌基礎設施運行環境，優化資源配置。同時，應結合信息技術的發展,適當采用先進技術，確保平臺具有較長的生命周期。系統要盡量具有人性化的設計。

2.3穩定，可靠。

應充分考慮信息技術的發展，盡量采用成熟的先進技術，確保平臺在使用過程中穩定可靠的運行。同時，還應當緊密結合河長制的特點和實際要求，充分考慮系統的性，從信息共

享、存儲分析、應用管理等各個環節注重信息的性。

2.4急用先建、分工負責。

應根據“智慧消防"發展現狀，分析當前急迫的業務需求，按照有別、 逐步推進、分期見效的原則開展規劃設計。細化任務分工,明確部門責任，嚴格執行力度。

2.5開放性、兼容性。

系統的開放性涉及到網絡、中間件、數據庫、數據交換平臺、應用軟件等。按照開放性、標準化原則來建設，使系統具有一定的適應性和可移植性。

2.6可擴展性。

系統的性能具備一定的超前性,以保證未來3-5年不至于落后；隨著計算機應用技術的不斷發展，系統還具有良好的可升級性;隨著其它類別系統的建設內容增加，提供擴展性接口。

3 “智慧消防"系統架構分析研究

3.1 “智慧消防"系統總體邏輯架構

總體邏輯架構分為:智慧感知層、傳輸通訊層、核心網、運營商IoT平臺、物聯云、應用服務層。

智慧感知層:邏輯架構的底層，用于部署基礎硬件設施包括傳感器、低功耗器件、電源、信號處理等。

傳輸通訊層:負責數據流的傳輸控制。傳感器被觸發后會按照需求產生一定量的數據流。數據流通過基于NB - IoT網絡傳輸到基站之后再連接至因特網或其他外部網絡都需要傳輸層。

核心網:NB -IoT是一個可與現今運營商蜂窩網融合的低成本電信級的具有高可靠性、高性的廣域網物聯網技術，通過基站提供管道進行NB - IoT數據接入。

IoT平臺:對物聯數據進行數據存儲以及加工并提供接口進行數據推送

  物聯云:提供監控管理，設備檢測，接警處理等界面功能。

應用服務層:設備監控，報警監控等應用。

        圖1系統架構圖

3.2總體拓撲架構設計

“智慧消防"各設備、設施組網拓撲圖如圖2,從邏輯體系結構上來講共分為三層，底層為消防物聯網（含設施、設備、網絡、SAAS應用）、中間層為第三方消防監控平臺 I 層為消防119指揮作戰平臺的總體三層體系結構。底層為物聯網感知及系統功能實現層。中間層第三方平臺主要負責日常告警過濾處置、 檢查,消防設施安裝及運行維護工作,減少消防管理單位工作量。頂層消防主要負責滅火作戰以及消防工作督導和管理工作。

圖2 “智慧消防"各設備、設施組網拓撲圖

系統拓撲在各功能實現方式和方法上智能煙感、 建筑智能水系統、智能消火栓，主要的運行模式和方法應保持一致。不同的只是在末端監控設備以及應用系統呈現及業務管理上，有部分不同。比如:智能煙感關注的是煙霧告警,平時靜默一旦發生就要進行告警和處置。而水資源和消火栓關注的更多的是水壓，需要實時關注水壓和水位的運行狀態，日常數據也需要傳送到平臺，超過閥值時才會觸發告警。這也為類似的智慧消防系統建設,提出了可以借鑒的方式和方法。

按照原公安部2017年10月10日發布的《關于推進“智慧消防"建設的指導意見》要求，“智慧消防"將從建設城市物聯網消防遠程監控系統、建設基于“大數據"“一張圖"的實戰指揮平臺、建設高層住宅智能消防預警系統、建設數字化預案編制和管理應用平臺、建設“智慧"社會消防管理系統五大方面系統化、結構化的建設“智慧消防"。系統架構應突出和NB應用兩大建設智慧消防，既有核心(監控)又有亮點(NB -IoT應用),后期將以此為基礎進行

3.3數據開放及資源共享

系統建設架構應該基于統一云平臺搭建,除與城市消防通信指揮系統交流信息外,為消防監督部門、智慧城市提供監控接口，消防監督機構可以隨時登錄系統平臺對社會單位自身消防管理狀況和消防進行監控。當火災發生時，通過聯網監控系統中的火警情況，結合遠程視頻調取，為滅火戰斗提供現場依據，根據系統中的消防平面圖，大幅提升滅火作戰效率。同時，與現有的消防單兵/車輛視頻作戰系統、GIS地圖，以及未來的智慧城管、智慧規劃等其他平臺整合，提升消防工作水平。應用擴展和功能擴充，實現五大功能模塊。

圖3數據開放及資源共享

所有系統內數據應依照部門信息要求納入政府信息目錄當中，同時標注可共享、可開放的數據信息內容。系統內煙感狀態/告警、消火栓狀態/告警、樓宇水資源狀態/告警、電氣線路狀態/告警、防火單位監控室監控視頻等數據和信息均可共享,在符合相關部門要求的情況下應對其他部門進行開放。系統開發時，也應預留了標準接口，方便與其他平臺進行數據互通和對接。

4 安科瑞智慧消防監控云平臺介紹與選型

4.1平臺簡介

安科瑞智慧消防綜合管理云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產企業無法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"、用電管理的實際需求。

從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。同時，通過自動消防滅火控制裝置啟動自動滅火設備和消防聯動控制設備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業無專業電工、肉眼無法直觀系統即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時排除隱患，安科瑞智慧消防監控云平臺結構如下圖所示：

4.2 平臺功能

(1) 平臺登陸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、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

(1) 實時監控

智慧用電子系統可接入電氣火災、故障電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測和母排無線測溫探測等等各類子系統，實現對相關消防系統設備的信息實時監控，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、電話報警統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知，快速處置

(1) 隱患管理

隱患管理包括隱患巡查、隱患處理、和隱患記錄，隱患巡查的目的是為了系統在產生報警或隱患后，系統可以針對工程人員派發工單，處理完以后工程人員能夠在系統中填寫相關工單任務記錄，以供歷史查詢。隱患統計支持對項目進行日、月、季、年的維度查詢，并能夠自定義時間查詢，將項目下隱患以曲線，圖表的形式展現

(1) 統計分析

統計分析包括數據匯總和分析報告，數據匯總以曲線和表格形式顯示各個月份的報警和故障記錄，同時顯示控制日志，支持按照控制類和參數設置類分別顯示，也可以按照操作是否成功分別顯示，包括此次控制的操作情況，項目名稱，設備信息以及對應的操作時間等；分析報告包括總體概況和設備回路特征分析。

(1) 運維管理

根據運維調度管理的需要，智能調度技術人員可以分為不同角色，系統支持巡檢計劃和巡檢日歷，可支持巡檢人員使用手機NFC芯片巡檢打卡的功能

(1) 手機APP功能

手機APP軟件具有IOS版本和安卓版本，并與電腦終端系統的數據同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣參數的實時監測數據及變化曲線、歷史數據與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過壓、欠壓、過流等電氣故障實時報警數據等；能實時顯示項目地理位置、未排除隱患數、未處理巡檢數等；通過APP消息推送的方式提醒用戶實時報警信息；可以實現遠程復位、遠程分閘功能；可以對所有現場探測器進行遠程參數設定及修改；可以對所有現場探測器的遠程控制記錄進行查詢；

4.3推薦配置

4.3.1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）

4.4系統現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現場回路電流大

4.5產品選型

電氣火災監控探測器

參考文獻

[1] 冷帥.“智慧消防"系統架構研究與探索.

[2] 林船.淺談物聯網技術在消防中的前景應用[J].電子世界,2017(15).

[3] 朱海.物聯網技術在“智慧消防"背景下的應用展望[J].中國應急救援,2017(06).劃出版社,2013.嚴霄鳳，張德馨.大數據研究山.計算機技術與發展，2013.

[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版.

作者簡介：侯文莉,女,安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智慧消防監控系統