淺談智慧消防系統(tǒng)架構(gòu)研究與探索

張娟

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

   摘要：繼于國(guó)家指導(dǎo)文件，各省份地區(qū)也都發(fā)布了相應(yīng)的指導(dǎo)文件對(duì)消防聯(lián)網(wǎng)工作進(jìn)行指導(dǎo)，而且政府也在大力提倡“互聯(lián)網(wǎng)+ ”的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維模式開(kāi)展工作，可以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)論從政府層面還是從社會(huì)發(fā)展、市場(chǎng)層面都將是建設(shè)的趨勢(shì),必將成為潮流，所以“智慧消防”衍生和發(fā)展也勢(shì)在必行。本文通過(guò)對(duì)“智慧消防”系統(tǒng)架構(gòu)的分析研究，探索展示了一個(gè)完整的“智慧消防”設(shè)計(jì)原則和組成體系。

  關(guān)鍵詞：智慧消防；原則；系統(tǒng)架構(gòu)

  0引言

智慧消防建設(shè)工作，以消防部門(mén)《消防信息化“十三五”總體規(guī)劃》為指引，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為引擎，突出窄帶物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)xin性應(yīng)用,業(yè)務(wù)工作信息化支撐為落腳點(diǎn)，主要以新建和擴(kuò)建為主的性質(zhì)，部分升級(jí)改造增加服務(wù)為輔。尤其是在系統(tǒng)架構(gòu)方面，更是需要完整的體系支撐，才能將“智慧消防”靈活運(yùn)用。

1 現(xiàn)階段“智慧消防”建設(shè)與發(fā)展的意義

智慧消防的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)將有效控制不斷上升的城市消防風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)一步確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn),特別是NB - IoT技術(shù)的引入對(duì)原有技術(shù)手段無(wú)法進(jìn)行管理的消防隱患有了較好的監(jiān)控手段。通過(guò)推行、固化“網(wǎng)格化、準(zhǔn)確化、精細(xì)化”的管理理念，建立人、地、物、事、組織協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，讓整個(gè)火災(zāi)預(yù)防、發(fā) 現(xiàn)、撲滅形成閉環(huán)，同時(shí)，做到全流程可追溯。科學(xué)發(fā)展消防執(zhí)行與監(jiān)管能力，智能分析消防監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),及時(shí)評(píng)價(jià)工作的執(zhí)行狀況，提高防患于未然的能力，提升政策執(zhí)行能力和決策水平。使隱患無(wú)處逃遁，解決政府、行業(yè)、企業(yè)的痛點(diǎn)、盲點(diǎn)問(wèn)題，形成戶籍化、網(wǎng)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、痕跡化的大數(shù)據(jù)分析,提高監(jiān)管效率，有效解決“有限警力難以承擔(dān)無(wú)限責(zé)任”的問(wèn)題，有效降低火災(zāi)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和百姓生產(chǎn)生活帶來(lái)的損失,有效提升老百姓體驗(yàn)和獲得感。

2 “智慧消防”系統(tǒng)架構(gòu)總體原則

2.1統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，充分整合。

首先要注意系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)一致性，需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，嚴(yán)格按照國(guó)家、地方和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施；尚未制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的，需要補(bǔ)充制定，并基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開(kāi)展數(shù)據(jù)資源整

合工作。

2.2經(jīng)濟(jì)適用，適度超前。

根據(jù)智慧消防的特點(diǎn)和實(shí)際需求,在確保平臺(tái)適用性的前提下，加大信息資源整合力度，統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行環(huán)境，優(yōu)化資源配置。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展,適當(dāng)采用先進(jìn)技術(shù)，確保平臺(tái)具有較長(zhǎng)的生命周期。系統(tǒng)要盡量具有人性化的設(shè)計(jì)。

2.3穩(wěn)定，可靠。

應(yīng)充分考慮信息技術(shù)的發(fā)展，盡量采用成熟的先進(jìn)技術(shù)，確保平臺(tái)在使用過(guò)程中穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合河長(zhǎng)制的特點(diǎn)和實(shí)際要求，充分考慮系統(tǒng)的性，從信息共

享、存儲(chǔ)分析、應(yīng)用管理等各個(gè)環(huán)節(jié)注重信息的性。

2.4急用先建、分工負(fù)責(zé)。

應(yīng)根據(jù)“智慧消防”發(fā)展現(xiàn)狀，分析當(dāng)前急迫的業(yè)務(wù)需求，按照有別、 逐步推進(jìn)、分期見(jiàn)效的原則開(kāi)展規(guī)劃設(shè)計(jì)。細(xì)化任務(wù)分工,明確部門(mén)責(zé)任，嚴(yán)格執(zhí)行力度。

2.5開(kāi)放性、兼容性。

系統(tǒng)的開(kāi)放性涉及到網(wǎng)絡(luò)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、應(yīng)用軟件等。按照開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化原則來(lái)建設(shè)，使系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)性和可移植性。

2.6可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)的性能具備一定的超前性,以保證未來(lái)3-5年不至于落后；隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)還具有良好的可升級(jí)性;隨著其它類(lèi)別系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容增加，提供擴(kuò)展性接口。

3 “智慧消防”系統(tǒng)架構(gòu)分析研究

3.1 “智慧消防”系統(tǒng)總體邏輯架構(gòu)

總體邏輯架構(gòu)分為:智慧感知層、傳輸通訊層、核心網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商IoT平臺(tái)、物聯(lián)云、應(yīng)用服務(wù)層。

智慧感知層:邏輯架構(gòu)的底層，用于部署基礎(chǔ)硬件設(shè)施包括傳感器、低功耗器件、電源、信號(hào)處理等。

傳輸通訊層:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制。傳感器被觸發(fā)后會(huì)按照需求產(chǎn)生一定量的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流通過(guò)基于NB - IoT網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交局笤龠B接至因特網(wǎng)或其他外部網(wǎng)絡(luò)都需要傳輸層。

核心網(wǎng):NB -IoT是一個(gè)可與現(xiàn)今運(yùn)營(yíng)商蜂窩網(wǎng)融合的低成本電信級(jí)的具有高可靠性、高性的廣域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)基站提供管道進(jìn)行NB - IoT數(shù)據(jù)接入。

IoT平臺(tái):對(duì)物聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及加工并提供接口進(jìn)行數(shù)據(jù)推送

  物聯(lián)云:提供監(jiān)控管理，設(shè)備檢測(cè)，接警處理等界面功能。

應(yīng)用服務(wù)層:設(shè)備監(jiān)控，報(bào)警監(jiān)控等應(yīng)用。

        圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2總體拓?fù)浼軜?gòu)設(shè)計(jì)

“智慧消防”各設(shè)備、設(shè)施組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖2,從邏輯體系結(jié)構(gòu)上來(lái)講共分為三層，底層為消防物聯(lián)網(wǎng)（含設(shè)施、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、SAAS應(yīng)用）、中間層為第三方消防監(jiān)控平臺(tái) I 層為消防119指揮作戰(zhàn)平臺(tái)的總體三層體系結(jié)構(gòu)。底層為物聯(lián)網(wǎng)感知及系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)層。中間層第三方平臺(tái)主要負(fù)責(zé)日常告警過(guò)濾處置、 檢查,消防設(shè)施安裝及運(yùn)行維護(hù)工作,減少消防管理單位工作量。頂層消防主要負(fù)責(zé)滅火作戰(zhàn)以及消防工作督導(dǎo)和管理工作。

圖2 “智慧消防”各設(shè)備、設(shè)施組網(wǎng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)拓?fù)湓诟鞴δ軐?shí)現(xiàn)方式和方法上智能煙感、 建筑智能水系統(tǒng)、智能消火栓，主要的運(yùn)行模式和方法應(yīng)保持一致。不同的只是在末端監(jiān)控設(shè)備以及應(yīng)用系統(tǒng)呈現(xiàn)及業(yè)務(wù)管理上，有部分不同。比如:智能煙感關(guān)注的是煙霧告警,平時(shí)靜默一旦發(fā)生就要進(jìn)行告警和處置。而水資源和消火栓關(guān)注的更多的是水壓，需要實(shí)時(shí)關(guān)注水壓和水位的運(yùn)行狀態(tài)，日常數(shù)據(jù)也需要傳送到平臺(tái)，超過(guò)閥值時(shí)才會(huì)觸發(fā)告警。這也為類(lèi)似的智慧消防系統(tǒng)建設(shè),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(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》要求，“智慧消防”將從建設(shè)城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、建設(shè)基于“大數(shù)據(jù)”“一張圖”的實(shí)戰(zhàn)指揮平臺(tái)、建設(shè)高層住宅智能消防預(yù)警系統(tǒng)、建設(shè)數(shù)字化預(yù)案編制和管理應(yīng)用平臺(tái)、建設(shè)“智慧”社會(huì)消防管理系統(tǒng)五大方面系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的建設(shè)“智慧消防”。系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)突出和NB應(yīng)用兩大建設(shè)智慧消防，既有核心(監(jiān)控)又有亮點(diǎn)(NB -IoT應(yīng)用),后期將以此為基礎(chǔ)進(jìn)行

3.3數(shù)據(jù)開(kāi)放及資源共享

系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)應(yīng)該基于統(tǒng)一云平臺(tái)搭建,除與城市消防通信指揮系統(tǒng)交流信息外,為消防監(jiān)督部門(mén)、智慧城市提供監(jiān)控接口，消防監(jiān)督機(jī)構(gòu)可以隨時(shí)登錄系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)社會(huì)單位自身消防管理狀況和消防進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的火警情況，結(jié)合遠(yuǎn)程視頻調(diào)取，為滅火戰(zhàn)斗提供現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)中的消防平面圖，大幅提升滅火作戰(zhàn)效率。同時(shí)，與現(xiàn)有的消防單兵/車(chē)輛視頻作戰(zhàn)系統(tǒng)、GIS地圖，以及未來(lái)的智慧城管、智慧規(guī)劃等其他平臺(tái)整合，提升消防工作水平。應(yīng)用擴(kuò)展和功能擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)五大功能模塊。

圖3數(shù)據(jù)開(kāi)放及資源共享

所有系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)應(yīng)依照部門(mén)信息要求納入政府信息目錄當(dāng)中，同時(shí)標(biāo)注可共享、可開(kāi)放的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。系統(tǒng)內(nèi)煙感狀態(tài)/告警、消火栓狀態(tài)/告警、樓宇水資源狀態(tài)/告警、電氣線路狀態(tài)/告警、防火單位監(jiān)控室監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)和信息均可共享,在符合相關(guān)部門(mén)要求的情況下應(yīng)對(duì)其他部門(mén)進(jìn)行開(kāi)放。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，也應(yīng)預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)接口，方便與其他平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通和對(duì)接。

4 安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺(tái)介紹與選型

4.1平臺(tái)簡(jiǎn)介

安科瑞智慧消防綜合管理云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測(cè)器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補(bǔ)了原先針對(duì)“九小場(chǎng)所”和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理的實(shí)際需求。

從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過(guò)平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過(guò)手機(jī)短信、語(yǔ)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(dá)相關(guān)人員。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)消防滅火控制裝置啟動(dòng)自動(dòng)滅火設(shè)備和消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業(yè)無(wú)專(zhuān)業(yè)電工、肉眼無(wú)法直觀系統(tǒng)即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時(shí)排除隱患，安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺(tái)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

4.2 平臺(tái)功能

(1) 平臺(tái)登陸用戶登錄成功之后進(jìn)入首頁(yè)，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類(lèi)、設(shè)備報(bào)警信息、報(bào)警分類(lèi)、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)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(bào)警時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

(1) 實(shí)時(shí)監(jiān)控

智慧用電子系統(tǒng)可接入電氣火災(zāi)、故障電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測(cè)和母排無(wú)線測(cè)溫探測(cè)等等各類(lèi)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)消防系統(tǒng)設(shè)備的信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)劇超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)閾值，APP、電話報(bào)警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過(guò)設(shè)備的標(biāo)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(tǒng)在產(chǎn)生報(bào)警或隱患后，系統(tǒng)可以針對(duì)工程人員派發(fā)工單，處理完以后工程人員能夠在系統(tǒng)中填寫(xiě)相關(guān)工單任務(wù)記錄，以供歷史查詢。隱患統(tǒng)計(jì)支持對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行日、月、季、年的維度查詢，并能夠自定義時(shí)間查詢，將項(xiàng)目下隱患以曲線，圖表的形式展現(xiàn)

(1) 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析包括數(shù)據(jù)匯總和分析報(bào)告，數(shù)據(jù)匯總以曲線和表格形式顯示各個(gè)月份的報(bào)警和故障記錄，同時(shí)顯示控制日志，支持按照控制類(lèi)和參數(shù)設(shè)置類(lèi)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(xiàng)目名稱(chēng)，設(shè)備信息以及對(duì)應(yīng)的操作時(shí)間等；分析報(bào)告包括總體概況和設(shè)備回路特征分析。

(1) 運(yùn)維管理

根據(jù)運(yùn)維調(diào)度管理的需要，智能調(diào)度技術(shù)人員可以分為不同角色，系統(tǒng)支持指定巡檢計(jì)劃和巡檢日歷，可支持巡檢人員使用手機(jī)NFC芯片巡檢打卡的功能

(1) 手機(jī)APP功能

手機(jī)APP軟件具有IOS版本和安卓版本，并與電腦終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等電氣故障實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)等；能實(shí)時(shí)顯示項(xiàng)目地理位置、未排除隱患數(shù)、未處理巡檢數(shù)等；通過(guò)APP消息推送的方式提醒用戶實(shí)時(shí)報(bào)警信息；可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程分閘功能；可以對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定及修改；可以對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器的遠(yuǎn)程控制記錄進(jìn)行查詢；

4.3推薦配置

4.3.1平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購(gòu)買(mǎi)，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請(qǐng)阿里云可忽略）

4.4系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)推薦硬件配置清單：

注：以下配置為針對(duì)1個(gè)回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大

4.5產(chǎn)品選型

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

參考文獻(xiàn)

[1] 冷帥.“智慧消防”系統(tǒng)架構(gòu)研究與探索.

[2] 林船.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防中的前景應(yīng)用[J].電子世界,2017(15).

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[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)，2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：張娟,女,安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智慧消防監(jiān)控系統(tǒng)