智慧消防系统的构建与应用研究.docx

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智慧消防系统的构建与应用研究摘要：城镇化发展越来越快，传统的消防系统已无法适应当前社会发展的需要。为此，本文分别设计电力、电源、故障电弧、可视化视频、电气火灾、防火门、可燃物、巡查检查管理等8个监督子系统，由8个子系统构建智慧消防系统，在各个子系统的作用下，智慧消防系统连锁反应，对消防终端实时采集信息、及时传输数据、快速分析处理、迅速行动排除，对异常信号或预警信号进行自检测识别、判断安全隐患、下达行动指令，可视化巡查检查查找消防灾情具体位置、时间、态势，并打卡记录上传系统，提醒消防机构及相关部门，联动出击、消除隐患，确保人民生产生活安全。 关键词：消防系统；智慧技术；构建应用；安全防范引言城市经济的不断发展，加快了城镇化建设进程。大量改扩建、新建的建筑工程涌现，高层或超高层建筑越来越多，建筑容量越来越大，建筑结构也越来越复杂，空间跨度也越来越大，无疑给建筑消防增加了很大的难度，大大提高了硬件设施设计建设要求。由此可见，消防人才储备和软件配置同样至关重要。由于高层或者超高层的复杂结构，致使商住建筑发生火灾的时间、位置、火情发展等均具有不确定性，随机性很强。一旦发生火情，如何做到快速发现、确定准确位置、有效疏散建筑内人员、实现火灾扑救等系列问题是当代消防需要考虑的关键。二维平面指示图是当前建筑所能提供的主要疏散示意图，一定程度上能够发挥作用，但可视性、直观性等缺陷依然明显[1]，致使火灾发生时逃生路线无法实现灵活调整。由于复杂的建筑结构制约，二维平面消防疏散图无法体现消防设备、空间信息、人员分布等基准信息，很难有效展示相互关系，在救援人员不熟悉建筑结构情况下，很难找到安全出口、消防设备和灭火路线的具体位置，再加上浓烟四散、火势逼人、起火点不确定等恶劣复杂环境，建筑内人员很难快速找到有效逃生疏散路径，大大增加了疏散路径选择时间和火灾扑救工作难度[2]。这说明以前传统静态疏散引导方式的疏散示意图已无法满足现代都市大型建筑疏散引导需求[3]，难以实现高效疏散引导。传统的消防体系很难及时、充分了解火情现状、消防布置、区域结构、被困人员等基础信息，消防救援人员无法在第一时间赶赴着火点，也无法根据火情实际制定有效快捷的救援路径。为此，本文将结合BIM技术和智能化技术，进一步优化建筑设计，针对性管理使用设施设备，使其能够高效快速了解火情，提高消防救援实效。一、智慧消防系统原理分析 智慧消防系统主要是在消防系统中引入现代物联网技术，与建筑设计施工同步构建的火灾自动报警、消防电气监控、灭火水源控制、逃生救援路径等系列物联网系统，从而将传统消防体系升级为现代智慧消防体系。窄带物联网（NarrowBandInternetofThings，NB-IoT）智慧消防系统（原理图如图1所示）主要通过“感、传、知、用”手段，综合利用NB-IoT无线传感、射频识别（RFID）、地理信息系统（GIS）、大数据、云计算、人工智能等技术[4]，采用无线通信、互联网、局域网、系统专网等信息网络技术，通过NB-IoT智能化感知、RFID识别、GIS跟踪定位了解消防设施设备、人员分布、火灾现场等实时状态[5]，采集、传递、反馈、处理现场火情信息，对收集反馈数据信息及时处理，充分挖掘数据潜在含义，科学分析火灾现场火情态势，为消防监督管理、实时消防救援提供第一手基础信息支撑，提升消防现代化智能监督管理水平，提高消防救援灭火能力，推进智慧城市高效发展。智慧消防系统致力于消防预防自动化、救援指挥智能化、工作日常体系化、部门联动高效化，积极引入应用NB-IoT、云计算、大数据、GIS等现代化信息技术，实行智慧检查、智慧预防、智慧执法、智慧抢险、智慧救援、智慧管理，不断创新消防现代化管理模式。构建智慧消防系统的目的是促进社会单位履责尽职，加大消防检查和巡查力度，使得各单位主体与消防部门实现隐患信息互通，执法更加精准，按照“逐级预警、多方联动、群防群治”模式建立消防治理体系，清晰清楚、压紧压实消防安全主体责任，提升消防社会化管理水平。二、智慧消防系统构建智慧消防系统不是一个单纯的系统，按照智慧消防系统功能需求分别构建具有独立功能的各子系统，子系统之间既相互关联，又独立运转，从而实现智慧消防系统功能的最大化、高效化、实用性，为消防现代化管理提供依据。（一）电力监控系统 在构建智慧消防系统时预留子端口，同步将电力监控纳入系统设计，电力监控子系统由智慧消防系统中心计算机、电力计量器、电力保护装置、电缆线等元器件或系统组成，对配电系统中的数据信息、运行状态、控制体系进行实时管理监控检测等。电力监控系统能够为用户或监管主体提供“数据采集—信息传输—数据处理—信息反馈—集中控制”为一体的监控一体化解决方案，包含电力自动化、XPMS、控制策略系统、XPMS-3000、OPC产品、通信服务器、Web门户工具等，在用戶信息化系统、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、监控和数据采集系统（SCADA）中得到广泛应用[6]。（二）电源监控系统基于国家标准《消防设备电源监控系统》研发的电源监控系统[7]主要包括通线光缆、监控器、光电总线、传感器以及模块箱等，传感器通过检测主（备）用电源消防设备，从而快速判断主要线路中的用电器或电力设施设备是否存在短路、断路、过（欠）压、过流、缺相等问题故障，如果出现上述故障，声光报警信号将会及时提醒，可快速在控制显示器上查找到故障位置、时间、类型等信息，从而在发生灾情时，实现消防联动的实时性、可靠性、有效性。（三）故障电弧监控系统从电气消防火灾起因分析，结合电力行业固有特点，故障电弧系统通过引入电流波形特征值检测技术[8]进行故障检测，充分体现了技术的强稳定性、高可靠性、使用维护方便等特点。因此，故障电弧监控系统在很多领域得到广泛应用，比如企业工厂、休闲娱乐、物流仓储、学校医院、民用家庭等建筑火灾预警系统。通过实时检测电气线路，可有效区分任何一相线是否为正常操作电弧或者故障操作电弧，进而消除消防隐患探测存在的盲区，有效弥补传统电气消防监控系统存在的技术缺陷。（四）可视化视频监控系统可视化视频监控系统是智慧消防系统最重要组成部分，主要由数据采集、信息传输、中心监控、终端设备4个部分组成，通过安装可视化硬软件设施设备，将采集到的图像和信号在系统中进行信号模拟，在视频服务器编码转译的作用下编译成可传输的数字信号，再通过无线网络将编译后的数字信号传输到中心监控室，监控室将收集汇总传输来的数字信号经过多级架构处理，实现分散点状监控、数据统一管理、图像实时查看，与此同时，还可以将其录制保存，以便后期查看。 （五）电气火灾监控系统该系统主要利用移动互联网、传感信号、云计算、无线联通等现代化技术手段，在计算机端和手机端分别安装APP，通过探测器和监控平台信号反馈，APP信号及时提醒或预警，通过APP软件并可实时观测电气火灾情况。通过对线路检测、电流监測、电压测试、温度检测等主要引火因素识别，从系统异常反应，准确捕捉电气消防隐患信号，根据反馈的预警信号来进行判断、记录、分析、查询，线下找到安全隐患点，及时排除安全隐患，确保电气消防防患于未“燃”。（六）防火门监控系统防火门监控系统既是实物系统，也是软件系统，主要包括监控器、自动化闭门器、电磁释放器、现场灭火器以及控制装置等设施设备。借鉴于液压原理，设计好压力值，当火情压力发生变化时，在压力作用下防火门启动工作；反之，防火门一般情况下保持正常状态，作为人员正常通行通道，无需手动开门，也可用大小合适的木塞塞住。（七）可燃物监控系统消防预测可燃物是电气系统的关键，建立可燃物监控检测系统有利于识别可燃、易燃物。监控系统终端设置探测仪，实时监测电气系统周围是否存在异物，并通过可视化系统反馈到计算机中心，在光感、重感、烟感等作用下，通过实物图像提醒或气体浓度识别的方式将信号进行译码，转换成数字信号显示在控制面板上，及时联动输出信号，提醒消防人员现场查探、检查设施设备，排除电气消防安全隐患，预防可燃异物植入到电气安全区域，从而保障安全生产生活。（八）巡查管理监控系统 消防体系建设中，日常的监督管理、检查巡查是重中之重，安全是以预防为主、防控结合。为此，各消防机构及相关联动部门都应建立检查巡查监督管理体系，借助该体系可最大限度实现信息化消防巡查信息管理、可视化查看巡查实际情况。系统主要设置智能监控和智能打卡模式，通过智能系统点对点下达巡查检查指令并记录行程，消防人员通过指令领取任务，在可视化镜头前开展日常巡查检查并在线打卡，体现打卡记录，防止虚假巡查检查和不规范操作，形成消防巡查检查规范化、标准化程序。另外，消防其他子系统出现任何预警信号，都可以通过联网报警系统一并反馈到控制中心，控制中心通过联网主机识别预警信号类别，及时做出危险判断，再通过信号传输到各子系统，提醒消防人员及时排除安全隐患，确保安全隐患在第一时间得到排除解决，给应急救援节省出最为宝贵的时间。三、智慧消防系统应用在智慧消防系统设计构建中，预留电力监控系统、可视化视频监控系统、电源监控系统、电气火灾监控系统、故障电弧监控系统、防火门监控系统、易燃易爆监控系统、巡查管理监控系统8个子端口（详见如图2所示），当前已在汇龙变、烟雨变全面推广应用[9]，实现在变电站内首次使用，在行业领域内具有可复制、可推广、可应用前景。目前，保利集团、首钢集团、中建集团、电建集团等大型国有集团都引入了智慧消防系统，在公司内部或产业终端都有智慧消防系统植入，为推广应用起到引领性作用。结束语传统消防系统已经不能适应当前发展需求。本文通过引入智慧技术，多预留一部分子端口，分别将电力、电源、故障电弧、可视化监控视频、电气火灾、可燃物、巡查检查监督管理等8个监控子系统接入预留端口，通过发挥各子系统的功能作用，汇聚信息体系，构建智慧消防系统，实时采集信息、及时传输数据、快速分析处理、迅速行动排除，对异常信号或预警信号进行自检测识别、判断安全隐患、下达行动指令，可视化查找消防灾情具体位置、时间、态势，联动出击、消除隐患。