城市消防設施聯網監測系統關鍵技術分析與應用

孫德斌

(泰州市消防支隊，江蘇 泰州 225300)

城市消防設施聯網監測系統關鍵技術分析與應用

孫德斌

(泰州市消防支隊，江蘇 泰州 225300)

城市消防設施聯網監測系統通過數據通信網絡將原本各建筑物內獨立的火災自動報警系統聯網，并綜合應用地理信息系統、數字視頻監控等技術，在監控中心實現所有聯網建筑物的火災報警情況的實時監測，以及消防設施的集中管理。在介紹了城市消防設施聯網監測系統的組成與結構的基礎上，對城市消防設施聯網監測系統中的關鍵技術進行了分析，并對各關鍵技術在消防聯網監測系統中的應用進行了闡述。

消防監測；物聯網；地理信息系統；視頻監控

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展和人們生活水平的日益提高，各種高層建筑如雨后春筍般拔地而起。然而在這些建筑物興起的同時，火災隱患也在不斷增加，人民群眾的安全需求愈來愈高，火災越來越受到社會的廣泛關注。根據《建筑設計防火規范》(GB 50016—2006)和《高層民用建筑設計防火規范》(GB 50045—95，2005年版)的要求，城市里的大部分建筑都已經安裝了火災自動報警系統、自動噴水滅火系統等消防設施。發生火災時，值班人員從報警主機中讀取報警信息，然后人工撥打電話報警。但是由于缺乏有效的監督手段，常因人為因素導致漏報、遲報、瞞報與誤報。2014年10月11日凌晨2時59分，北京石景山區喜隆多商場發生火災，造成2名消防官兵犧牲?；馂陌l生后，商場內的火災自動報警系統多次響起警報，而消防控制室值班人員卻多次關閉報警信號，且消防水泵處于手動狀態，致使火災發生后自動消防設施未能及時啟動滅火，火勢迅速蔓延擴大。另外，通過119電話語音報警，報警時間長，火災地點報告不夠準確，不能及時反應環境、建筑和交通狀況，將嚴重影響公安消防部隊的快速反應能力[1]。

建立聯網的建筑消防設施檢查系統，可以將報警主機接收到的火警信息實時傳遞到城市消防指揮中心，解決人為報警不及時、遲報、瞞報、誤報等情況，加快報警速度和對著火點的準確判斷，為滅火救援贏得時間；同時通過現場視頻監控，提供最佳疏散通道；另外，應用消防聯網監測系統，還可以實現對火災聯網監控設備的自動巡檢，從而加強單位內部消防設施的管理[2]。

在國外，消防聯網監測技術起步較早，德國、美國、日本等發達國家已經建立了城市火災自動報警網絡，重點保護單位的火災自動報警系統直接與消防指揮中心聯網，并由指揮中心直接負責管理網絡和處置報警呼叫。根據對國外消防安全設施應用的調查，美國、加拿大、英國、德國、日本等發達國家的火災自動報警設備聯網后，消防指揮中心能夠快速準確地判斷火災地點、火災類型，并迅速調度消防力量到達現場。在國內，一些城市從20世紀80年代末開始嘗試消防聯網監測系統的建設，有些城市的消防聯網監測系統已經初具規模。建設部于2007年頒布了《城市消防遠程監測系統技術規范》(GB 50440—2007)[3]，進一步規范了城市消防遠程監測系統的實施。但由于投資主體不明確、建設經費難落實、系統軟件不統一、單位信息難溝通等原因，實際正常運轉的聯網系統較少，有的已停止運營，有的勉強維持。2013年初，江蘇省將城市消防設施聯網監測系統作為公共消防設施的組成部分，按照“政府投資建設、消防機構運行、單位免費接入”的模式進行建設，全省設有消防控制室的社會單位將全部實現聯網監測。

1 城市消防設施聯網監測系統的組成與結構

城市消防設施聯網監測系統，綜合應用先進的火災報警技術、網絡通信技術、計算機控制技術和多媒體顯示技術，通過公用電話網、局域/廣域網、無線網等多種傳輸方式，實時采集監控現場的各類報警信號、故障信號、圖像信息以及其他信息，并及時可靠地將上述信息傳送到城市消防設施聯網監測中心。如圖1所示，消防設施聯網監測系統主要由監控管理中心、通信網絡、監控終端三部分組成。系統中的終端設備可以快速、準確地將火災自動報警設備的火警、運行狀態等信息，通過通信網絡傳送至聯網監控管理中心，監控管理中心根據掌握的火警信息、地理信息系統(Geographic Information System，GIS)提供的信息及滅火預案為消防部門快速反應提供輔助決策，通過相關信息實現對火災真偽的判斷，達到早期發現火警，快速撲救火災的目的[4]。

圖1 城市消防設施聯網監測系統組成結構圖

設有火災自動報警系統的聯網用戶通過用戶信息傳輸裝置實時監測火災自動報警系統的運行狀態，并將報警信息通過報警傳輸網絡傳送到監測中心[5]；對于未設火災自動報警系統的聯網用戶，通過對報警按鈕或者自動觸發裝置的操作、動作的監測，將觸發信息通過報警傳輸網絡傳送到監測中心。報警傳輸網絡實現聯網用戶信息傳輸裝置與監測中心之間的通信。用戶信息傳輸裝置能夠接收監測中心下發的指令信息。

2 消防設施聯網監測系統關鍵技術探析

消防設施聯網監測系統通過通信網絡將原本各建筑物獨立的火災自動報警系統聯網，并綜合應用地理信息系統、數字視頻監控等信息技術，在監測中心內實現所有聯網建筑物的火災報警情況的實時監測，以及消防設施的集中管理。消防設施聯網監測系統的關鍵技術包括數據通信技術、GIS技術、視頻監控技術等，下面將分別進行分析，并對相關技術在消防設施聯網監測系統中的應用進行簡要說明[6]。

2.1 數據通信技術

在消防設施聯網監測系統中，涉及多種數據通信技術。既包括各建筑物的火災自動報警系統與城市監測中心之間通過城市公共通信網絡的通信，也包括119指揮中心與上級指揮中心、城市消防監控中心之間的專線連接通信方式。應用城市公共通信網絡通信的優勢是不需要額外進行投資，但通信速率與可靠性不能得到保障；專線連接通信的優勢是通信的速率與可靠性較高，但需要額外投資。

根據通信數據傳輸時有無線纜連接，通信可分為有線通信和無線通信兩種方式，在實際應用中可以根據需要進行選擇。通常來說，為了適應通信技術的發展和滿足應用的需求，聯網監測系統應具有采用多種通信網絡的能力。由于發生火災時，有線通信線路可能會被燒毀，因此系統可以同時采用有線和無線兩種通信方式，實現通信鏈路的冗余備份，提高系統的可靠性[7]。

近年來，隨著物聯網技術的發展，基于物聯網技術的消防監控技術也得到了空前發展。為了實現公共消防區域場所火災自動報警系統的資源和服務共享，消防部門依靠物聯網技術建設了消防信息數據平臺，讓公共區域或重點單位出現的情況及時傳遞給消防部門，改變了過去每一個場所只是一個“孤島”的不利局面。

基于物聯網的消防監控系統可以劃分為感知層、網絡層和應用層。感知層包括已經安裝在建筑物中的火警感應設備、報警監控設備和自動滅火設備，其感知和采集的是建筑火災報警信息和視頻監控信息；網絡層通過有線或無線傳輸將感知層的險情隱患信息傳遞到應用層，并將應用層的消防指令傳回感知層；應用層則對應監控中心。一旦出現火情，感知層將啟動報警裝置，通過有線、無線通信或專線將信息傳至監控中心，監控中心立刻確定發生火情的詳細位置，并可直接啟動火災地點的消防水泵等滅火系統及人員救生系統，同時聯系119指揮中心出警。

2.2 GIS技術

早在1963年，加拿大科學家就嘗試將計算機技術和信息系統技術綜合應用于地理科學中，第一次提出了地理信息系統概念。GIS技術是對空間數據進行采集編輯、存儲管理、查詢分析、顯示制圖、綜合應用等的綜合性技術。它以地理空間數據庫為基礎，依靠計算機技術的支持，通過獲取地理空間數據并將信息進行存儲、處理、傳輸、檢索、分析和顯示，構建以空間為對象，進行決策和研究的系統。

消防部門擔負著保護生命和財產安全的重任，為了實現滅火救援的快速反應，消防設施聯網監測系統需要實現火警定位、路徑選擇、水源和建筑物查詢等功能；為了日常的防火管理，聯網監測系統需要掌握人員密集場所的消防通道、危險物品存放地點等。所有這些功能的實現，都需要消防地理信息系統來輔助管理決策?！断劳ㄐ胖笓]系統設計規范》(GB 50313—2000)規定：消防通信指揮系統必須建設消防地理信息系統。

目前，我國城市消防指揮中心大都引進了地理信息系統，地理信息系統通過空間數據和屬性數據，存儲和管理所有與地圖有關的信息。GIS可以提供廣域消防地圖、接警消防地圖、滅火救援戰區地圖、滅火預案圖等，其通過信息可視化技術，為其他系統提供地圖和相關信息支持，從而能方便、直觀、高效的進行分析和輔助決策，為快速撲救火災提供必要條件[8]。

2.3 視頻監控技術

根據《城市消防遠程監控系統技術規范》，城市消防聯網監測系統應采用先進的網絡化、數字化信號傳輸系統，將各個分散、獨立的圖像采集點進行聯網，實現全網范圍內的監控管理與資源共享。

發生火災時，視頻監控錄像是對火災發生、發展和熄滅過程客觀的真實記錄，從而可以為火災調查人員對火災事故現場勘驗提供有利的幫助信息。有不少應用視頻監控資料作為證據或補充證據來認定火災原因的成功案例：如2010年1月6日凌晨，浙江省某廠發生火災，造成9人死亡?；鹫{人員在現場勘驗過程中由于目擊者證詞不一、現場情況復雜等無法確定起火點在哪個樓層。后通過查看兩段視頻，結合火災現場物證，起火點最終被鎖定。2013年6月7日廈門BRT公車起火事故，造成47人死亡，34人受傷，通過某處監控錄像鎖定犯罪嫌疑人陳某，并在火災現場找到關鍵證物[9]。2015年2月6日，廣東省惠州市惠東縣平山街道辦惠東大道義烏商品城四樓倉庫發生火災事故，造成17人死亡，1名消防隊員重傷。通過查看視頻監控錄像，認定火災原因系人為縱火。

從理論上講，視頻監控在消防安全管理中的作用主要有：(1)對故意縱火行為具有威懾作用，違法人員擔心被攝像而主動放棄縱火；(2)可以實時獲取火災現場的火情及救援情況，為消防指揮員及火災事故救援提供實況信息；(3)火災現場記錄及火災現場查閱再現的作用；(4)可以對火災事故現場或消防安全重點單位進行遠程實時監控和遠程遙控管理；(5)視頻監控系統可以復核火災事故報警，當消防自動控制系統發出自動報警后，可以通過視頻監控系統復核火災報警的真實性；(6)視頻監控錄像有助于火災原因的認定，視頻監控錄像所記錄的事件具有客觀真實性，其證據作用要比證人證言、現場勘驗更直觀、更具可信力[10]。

由于起火時有線通信系統可能遭到破壞，為了實現火場信息的有效即時傳輸，一些城市消防指揮中心采用了3G無線圖像傳送方式?；?G的城市消防視頻監控系統結構圖如圖2所示，面對復雜的火場形勢，3G無線圖像傳輸系統能夠及時進行分析，并協助制定最有效的救援方案。隨著3G通信技術與視頻監控技術的發展，相信在不久的將來，基于3G技術的視頻監控系統必將在我國消防事業中發揮重大作用，為人民造福。

3 結束語

近年來，各地消防部門在推動城市消防聯網監測系統建設方面做了許多積極的探索和努力，上海、天津、杭州、南京等地相繼建立了城市消防聯網監測中心。這些系統在提升社會單位防控火災能力和消防工作社會化水平中發揮了重要作用。但從全國范圍來看，這項工作的開展還處于起步階段，亟待進一步向深度和廣度發展。

圖2 基于3G的城市消防視頻監控系統結構圖

根據《城市消防遠程監控系統技術規范》，城市消防設施聯網監測系統應采用先進的數據網絡傳輸系統，將各個分散的消防監控單位進行聯網。本文重點討論了網絡數據通信、地理信息系統、數字視頻監控等技術在城市消防遠程監控系統中的應用，并對各關鍵技術在消防設施聯網監測系統中的應用進行了闡述。只有在更廣泛的范圍內部署城市消防設施聯網監測系統，才能提高社會單位消防安全管理水平，從而進一步提高整個城市防控火災的能力。

[1] 杜冬生,方少亮.基于GIS和GPRS的消防監控系統研究[J].現代計算機:專業版,2009,(4):152-155.

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[3] GB 50440—2007,城市消防遠程監控系統技術規范[S].

[4] 敖銘翰,劉云松.城市消防遠程監控系統建設過程中的幾點體會[J].武警學院學報,2010,26(8):75-77.

[5] 高宏,嚴志明.我國城市消防遠程監控系統的發展方向[J].消防技術與產品信息,2008,(9):57-60.

[6] 王軍，趙輝，馬青波．城市遠程消防監控系統建設的技術要點[J]．消防科學與技術，2007，26(5)：550-552.

[7] 陳健.城市火災自動報警監控管理系統設計和實現[D].上海:復旦大學,2010.

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[9]許波.論視頻監控錄像在火災事故調查中的應用[J].武警學院學報，2011,27(10):88-89.

[10] 張恒波.論視頻監控系統在消防安全管理中的應用[J].電子世界,2013,(15):165-166.

(責任編輯 馬 龍)

The Analysis and Application of Key Technologies in a City Fire Remote Monitoring System

SUN Debin

(TaizhouMunicipalFireBrigade,JiangSuProvince225300,China)

In a city fire remote monitoring system, automatic fire alarm systems in each building are networking to the control centre. Kinds of technologies such as geographic information systems, digital video surveillance, etc., are used to realize the real-time monitoring and centralized management. In this paper, the composition and structure of city fire remote monitoring system is described, and the key techniques of the system are analyzed based on it. After that, applications of the technologies in Nanjing fire monitoring system are discussed in detail.

fire monitoring; internet of things; geographic information system; video surveillance

2015-03-19

孫德斌(1970— )，男，江蘇揚州人，高級工程師。

X924.4

A

1008-2077(2015)06-0018-04