消防安全實時監測預警系統關鍵技術的研究

牟福元

摘要：推進“智慧消防”建設，加快構建基于大數據消防安全管理平臺是目前亟待解決的問題。本文提出消防安全實時監測預警系統，并對大數據時代的消防安全設備監測與預警技術、動態多參數融合識別在建筑大空間、密閉空間初期火災預警技術、低功耗自組網、自學習無線多媒體傳感網WMSN技術等進行了研究，并對5G無線通信技術進行了初探。本文的研究將極大推進智慧消防平臺的建設與應用。

Abstract： To promote the construction of "smart fire"， and to accelerate the construction of fire safety management platform based on big data is the urgent problem to be solved. This paper presents the real-time monitoring and early warning system of fire safety， and studies fire safety equipment monitoring and early warning technology in the big data era， dynamic multi-parameter fusion recognition in large space building， confined space fire warning technology， low power wireless ad hoc network， self-learning multimedia sensor network WMSN technology， and the 5G wireless communication technology is also studied. The research of this paper will greatly promote the construction and application of intelligent fire protection platform

關鍵詞：監測預警；參數融合；密閉空間；傳感網

Key words： monitoring and early warning；parameter fusion；confined space；sensor network

中圖分類號：X924.4；TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0238-03

0 引言

消防安全歷來事關群眾生命財產安全，事關全國發展與穩定大局，事關國計民生大局。隨著國內經濟和技術的不斷發展，城市高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，消防管理部門對于單位內部消防自動報警控制聯動系統工作狀況的實時監控缺少有效的手段[1]，火災隱患、安全隱患也大大增加，消防安全也因此被提到一個全新的高度來予以重視。

公安部消防局2017年工作要點也強調：著力提高消防工作科技化、信息化水平；推進“智慧消防”建設，加強頂層設計，加快構建基于大數據，依托“智慧城市”、綜治平臺的社會化消防安全治理平臺，全面將“智慧消防”納入建設內容。國內外學者開展了大量的研究和實踐。黃越、李濤等對數據和信息交流存在的問題迚行了分析，提出基于大數據技術的災難信息管理系統[2]；Takahagi K等建立了基于Web 地理信息系統（Geographic Information System，GIS）的消防支援系統，通過直觀地在移動終端設備上確認火災現場附近的消防水源，給火災救援工作帶來了極大的便利[3]；Sowah R等提出基于Web 的消防通知系統，用于進程通知火災警報，允許消防部門和救援人員收到實時火災狀況的通知[4]；張宇等對消防監督檢查管理系統的需求迚行了分析，幵完成了消防監督管理系統的設計和實現[5]；候忠輝等人對消防管理業務功能流程和數據結構進行了分析[6]。

本文提出消防安全實時監測預警系統，并對監測預警系統的關鍵技術開展了研究。

1 消防安全智慧預警系統方案設計

消防安全實時監測智慧預警系統是結合智慧城市建設，運用大數據、云計算、物聯網、地理信息等新一代信息技術，創新消防管理模式，實施智慧防控、智慧作戰、智慧維保、智慧管理。滿足火災防控“自動化”、滅火救援指揮“智能化”、日常執法工作“系統化”、維保工作“精細化”的實際需求。

本文研究建筑消防設施的數據采集，實現設施、設備的物聯，并將圖象、聲音、煙霧等動態多參數圖像識別應用在建筑大空間、密閉空間初期火災預警，將標準化的數據無線傳輸至數據中心，數據中心通過互聯網將數據上傳至云計算中心；基于云計算中心數據，建立實時監測預警服務平臺，運用大數據分析技術，實現火災監測預警、防御等智能決策，如圖1所示，并在公共建筑等場所應用示范，實現智慧化的城市運行管理與服務，推動物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術創新應用。

2 消防安全實時監測預警系統關鍵技術

消防設施的數據采集，設施、設備的物聯，信息的融合共享，涉及到大數據分析技術、動態多參數融合識別技術、預警技術、云計算技術等多個關鍵技術，將直接關系到實時監測預警系統的智慧化程度。（圖2）

2.1 研究大數據時代的消防安全設備監測與預警技術

利用大數據處理技術，將消防設備的具體信息與自動化地面傳感器網絡相結合，綜合分析設施設備數據狀態和運行情況，實現實時監測，通過自學習模塊和預警平臺，提取離散的、關聯的數據，分析出哪些建筑物、哪些時間段、哪些場所易發生火災，且一旦發生火災，還可以實現影響范圍模擬以及提供布設消防設施的最優化設計，實現實現智能預警。endprint

推進大數據、云計算等新一代信息技術深度應用于消防安全工作，支撐火災預防和滅火救援的精確化、科學化，提升城市消防安全設備監測的智能化與自動化水平。進一步研究實現實時監測及傳輸的數據融合與標準化和跨平臺的兼容技術解決方案，將實時監測智慧預警系統和城市消防遠程監控平臺對接。

2.2 動態多參數融合識別在建筑大空間、密閉空間初期火災預警的研究

目前我國火災識別主要是通過火災探測器自動報警、人感知識別和遠程圖像識別，因此會耽誤最佳滅火時機，造成人員傷亡和巨大經濟損失，如何進行更為智能的識別，是消防亟待解決的難題。

本文通過模式識別與智能信息處理、視覺測量及視覺傳感技術、基于傳感器網絡的安全技術、建筑環境感知與能源管理中的智能信息處理，采集火災初期尤其是建筑中大空間和密閉空間的圖像、聲音、溫度、煙霧等具體信息，傳輸至預警平臺，達到早期預警并進行火災防控，實現消防安全監測預警的目的。

2.3開展低功耗自組網、自學習無線多媒體傳感網WMSN的研究

通過多媒體傳感器節點感知周圍環境中的多種媒體信息，將信息通過單跳和多跳中繼的方式傳送到匯聚節點，匯聚節點對接收到的數據進行分析處理，最終把分析處理后的結果發送給自學習模塊。開發自組網4G數據傳輸終端，提高其數據傳輸速度和穩定性，實現全面而有效的消防與安防監測。在設備物聯基礎上，研究城市消防公共監控平臺與城市政務服務綜合云平臺融合技術，為其它設施的物聯提供技術支撐，為智慧城市建設奠定基礎。

2.4 開展5G無線通訊應用技術研究

針對因城市消防監測點發生火災時應急數據流（如：火災現場的視頻流、數據流等）激增而占用公網信道資源的情況，開展5G無線通訊應用技術研究，探索低成本實現無線超高速通訊技術解決方案，為城市消防應急處置的實時通信提供技術保障。

3 結論

監測預警系統的建設將整合城市公共建筑消防設施數據與信息資源，為城市公共建筑消防安全綜合決策與實施，提供重要的數據信息，實施過程化管理，構建城市公共安全保障體系，杜絕重特大災害事故的發生；將使得監控點發生火災后，火場指揮員利用云平臺能夠第一時間調取起火單位平面圖、固定消防設施運行狀態、附近重大危險源、社會救援力量等信息。通過城市滅火劑資源庫，可以迅速查詢周邊3公里的市政消火栓、天然水源、單位消火栓等情況。出警車輛車載終端能夠自動導航最佳行車路線，接收實時路況，播報火場信息等，最大限度地減少火災損失。

參考文獻：

[1]隋虎林，范玉峰.消防物聯網技術體系研究[J].消防科學與技術，2013，31（5）：520-527.

[2]黃越，李濤.大數據時代的災難信息管理[J].南京郵電大學學報：自然科學版，2015，35（6）：68-76.

[3]Takahagi K，Ishida T，Noda S，et al.Proposal of the Fire Fighting Support System for the Volunteer Fire Company[C].Advanced Information Networking and Applications Workshops （WAINA），2015 IEEE 29th International Conference on.IEEE，2015：484-489.

[4]Sowah R，Ofoli A R，Krakani S，et al.A web-based communication module design of a real-time multi-sensor fire detection and notification system[C].Industry Applications Society Annual Meeting，2014 IEEE.IEEE，2014.

[5]張宇.基于B/S 的消防監督檢查管理系統的設計與實現[D].電子科技大學，2015.

[6]侯忠輝.基于SOA 架構的派出所消防信息管理系統設計與實現[J].計算機安全，2013（3）：23-27.endprint