基于信息化技術的建筑消防設施智能維保管理系統

趙梓先

摘? 要：該文在對消防設施基礎維護保養現狀及存在問題進行分析的基礎上，結合實際給出了融合物聯網、移動互聯網和進場通信等先進智能技術的數字化消防設施維保方法。并配合相關的人防物防手段，有效提升了建筑物消防設施管理的智能化水平，并提升維保管理系統的完備程度。著重從消防設施的物聯網、云計算、CPS技術的應用角度出發，對遠程監測功能的實現和關聯消防維保人員的工作主要流程進行分析，同時對信息化消防設施維保的具體應用方式和注意事項進行介紹。

關鍵詞：消防設施;智能維保;CPS技術;系統設計

中圖分類號：TP315? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

每座建筑物在設計和施工建造階段都需要為消防安全工程提前制定好方案。其中的消防設施的類型規格、分布位置、作用范圍都要在建筑物消防安全規范標準的基礎上根據實際情況而設定。建筑物投入使用后的消防設施維保工作需要按照既定流程有序開展，然而受到相應操作專業性較強，對維保人員的責任心、綜合能力、工作成本要求較高等因素的影響，在維保推進過程中經常遇到各種阻礙。從渠道上來看，僅依靠社會力量和市場化環境難以有效優化消防設施的維保效果。所有設施的遠程監管和系統化維護都需要依賴更全面的監督警力[1]。

1 信息化技術在建筑消防設施智能維保中的應用形式

1.1 利用信息傳輸載體遠程監控報警主機狀態

通過應用成本更低、傳輸效率更高的遠程信息化監控方式，能夠實現以信息技術為載體的新型火災技術防控體系。相關系統和裝置的使用，構建了以火災報警控制器為中心的全時段全覆蓋監控系統，通過傳感器的數字信號收集實現消防設施終端的狀態監控，周期性地將設施運行數據傳送至城市消防遠程監控中心。這種大幅提高消防設施維保工作效率的方式，在信息化的系統架構基礎上，完全脫離了電腦的性能限制，將消防設施作為新的信息終端，以端到端的方式建立物聯網數據傳輸系統，讓火災報警信息在智能手機等終端也可實時查詢。

1.2 智能標簽革新維保工作形式

基于近場通信技術NFC的非接觸式數據傳輸技術，可以讓維保員和巡檢員在分散的消防設施上進行定點數據交換。通過身份ID的識別，將設施與日常的維保工作及對應的責任人關聯起來，進而提升人防和消防維保的智能化水平[2]。

2 建筑消防設施智能維保系統的設計路線

CPS （Cyber-Physical Systems）又稱信息物理系統，是在環境感知的基礎上，深度融合3C（Computation、Communication、Control）技術的網絡化物理設備系統，通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環，實現深度融合和實時交互，以此來增加新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監測或者控制一個物理實體，能夠實現虛擬信息世界和現實物理世界交互與協同的智能系統。利用CPS技術與物聯網設備之間的組合應用優勢，可以構建全時段監控的消防設施在線網絡系統。實時監控消防設施的主要運行指標，并通過大數據分析判斷比對其運行狀況，還可以推斷出故障發生的概率和大致時段，提前做出預警。根據建筑消防設施的維保需求，結合CPS技術的應用特點，宜采用Linux平臺搭建模塊化的消防設施管理系統，并按照用戶類型設置不同等級的用戶權限。功能方面，智能維保系統需配備多終端結構，通過電腦、手機、大屏幕等用戶交互設備實現火災報警控制器的狀態監測。各子系統內配備多類型傳感器，同步監測水壓、溫濕度、開關量等設備物理量。另一方面，用戶可接入互聯網智能設施管理平臺，經智能手機等終端實時查看火災報警系統的運行狀態，并根據自動生成的報警系統運行數據圖表判斷設施狀態及變化趨勢。在該系統中也可以充分體現消防維保人員的工作詳情，將傳統的行為監測拓展至時間、位置、人員、事項的四維結構。結合維保人員巡檢時的NFC近場通信記錄和室內定位數據，杜絕設施漏檢或人為造假等問題發生[3]。

3 消防設施智能維保管理系統的體系架構

根據CPS技術的作用原理，可將消防設施智能維保管理系統的結構層級設定為4層，即物理感知層、網絡通信層、數據服務層和用戶應用層。更加具體的CPS體系結構與功能屬性如圖1所示。

3.1 物理感知層

物理感知層主要通過多傳感器組網的方式對監控范圍內的各類消防設施進行數據采集。作為系統的基礎層級，物理感知層即CPSU一般都配備傳感器、控制器和執行器。可以打通不同類型消防設施之間的數據傳輸交互通道。并與網絡通信層、數據服務層構成硬件設備端的數據采集與分析中心，將硬件數據匯集至大數據分析平臺進行集中處理[4]。

3.2 網絡通信層

網絡通信層集成了支持無線傳輸和互聯網融合的上傳下載功能模塊。基于CPSU和數據服務層實現無線網絡傳輸功能，可選用的無線網絡通信方式包含WSN、ZigBee、3G、4G、5G、Wi-Fi等，具有良好的技術適配性。另外，其與數據服務層和應用層之間可通過計算單元、存儲服務器和應用服務器，經由有線連接的方式實現數據傳輸。系統內置的無線數據傳輸模塊具有良好的獨立性，可使用常規的網絡通信卡或移動通信運營商的5G/4G/3G制式，穩定高效地傳輸來自消防設施的數字信號和多媒體信息。

3.3 數據服務層

數據服務層主要針對CPS中提供的計算功能，高效地完成數據的解碼、分析、處理和存儲工作。能夠在動態獲取和數據傳輸的同時，對消防設施的運行狀況進行監控，并結合設備故障代碼，火災報警提示和設施周圍物理環境綜合得出相應的控制指令。另一方面，大數據服務中心也能在基礎數據服務之上進一步提高數據的處理能力。例如規劃構建可容納500T數據存儲和提供10G高速流量的大數據中心，形成聯合通信服務器、數據庫服務器和用戶中心的綜合管理體系，為后續更大強度和頻次的消防設施數據處理提供硬件支持。

3.4 用戶應用層

用戶應用層面向用戶，提供一些交互功能，為消防設施的智能化管理提供有效途徑。根據用戶常見的使用需求設置的數據管理軟件和遠程控制軟件，可在不受時間和空間限制的情況下，為用戶提供消防設施的狀態數據信息。并依托大數據、物聯網、云計算等先進的信息技術，對硬件與軟件資源進行充分融合。通過智能數據分析模型將硬件采集到的數據信息實時傳遞給云端服務器，并納入數據庫的存儲范圍。對消防設施的運行數據進行智能分析和統計，同時配備在線監控、實時報警、監督檢查多功能應用平臺。并可通過圖表和地圖等形式實現數據可視化。

4 消防設施智能維保管理系統的應用流程

常規的消防設施維保記錄表內包含的內容大致相同，而融合了CPS技術的智能維保系統，則可通過移動設備端的定制App提供可視化交互界面，在上述檢測內容的基礎上關聯視頻、圖片等多媒體形式的現場維保情況。這樣既能提升消防設施維保工作的質量，也能更加精準地對設施的維保內容進行記錄。如果后續出現消防設施的異常，也能有的放矢的回溯日常維保記錄，快速找出故障和異常的產生原因并予以排除，大幅降低了消防設施維保工作的人力物力成本。此外，系統提供的模塊化管理方式也具有良好的可擴展性，也可由用戶自定義使用場景或設計維保記錄文檔的格式，拓展服務范圍的同時，有效提高了該類產品的性價比和市場競爭力。此外，利用SaaS等軟件部署理念，可根據用戶需要配置相應的系統功能、監測項目和數據傳輸方式，以多元化的配置方案適應更多的客戶需求，進而逐步提高市場占有率和客戶使用滿意度。

參考文獻

[1]侯國棟.如何加強建筑消防設施維護管理的信息化建設[J].消防界（電子版），2020（4）：53.

[2]彭妮娜，陳呂義.基于條碼識別技術的建筑消防設施信息化管理系統設計與實現[J].江西化工，2014（2）：246-247.

[3]鄧鐵軍，吉韻芝，鄧紅波.基于BIM技術的交通樞紐工程消防管理信息系統[J].鐵道科學與工程學報，2019，16（2）：542-549.

[4]吳榮文，黃豐偉.基于BIM的可視化消防設備信息監管研究[J].中國信息化，2017（11）：81-83.