基于物聯網技術的智慧消防在崇明農村地區的應用探討

摘要：物聯網技術的發展提升了消防工作科技化、信息化、智能化水平，激發了消防管理模式的創新。本文根據現階段物聯網技術的發展及已經在城市消防業務中的實際應用案例，分析了智慧消防對傳統消防管理帶來的變化，重點探討基于物聯網技術的智慧消防如何落地農村，解決崇明廣大農村地區消防瓶頸問題，帶動廣大農村地區的消防管理工作實現突破，減少崇明農村地區火災和亡人火災事故。

關鍵詞：消防;物聯網;智慧消防;農村

近年來，隨著物聯網基礎理論研究的突破、標準體系不斷建立，越來越多的物聯網關鍵技術被不斷地攻克，智慧交通、智能電網、智慧環保、智慧農業、智慧公安等，均是物聯網理論體系和技術的具體應用。近年來，上海市大力推動消防物聯網、智慧消防項目落地，2020年，上海市委辦公廳、市政府辦公廳印發《關于深化我市消防執法改革的實施意見》（滬委辦〔2020〕29號），推進智慧消防監管，明確將智慧消防建設納入上海市“一網通辦”“一網統管”管理體系，加強與城市網格化綜合管理平臺對接互通，加快融入上海政務信息化系統，提升工作效能，以此應對上海超大型城市日益復雜多變的消防安全形勢。

然而，與上海市中心城區高度城鎮化不同的是，在郊區一帶還有廣大農村地區，其消防工作依然十分薄弱，消防安全管理依然是老辦法、老思路，長年困擾農村消防工作的瓶頸問題沒有得到有效的解決。

1? 崇明農村地區消防安全現狀

上海市崇明區包含崇明、長興、橫沙三島，總面積約1411平方公里，其中崇明島地域面積最廣，為中國第三大島嶼。全區共有人口約67.8萬人，其中80%以上生活、居住在農村地區。而崇明區老齡化程度非常高，素有“長壽之鄉”之稱。在分析近五年崇明區火災數據后發現，60%的火災發生在農村地區，92%的亡人火災也是發生在農村地區，且在火災中死亡的人員絕大部分是60歲以上的老人，孤寡獨居、傷病、殘疾以及臥床吸煙等不良生活習慣讓他們成為火災事故的主要受害者。

分析原因主要有以下幾方面：

一是農村地區消防基礎設施建設薄弱。崇明島經歷了大興農場建設以及改革開放大發展等歷史進程，沒有統一的整體規劃，常常沿河或道路兩側連片修建，缺乏防火間距和消防車道。農村地區房屋結構多為磚木結構，屋頂使用木板、油氈等可燃材料的大有存在。消防水源主要依賴天然水源，受季節及潮汐等氣候影響，可靠性不高，用于消防車?？康娜∷a頭不足，車輛難以停靠，火場供水能力大打折扣。

二是農村不良生活習慣容易引發火災。隨著改革開放的加快，近年來崇明農村生活條件有了很大的改觀，但農村家庭在裝修過程中，大量使用木扣板、塑料扣板裝修等情況普遍存在，大量農村家庭喜歡用木柴和秸稈生火做飯，屋前屋后堆放大量柴草，農忙期間私自焚燒秸稈的行為屢禁不止。孤寡老人常在家中堆放撿拾的垃圾、廢品，有點香供佛、臥床吸煙、酗酒等生活習慣，稍有不慎便會引發火災事故。

三是崇明區老齡化程度較高。崇明區60周歲以上老年人口約有24.6萬人，占其總人口的36.3%〔1〕。但崇明老人生活、居住地相對偏遠，周邊消防水源不足，居住房屋防火等級低，抵御火災能力薄弱。受農村散戶散居和傳播媒介少的影響，老年人防火意識淡薄，家內常年使用廉價電器、燃氣產品，臥床吸煙、焚燒秸稈等農村陳規陋習屢禁不止，火災隱患突出。與此同時，由于子女進城務工，留下大量和子女分離的“空巢老人”，這些老年人遇到火災時，受自身行動能力限制，加上缺乏周邊幫助，往往很難自救逃生。

上述問題嚴重制約農村消防工作發展，而多數又是硬性問題，難以在短時間內得到改善，有些還涉及消防規劃，如何確保崇明農村地區消防安全形勢的平穩可控需要依托當前新技術、新方法來加以解決。

2? 基于物聯網技術的智慧消防模式帶來的消防管理革新

2.1? 基于物聯網技術的智慧消防系統

物聯網是通過傳感器網絡物理世界客觀信息，將信息進行處理后通過以太網等技術，匯總至綜合信息管理平臺，通過數據分析和平面展示，實現物理世界的全面透徹感知。國家973計劃物聯網首席科學家劉海濤提出智慧城市“通過物聯網等信息技術，構建了一個具有高感知度的城市基礎環境，實現城市內及時、互動、整合的信息感知、傳遞和處理，以提高民眾生活幸福感、企業競爭力和城市可持續發展能力”[2]。

智慧消防是基于物聯網技術對火災監控、消防設施維護管理、設施遠程控制操作等消防重要環節進行業務模式重構，將社會化消防監督管理和消防部隊滅火救援所涉及的各類消防信息有機銜接起來，改“分散型”監管為“集中型”監管，構建覆蓋現場的消防傳感器網絡，實現消防工作全程的無遺漏監管。通過云計算、大數據等技術，進行消防信息查詢處理、數據挖掘、融合研判與態勢分析，變“被動式”事件觸發式管理為“主動式”計劃管理，為防火監督管理和滅火救援提供可靠的信息支撐，達到事前預警、事中預案處置、事后可復盤。

2.2? 具體應用探討

通過基于物聯網技術的智慧消防系統，廣泛的消防感知網絡，能有效解決崇明廣大農村地區居民居住分散、火災發現晚、到場處置不及時、水源不穩定的現狀，為農村地區消防安全管理、火災防控及火場撲救提供有效的技術支撐。下面選取崇明兩處典型農村場景進行探討。

農村應用場景一：相對集中的分散居住、傳統農業耕作的應用場景——三星鎮新安村。

新安村位于崇明島的中西部腹地，四周與其他村莊接壤。本村由兩個自然村合并組成，面積3300余畝，總人口約1270人，550余戶，沿路呈自然分布狀態。村民主要以耕地、糧田為生，年輕者則就近到市區勞作。

農村應用場景二：成片集中居住，新型農村商業發達的應用場景——陳家鎮瀛東村。

陳家鎮瀛東村位于崇明島的東南角，是一個以集體經濟模式為主的新農村，形成了淡水養殖業、綠化種植業和生態旅游業的產業格局。隨著崇明區世界級生態島的建設，瀛東村“漁家樂”生態旅游產業發展迅速，建有餐廳、賓館和32幢酒店式別墅。

上述兩村的住戶分布、住房條件截然不同，但戶內消防需求一致，只是傳輸組網實現方式根據傳感器接口數據和信息單元位置分布有所不同。農村地區的消防處于智慧消防系統前端，在物聯網參考體系結構中對應的主要是感知層、網絡層，以及部分應用系統〔3〕?，F結合農村實際，以上述兩村為例，探討農村地區的智慧消防前端系統方案。

2.2.1? 網絡層

在兩種應用場景中網絡層技術實現方案基本相似：

瀛東村住房均是別墅，布局及結構一致性較好，可在村委會設置物聯網信息采集傳輸主機，每棟別墅設消防控制主機，管理所有信息單元;根據需要設智能協議轉換器，物聯網信息采集傳輸主機和智能協議轉換器采集的所有信息通過LSN基站上傳到消防數據中心。新安村住房一致性較差一些，且沿路相對集中、自然成塊，推廣住戶安裝帶通信功能的獨立式煙霧報警器，在住房自然成塊集中處設置智能協議轉換器，將就近接入的所有信息單元通過LSN基站上傳到消防數據中心。

瀛東村的農家樂規模小且相對分散，主要采用獨立式煙霧報警器，通過智能協議轉換器將所有信息采集上傳到消防數據中心。別墅住宿區域，信息單元集中，在每棟別墅設控制主機，管理所有信息單元，住宿區域設置物聯網信息采集傳輸主機，所采集的信息通過LSN基站上傳到消防數據中心。

本案例中考慮到農村建筑物和電磁環境，采用了LSN基站通信。其具有信號覆蓋范圍廣、繞射能力強、功耗低的技術優勢;具有安裝簡便，不需長期支付通信費用，具有減少組網綜合成本的優勢。

2.2.2? 感知層

感知層技術實現基本相同，只是根據需求不同調整相關傳感器設置。前端感知探測功能塊主要有：

燃氣泄漏監測：監測廚房等燃氣泄漏;

用電負荷情況監測：監測用電電流及主要配電設備、線纜溫度變化;

煙霧監測：布設于農家樂客房、廚房、餐廳等經營性場所，農村獨居老人、行動不便人群，監測煙霧的發生;

天然水源監測：監測天然河道水位變化，掌握實時水位數據，為應急處置提供輔助信息;

溫濕度檢測：布設在林地，根據溫、濕度指標及其他相關信息預警火災隱患風險等級;

消防設施監管：布設傳感器監測自動消防設施運行狀態，利用現有或新增監控探頭對處于公共區域的消防栓、取水碼頭、消防車道等消防設施進行管理。

2.2.3? 應用層

智慧消防的業務應用層涉及農村現場的系統主要有：

GIS系統：所有信息點物理位置信息及設施編號均映射到GIS地圖上，并與其屬性、實時信息等顯示關聯，實現火場位置顯示、現場視頻映射以及消防車路徑導航等功能。

微型消防站管理系統：建立微型消防站管理檔案，掌握微站實有隊伍、裝備及值班備勤等情況，推動微站日常防火檢查、宣傳及初起火災撲救三項職能落地，并實現支隊接出警平臺統一調派管理。

消防監管App協同軟件：主要針對村委會管理人員或微站站長。接收隱患報送、整改反饋、實時警情、故障等各種消防信息，具備電子地圖和關聯信息顯示，能發布預警信息和宣傳提示等。

綜上所述，智慧消防在崇明農村地區的網絡拓撲簡圖如下：

2.3? 基于物聯網技術的智慧消防給農村消防安全工作帶來的變化

2.3.1? 解決農村地區火災發現慢、報警慢的問題

通過布設在獨居老人、行動不便人員等重點人群及農村視頻監控等各類傳感器，構建廣泛的傳感器網絡，及時采集視頻、溫度、煙氣、燃氣等相關數據信息，歸納匯總到數據信息平臺，盡早發現生活用火不慎、隨意焚燒秸稈等農村常見火情，及時調動周邊微型消防站力量到場處置。

2.3.2? 解決自動消防設施“在崗不作為”、微型消防站人員不在崗的問題

通過物聯網信息采集自動消防設施運行狀態和設備報警、故障等信息，上傳到消防物聯網監管平臺，實現對自動消防設施運行狀態實時監管;通過視頻監控探頭或手機App，實現微型消防站運行情況可視化，掌握日常管理的主動權。

2.3.3? 解決農村地區火災事故快速響應問題

處置農村地區火災事故，早一分鐘到場，就意味著少一分人員傷亡。通過GIS系統，能夠清晰標定農村地區微型消防站、消防取水碼頭、事發位置，以及周邊關聯、輔助信息，并且實時掌握其狀況;通過指揮調度系統能即時掌握各類消防資源情況，同預案管理系統協同提升消防作戰指揮調度水平，實現精準指揮調度，快速應急處置。

3? 結語

物聯網新技術應用到農村地區消防安全管理，實現崇明農村智慧消防系統，能有效解決農村地區火災和亡人火災高發、頻發瓶頸，減少“小火亡人”事故，但也要清醒的認識到，廣大農村地區同城市的消防工作的環境差異較大，特別是消防意識相對淡薄、科技文化水平相對較低，在推行智慧消防系統時仍然存在不少困難。同時，智慧消防的產出更多是從社會效益、間接經濟效益層面體現，不能混同于一般建設投入來考量經濟效益。這也導致了建設成本承擔人、維護成本承擔人、系統維護方、監管方和消防工作利益獲得方之間的權、責不好清晰劃分，這就需要屬地政府將智慧消防建設納入城市綜合管理平臺，實現“一網統管”。

參考文獻：

[1]張振利，陳翔鋒.加強農村消防基礎建設 避免亡人火災事故頻發 崇明縣消防工作實踐與思考[J].新安全東方消防，2013（5）：28-29.

[2]劉海濤.物聯網之感知社會論[J].上海：華東師范大學出版社，2011.

[3]GB/T 33474-2016.物聯網 參考體系架構[S].2016.

Discussion on application of

intelligent fire protection based on internet

of things technology in Chongming rural areas

Chen Xiangfeng

Chongming District Fire and Rescue Brigade of Shanghai

Abstract：The development of the internet of things technology has promoted the technological， informatization， and intelligent level of fire protection work， and stimulated the innovation of fire management models. Based on the current development of the internet of things technology and actual application cases that have been used in urban fire protection services， this paper analyzes the changes brought by smart fire protection to traditional fire management， focuses on how smart fire protection based on the internet of things technology can land in rural areas， solves the fire protection bottleneck problem in Chongming rural areas， drives the fire management work to achieve breakthroughs and reduces fire accidents in Chongming rural areas.

Keywords：fire protection; internet of things; intelligent fire protection; rural areas