淺析消防裝備智能化自動控制技術

陳杰

（江蘇省鹽城市射陽縣消防救援大隊，江蘇 鹽城 224313）

高層火災、自然災害和社會突發事件等各種災害頻繁發生，對消防救援工作開展提出了嚴峻挑戰，也給消防人員帶來了較大生命安全威脅。研究消防裝備智能化自動控制技術，對現有消防設施進行升級改造，從被動救援轉變為主動，能夠更好地協助消防人員完成救援任務，保證人員安全，從而全面推動消防救援技術發展，為社會和諧與安定提供保障。

1 消防裝備發展現狀及問題

在科學技術取得飛速發展的背景下，信息化、網絡化、自動化和智能化技術逐步被引入消防行業，推動消防裝備轉型升級發展，達到高效撲滅火源、遏制火勢和實施救援等目標。如高層建筑多配備火災自動監控報警設施、火災自動噴水滅火設施等，能夠自動探測火情和發出報警，啟動噴水設施滅火，防止火災蔓延。在高層滅火上，使用導彈發射技術的消防車也得到了研發，可以通過向高處投射干粉達到理想的滅火效果，有效縮短救援時間。在智能化裝備運用上，消防機器人、偵測類消防裝備等也得到了研發，能夠利用機器人代替人員進入火災現場進行探測，識別火災類型和選擇適合的滅火方法，幫助消防人員完成事故區地勢、人員情況等信息偵查，協助人員根據拍攝圖像和采集數據等精準判斷火災等級，制定科學消防滅火計劃。

從總體上來看，消防裝備自動化和智能化水平依然不高，彼此間互通性不佳，無法保證實時、有效采集消防信息。在自動化消防系統設備數量、種類不斷增加的情況下，由于缺少統一規范和標準，各種裝備間將面臨無法相互兼容和連通的問題，難以實現一體化管理，給消防任務的統一開展帶來了阻礙，造成裝備使用效率不高，整體滅火救援效果不佳。此外，帶有智能化特點的消防裝備僅停留在初級階段，多數情況下，需被動執行人為控制指令，難以自主識別環境和做出正確反應。因此，盡管現代消防裝備功能日漸豐富，但實際在消防工作中發揮的作用有限，無法自主開展局部或重點區域滅火救援工作。新時期，社會消防救援任務日漸復雜，應做到科學運用各種智能化自動控制技術，確保升級后的消防裝備對提升救援戰斗力具有實際意義。

2 消防裝備智能化自動控制技術

2.1 打造智慧消防

在消防裝備智能化升級過程中，應實現各種裝備系統化、集中化管理，通過全面布局實現火災探測報警、防排煙、消防水系統、應急照明和疏散系統等各種系統的聯動，做到聯網采集各種場所數據信息，將消防設施統一接入平臺，形成完整的智慧消防網絡。打造智慧消防體系，需要將物聯網當成基礎開發消防裝備管理系統，運用RFID、傳感器、監控等各種技術感知場所和消防設施信息，并通過互聯網實現信息交互，進入網絡平臺實現數據整理，為各種數據服務和系統應用實現提供支撐。運用人工智能、大數據、云計算等技術，系統可以實現火災信息監測，運用深度學習等算法實現火情發展趨勢預測分析，通過自主分析和判斷火情制定滅火救援方案，調動各類消防裝備主動作業，實現立體化救援，最大限度降低群眾的生命財產損失。在城市消防區域安全監控方面，通過建設智慧消防系統，實現各種自動化、智能化技術組合運用，通過區域編碼和掃碼，可以自動獲取消防負責人、消防裝備分布、區域安全檢查等信息，通過遠程監控方式加強區域各種設備設施監管，精準分析和判斷可能存在的安全隱患，提醒相關部門處理，有效降低火災發生的概率。

2.2 系統架構設計

根據智慧消防建設需求，設計消防裝備聯網管控系統，如圖1 所示，由感知層、傳輸層、平臺層、應用層和服務層構成，需建立標準規范體系、安全保障體系和運維保障體系，推動系統規范化建設，并通過加強系統管理保證系統安全、可靠運行，能夠實現消防裝備一體化管控。系統感知層需要接入各種消防系統，同時，通過視頻感知、物聯感知方式加強消防安全區域數據采集。采用視頻感知方式，需接入天網、消控室等視頻，然后通過接入區域火災報警主機、感煙監測設備等完成火災信息和消防設施狀態數據匯總。通過物聯網、互聯網、電子政務外網等網絡，能夠實現系統數據傳輸，將數據上傳至系統平臺，包含遠程監控中心、地理信息服務平臺等，實現數據交換共享和高效利用。在系統應用層部署上，需完成城市物聯網消防遠程監控系統、電氣火災監控系統平臺、高層住宅智能預警平臺等各種系統平臺應用功能開發。系統服務層對接消防部門、消防站和社會單位，可以通過消防室大屏、移動APP 等各種途徑登錄系統，共享平臺各種消防信息資源，確保部門、單位負責人能隨時隨地掌握消防裝備的運行情況，方便人員遠程開展滅火指揮、救援任務布置等工作。在系統支持下，實現消防報警、監控視頻、自動噴淋等系統聯動，系統在探測到區域火災信息后，與相應區域視頻攝像頭聯動，使安防畫面自動切換至報警點所在區域畫面，保證值班人員第一時間掌握有關信息，為滅火、疏散組織等工作開展提供依據。通過系統平臺統計、分析各建筑物消防裝備相關信息，完成火災風險評估和維保管理，實現消防裝備自動巡檢等操作，能夠使消防裝備保持良好狀態，最大限度的發揮作用。

圖1 智慧消防裝備聯網管理系統架構

2.3 系統終端設計

在系統終端設計上，應做好數據采集終端設計，確保可以全面采集各類數據信息。采用射頻識別技術，通過綁定射頻標簽和標識碼可以通過動態掃描獲取設備信息，上傳至系統平臺，實現消防裝備的集中管理。而將人工智能和消防救援裝備結合在一起，開發各種智能終端自主判斷火災情況，能夠實現火災精準預警和信息反饋處理，自主開展區域滅火救援工作。首先，系統應配備自動跟蹤定位滅火器，相較傳統噴淋滅火裝備反應速度更快，可以在火災初期有效壓制起火點。該裝備使用紅紫外線完成二氧化碳等氣體探測，完成火源數據分析后，自動定位火源位置，調整水槍噴射角度，在30s 內完成射流操作，噴射半徑達50m，滅火只需要20s 左右，在人防大空間使用可以有效提高滅火效率。其次，可以將火災探測器與無線通信技術結合起來，配備無線煙感報警器，全面分析環境溫度和煙霧濃度，實現智能預警報警，有效提高火災報警準確率。設備通過無線網絡將采集的數據傳輸至消防裝備管理平臺，可以方便人員遠程監控和操作消防裝備，并實現設備運維管理，有效降低系統維護成本。再者，配備人工智能消火栓，自帶定位和聯網功能，方便人員通過手機APP等途徑遠程監控消火栓水量、水壓等參數，為人員調配和管理消火栓提供支持。最后，配備人工智能消防系統，集成了逃生、滅火、報警等多種功能，通過與系統云平臺聯動，可以匯總火災信息完成應急逃生方案和路線優化分析（如圖2）。將該系統安裝在汽車上，發生火情后能在5s 內報警，10s 內開始滅火，1min 內提供逃生指示，提高救援成功率。

圖2 消防裝備遠程管控平臺

2.4 系統功能開發

在系統功能開發方面，應結合不同場景防火救災需求設計相應功能模塊，確保消防裝備發揮最大價值。面向消防指揮部門，應開發基礎數據管理模塊，羅列顯示消防車輛、消防機器人等裝備信息，方便人員查詢和管理消防裝備。考慮到消防裝備結構、功能日漸復雜，依靠人工排故方式難以保證裝備的可靠性，需開發消防裝備故障診斷模塊，實時監測消防水槍等裝備運行狀態，能夠及時發現裝備異常，并給出初步診斷，提醒管理人員及時處理，以免裝備在投入使用后發生故障，在火災救援中貽誤戰機。針對工業區、商業區等人流密集區域實施消防安全監管，應開發火災預警功能，綜合運用物聯網、GIS、緊急廣播等技術，實現區域火災隱患數據全方位探測的同時，合理預測火災發生概率。通過與監控平臺、消防部門聯動，根據GIS 地圖信息科學分配巡查維保任務，自動調度消防機器人開展巡檢工作，有效預防火災事故發生。針對高層住宅實施消防監管，開發專用實戰指揮功能模塊，聯網實現火災現場視頻、探測器數據采集和分析的基礎上，調度消防機器人或無人機實現現場全面偵查，協助人員制定科學救援對策。此外，開發消防員防護裝備監測功能，實時獲取裝備位置信息的同時，運用溫度、心率等傳感器采集消防員體征情況等數據，對救援任務危險程度進行實時評估，可以在危險過高時提醒人員及時撤離，為人員生命安全提供保障，確保消防工作科學、有效地開展。

3 結語

基于消防裝備升級面臨的聯動難、功效差問題，應加快推動裝備技術創新發展，在廣泛運用光電、電磁、計算機等技術加強火災等信息探測的同時，將各種裝備統一接入互聯網中，實現設備聯動控制和集中管理。運用智慧消防理念開發消防裝備管理系統，通過做好系統終端布局，加強數據采集的同時，運用人工智能、大數據等技術實現各種數據整合分析，支持消防指揮決策等功能模塊可靠運行，有效提升消防的實戰能力，為人民的生命財產安全提供保障。