物聯網技術在建筑防火監督中的應用

摘要：物聯網技術的快速發展，推動著建筑防火監督向智能化、精細化發展。闡述了物聯網技術及其在建筑防火領域的發展趨勢，探討了傳感器技術、無線通信、云計算、大數據分析、人工智能等關鍵技術在建筑防火監督中發揮的作用，分析了物聯網在火災探測預警、智能消防設備管理、火災態勢感知與應急指揮等方面的具體應用，以期為物聯網技術在建筑防火監督中的應用提供參考。

關鍵詞：物聯網技術；建筑防火監督；智能消防；火災預警

中圖分類號：D035.36" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）12-0052-03

城市化進程的加快和建筑規模的擴大，火災風險越來越高，傳統的消防監督模式已難以適應現代建筑的復雜防火需求，物聯網（IoT）技術的快速發展，為建筑防火監督提出了智能化解決辦法。借助傳感器、無線通信、大數據及人工智能技術，物聯網可達成火災預警、消防設備管理以及應急指揮的優化，提升火災防控的效率。當前，各國都在積極推進“智慧消防”的建設工作，我國也在政策的引導下加快物聯網技術在消防領域的運用。然而，物聯網消防監督依舊面臨著傳感器精準度、數據安全及系統兼容性等方面的挑戰，研究其應用及優化策略，對提升建筑消防管理能力、減少火災損失具有重要的意義。

1 物聯網技術概述

1.1" 基本概念與技術架構

物聯網通過信息傳感設備，按協議將物體與網絡相連，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能。感知層、網絡層和應用層是物聯網的基本結構，感知層是由智能終端和各種傳感器組成，負責數據采集；網絡層通過Wi-Fi、NB-IoT、5G等無線通信技術完成數據傳輸；應用層則依托云計算、大數據分析和人工智能技術處理數據，實現業務管理。這三層架構實現了對物體環境的感知、數據傳輸與處理，為智能化應用提供數據支持。

1.2" 物聯網技術在防火監督中的潛在優勢

在建筑防火監督領域，物聯網技術依靠其實時監測、智能預警以及遠程管理的能力，明顯提升了火災防控的效率與精準度，傳統的消防管理模式多依靠人工巡檢和被動報警，存在響應滯后、覆蓋范圍有限等問題，而物聯網技術通過智能傳感器網絡，能夠實時監測溫度、煙霧、可燃氣體等關鍵參數，并結合大數據分析預測火災風險。物聯網還能對消防設備（如滅火器、噴淋系統、消火栓）進行遠程監控，實現設備狀態自檢以及故障預警，提高了設備維護的科學性和及時性。借助云計算和智能算法，物聯網進一步優化消防應急響應方案，提高火災發生時的應急指揮調度能力。物聯網技術的應用有助于構建更高效、更智能的建筑防火監督體系，有效減少火災風險，保障人員與財產安全。

1.3" 物聯網技術的發展趨勢

近幾年，物聯網技術發展迅速，在智能化建設中發揮了重要作用[1]。伴隨5G、云計算、人工智能等技術的融合，物聯網的感知能力、數據傳輸效率以及智能分析水平持續提高，為各行業提供了更精準高效的解決方案。在建筑領域，物聯網技術的進步推動了建筑管理向自動化和數字化方向發展，并促使智能消防、安全監測、能耗優化等功能的集成化進展。特別是在消防安全領域，基于物聯網的火災監測、應急指揮以及設備管理系統日益完善，為提高建筑防火監督能力提供了新的技術支持。

2 物聯網技術在建筑防火監督中的關鍵技術

2.1" 傳感器技術與數據采集

傳感器技術是物聯網在建筑防火監督的關鍵部分，對建筑內部環境中的關鍵防火參數進行實時監測以及數據收集[2]。常見的傳感器有溫度傳感器、煙霧傳感器、可燃氣體傳感器、紅外熱成像傳感器等，這些傳感器可分布在建筑的不同位置，持續收集溫度、濕度、煙霧濃度、空氣質量等數據。現代智能傳感器具有高靈敏度和低誤報率，能夠實現異常情況的早期預警。一旦傳感器檢測到異常數據，系統會自動觸發報警機制，并把相關信息上傳到監控中心或云端，為建筑防火監督提供精確的數據支撐。

2.2" 無線通信技術

在物聯網防火監督系統中，為了將分布式傳感器采集的數據實時傳送至中央監控系統，需要依賴無線通信技術實現數據傳輸。目前，在建筑防火監督中廣泛應用的無線通信技術主要有NB-IoT、LoRa和5G技術。NB-IoT技術功耗較低、覆蓋范圍廣、并發程度高，適用于大規模傳感器網絡的部署；LoRa技術則適用于超遠距離、低帶寬的數據傳輸，特別適合大面積建筑群的火災監測；5G技術以其高速率、低時延、大容量的優勢，為高精度監測和實時數據傳輸提供了更強的支持。

2.3" 云計算與大數據分析

云計算與大數據分析技術為建筑防火監督系統提供了強大的數據存儲、計算和分析能力，基于云平臺構建的防火監督系統，能夠把建筑內多個傳感器采集的數據實時上傳到云端，進行集中存儲與處理。依靠大數據分析技術，可對火災發生的歷史數據進行模式識別，預測潛在的火災風險，提高火災預警的準確性。云計算技術可實現跨建筑、跨區域的數據共享，使消防管理部門可以全面了解各建筑的防火狀況，提高防火監督的整體效率。結合可視化技術，云端系統為消防管理人員提供了直觀的火災監測界面，便于實時監控和決策支持。

2.4" 人工智能與智能決策支持系統

人工智能（AI）技術在建筑防火監督中的應用主要體現在智能決策支持和自動化響應兩方面。通過機器學習和深度學習算法，AI系統能對火災發展趨勢進行分析及預測潛在火災隱患，如進行火災數據的模式識別等。為了獲取最優的消防應急方案，AI系統可借助智能決策支持系統，結合傳感器數據、歷史火災案例以及建筑布局信息來實現。比如，火災發生時，AI系統自動計算出最優疏散路徑，通過智能廣播、手機等設備在第一時間引導人員快速撤離火災現場，減少財產損失和人員傷亡。AI還能與控制消防開關的消防設備互聯，當檢測到濃煙或火災高溫時，自動觸發報警和滅火系統，在消防人員到達前實現對現場的前期控制。

3 物聯網技術在建筑防火監督中的應用

3.1" 火災探測與預警系統

火災探測與預警系統是物聯網技術在建筑防火監督中的關鍵應用，該系統通過部署溫度傳感器、煙霧探測器以及可燃氣體傳感器等設備，實現對建筑內部環境的實時監測，其傳感器網絡可以覆蓋整座建筑區域，包括機房、地下停車場、電梯井等高風險區域，確保全方位的數據采集。一旦監測到溫度異常上升、煙霧濃度超標或有害氣體泄漏等情況，系統便會自動記錄并分析數據，以識別潛在的火災隱患。

物聯網技術支持數據的實時采集與云端存儲，使消防管理部門能夠隨時訪問歷史數據，并通過大數據分析預測火災趨勢。此外，智能預警系統通過短信、App通知、語音播報、智能廣播等渠道，及時向建筑管理者和消防部門發送警報，提高應急響應效率。部分先進系統還可結合視頻監控與人工智能技術，通過圖像分析確認火災情況，降低誤報率，為火災應急處理提供更可靠的數據支撐。

3.2" 智能消防設備管理

智能消防設備管理利用物聯網技術對建筑內的消防設施進行遠程監控和自動化維護，包括滅火器、火災報警器、煙感探測器、消防水帶等關鍵設備。設備的在線離線管理對于發揮應急功能具有重要作用。基于物聯網技術，系統可實現在線記錄設備狀態（如電量、工作狀態）、使用記錄和維修記錄。一旦檢測到設備狀態異常，遠程監測系統即自動向管理人員手機或管理系統發送提醒或者語音呼叫，避免在火災發生時無法迅速采取有效應對措施。同時，設備采購時的合格證明和使用期間的保養也是不可忽視的細節，系統可建立電子檔案，實現設備全生命周期管理。

在火災應急場景中，智能調控的消防體系通過火源定位技術動態調節供水壓力和噴淋覆蓋區域，實現滅火資源的精準投放。通過布置物聯網傳感網絡，可對管網閥門的開閉狀態、儲水設施的液位等關鍵參數進行監測，有效預防因水源短缺導致救援失效。在設備智能化管理方面，系統采用邊緣計算構建本地化處理節點，支持對消防設施運行狀態的即時診斷。當觸發火警信號時，系統會自動激活多模態應急機制，如啟動排煙風機、降下防火隔離幕、切換應急照明系統等聯動操作。

3.3" 建筑火災態勢感知與應急指揮

基于物聯網的智慧消防系統在建筑物火災防控領域展現出顯著的技術優勢，在火災動態監測環節，該系統運用異構數據整合技術，把熱力分布、顆粒物濃度、可燃氣體參數等環境傳感數據，與建筑三維模型、氣象環境參數以及視頻圖像監測信息進行智能關聯，構建出具有時間和空間特性的自適應火災演化模型。借助機器學習算法與流式數據處理技術，該平臺可對火焰傳播速度、熱輻射影響范圍進行量化預測，并生成三維火情態勢圖，以此輔助指揮人員制定科學的處置方案。系統還具有火災案例庫深度挖掘功能，通過分析歷史災情特征圖譜，實現風險熱區的智能識別以及消防設施布點的優化配置。

在應急救援指揮方面，物聯網技術建立了多模態協同響應機制，當災情發生時，智能算法依據實時收集的多維空間信息，結合人群分布，可實時規劃出最佳避險路徑，并通過聲光導航裝置以及移動終端推送實現立體化引導。若火場環境發生突變，系統依靠邊緣計算節點進行毫秒級路徑重規劃，動態更新逃生方案，同時，系統和消防設施形成閉環控制鏈路，自動啟動排煙裝置、調節防火隔離分區，還可以調度自主巡航無人機去執行火源定位任務，構建“感知-決策-執行”一體化的應急響應體系，提高災情處置效能。

4 物聯網在建筑防火監督中的挑戰與發展方向

4.1" 傳感器技術與數據精準度問題

物聯網在建筑防火監督里的核心在于各類傳感器的精準監測[3]，然而，當前傳感器技術還存在一定的誤報和漏報問題，受濕度、灰塵、電磁干擾等因素影響，傳感器無法準確識別火災信號，導致監測數據的穩定性和可靠性降低。此外，傳感器的使用壽命及維護成本也是一大挑戰，部分設備因長時間運行導致靈敏度下降，影響火災預警的準確性。提高傳感器的抗干擾能力、優化數據校準算法，并定期維護和更新設備，是提升物聯網火災監測效果的關鍵方向。

4.2" 數據安全與隱私保護挑戰

物聯網技術的廣泛運用帶來了大規模的數據采集與存儲，給建筑防火監督工作帶來了很大便利，不過，由此引發的潛在數據安全與隱私保護風險也不容忽視。建筑防火監督系統涵蓋大量實時監測數據，包含相關主管部門和民眾的各類信息，一旦遭受黑客攻擊或者數據泄露，可能導致火災報警系統被篡改，誤導消防決策，進而危及社會經濟發展及人員生命安全。物聯網設備與云端平臺之間的通信可能存在安全漏洞，容易成為網絡攻擊目標。

4.3" 設備兼容性與標準化問題

物聯網設備在建筑防火監督中的應用尚缺乏統一的行業標準，不同廠商的傳感器、通信協議以及管理平臺存在兼容性問題，造成系統集成復雜，跨設備協同工作的成本和難度均有所提升。例如，不同類型的火災探測器可能采用不同的數據格式和傳輸協議，加大了信息整合的難度。部分建筑采用的傳統消防系統和現代物聯網技術難以實現無縫對接，影響了系統的智能化升級。未來要推動物聯網消防設備的標準化建設，制定統一的數據接口與協議，以提升設備的互聯互通性，降低系統部署和維護的復雜度。

5 結束語

物聯網技術為建筑防火監督提供了智能化、高效化的解決方案，使得火災預警、消防設備管理及應急指揮能力得到了提升，通過傳感器、無線通信、大數據分析等技術的運用，增強了火災防控的精準度和響應速度。盡管仍面臨數據精準度、安全性及設備兼容性等挑戰，但未來借助人工智能、5G、邊緣計算等技術優化系統性能，推動標準化建設及多方合作，將加快物聯網在建筑防火監督中的廣泛應用，構建出更加安全、高效的智慧消防體系。

參考文獻

[1]王鋒飛.智慧互聯技術在消防監督管理中的應用分析[J].中國設備工程，2024（21）：156-158.

[2]董寧寧.智慧消防在防火監督業務中的應用及改進措施[J].今日消防，2024，9（6）：62-64.

[3]王中成.信息化背景下防火監督工作現狀及完善措施研究[J].消防界（電子版），2024，10（4）：69-71.