城市消防设施联网监测系统关键技术分析与应用

孙德斌

(泰州市消防支队，江苏 泰州 225300)

城市消防设施联网监测系统关键技术分析与应用

孙德斌

(泰州市消防支队，江苏 泰州 225300)

城市消防设施联网监测系统通过数据通信网络将原本各建筑物内独立的火灾自动报警系统联网，并综合应用地理信息系统、数字视频监控等技术，在监控中心实现所有联网建筑物的火灾报警情况的实时监测，以及消防设施的集中管理。在介绍了城市消防设施联网监测系统的组成与结构的基础上，对城市消防设施联网监测系统中的关键技术进行了分析，并对各关键技术在消防联网监测系统中的应用进行了阐述。

消防监测；物联网；地理信息系统；视频监控

0 引言

随着社会经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，各种高层建筑如雨后春笋般拔地而起。然而在这些建筑物兴起的同时，火灾隐患也在不断增加，人民群众的安全需求愈来愈高，火灾越来越受到社会的广泛关注。根据《建筑设计防火规范》(GB 50016—2006)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—95，2005年版)的要求，城市里的大部分建筑都已经安装了火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等消防设施。发生火灾时，值班人员从报警主机中读取报警信息，然后人工拨打电话报警。但是由于缺乏有效的监督手段，常因人为因素导致漏报、迟报、瞒报与误报。2014年10月11日凌晨2时59分，北京石景山区喜隆多商场发生火灾，造成2名消防官兵牺牲。火灾发生后，商场内的火灾自动报警系统多次响起警报，而消防控制室值班人员却多次关闭报警信号，且消防水泵处于手动状态，致使火灾发生后自动消防设施未能及时启动灭火，火势迅速蔓延扩大。另外，通过119电话语音报警，报警时间长，火灾地点报告不够准确，不能及时反应环境、建筑和交通状况，将严重影响公安消防部队的快速反应能力[1]。

建立联网的建筑消防设施检查系统，可以将报警主机接收到的火警信息实时传递到城市消防指挥中心，解决人为报警不及时、迟报、瞒报、误报等情况，加快报警速度和对着火点的准确判断，为灭火救援赢得时间；同时通过现场视频监控，提供最佳疏散通道；另外，应用消防联网监测系统，还可以实现对火灾联网监控设备的自动巡检，从而加强单位内部消防设施的管理[2]。

在国外，消防联网监测技术起步较早，德国、美国、日本等发达国家已经建立了城市火灾自动报警网络，重点保护单位的火灾自动报警系统直接与消防指挥中心联网，并由指挥中心直接负责管理网络和处置报警呼叫。根据对国外消防安全设施应用的调查，美国、加拿大、英国、德国、日本等发达国家的火灾自动报警设备联网后，消防指挥中心能够快速准确地判断火灾地点、火灾类型，并迅速调度消防力量到达现场。在国内，一些城市从20世纪80年代末开始尝试消防联网监测系统的建设，有些城市的消防联网监测系统已经初具规模。建设部于2007年颁布了《城市消防远程监测系统技术规范》(GB 50440—2007)[3]，进一步规范了城市消防远程监测系统的实施。但由于投资主体不明确、建设经费难落实、系统软件不统一、单位信息难沟通等原因，实际正常运转的联网系统较少，有的已停止运营，有的勉强维持。2013年初，江苏省将城市消防设施联网监测系统作为公共消防设施的组成部分，按照“政府投资建设、消防机构运行、单位免费接入”的模式进行建设，全省设有消防控制室的社会单位将全部实现联网监测。

1 城市消防设施联网监测系统的组成与结构

城市消防设施联网监测系统，综合应用先进的火灾报警技术、网络通信技术、计算机控制技术和多媒体显示技术，通过公用电话网、局域/广域网、无线网等多种传输方式，实时采集监控现场的各类报警信号、故障信号、图像信息以及其他信息，并及时可靠地将上述信息传送到城市消防设施联网监测中心。如图1所示，消防设施联网监测系统主要由监控管理中心、通信网络、监控终端三部分组成。系统中的终端设备可以快速、准确地将火灾自动报警设备的火警、运行状态等信息，通过通信网络传送至联网监控管理中心，监控管理中心根据掌握的火警信息、地理信息系统(Geographic Information System，GIS)提供的信息及灭火预案为消防部门快速反应提供辅助决策，通过相关信息实现对火灾真伪的判断，达到早期发现火警，快速扑救火灾的目的[4]。

图1 城市消防设施联网监测系统组成结构图

设有火灾自动报警系统的联网用户通过用户信息传输装置实时监测火灾自动报警系统的运行状态，并将报警信息通过报警传输网络传送到监测中心[5]；对于未设火灾自动报警系统的联网用户，通过对报警按钮或者自动触发装置的操作、动作的监测，将触发信息通过报警传输网络传送到监测中心。报警传输网络实现联网用户信息传输装置与监测中心之间的通信。用户信息传输装置能够接收监测中心下发的指令信息。

2 消防设施联网监测系统关键技术探析

消防设施联网监测系统通过通信网络将原本各建筑物独立的火灾自动报警系统联网，并综合应用地理信息系统、数字视频监控等信息技术，在监测中心内实现所有联网建筑物的火灾报警情况的实时监测，以及消防设施的集中管理。消防设施联网监测系统的关键技术包括数据通信技术、GIS技术、视频监控技术等，下面将分别进行分析，并对相关技术在消防设施联网监测系统中的应用进行简要说明[6]。

2.1 数据通信技术

在消防设施联网监测系统中，涉及多种数据通信技术。既包括各建筑物的火灾自动报警系统与城市监测中心之间通过城市公共通信网络的通信，也包括119指挥中心与上级指挥中心、城市消防监控中心之间的专线连接通信方式。应用城市公共通信网络通信的优势是不需要额外进行投资，但通信速率与可靠性不能得到保障；专线连接通信的优势是通信的速率与可靠性较高，但需要额外投资。

根据通信数据传输时有无线缆连接，通信可分为有线通信和无线通信两种方式，在实际应用中可以根据需要进行选择。通常来说，为了适应通信技术的发展和满足应用的需求，联网监测系统应具有采用多种通信网络的能力。由于发生火灾时，有线通信线路可能会被烧毁，因此系统可以同时采用有线和无线两种通信方式，实现通信链路的冗余备份，提高系统的可靠性[7]。

近年来，随着物联网技术的发展，基于物联网技术的消防监控技术也得到了空前发展。为了实现公共消防区域场所火灾自动报警系统的资源和服务共享，消防部门依靠物联网技术建设了消防信息数据平台，让公共区域或重点单位出现的情况及时传递给消防部门，改变了过去每一个场所只是一个“孤岛”的不利局面。

基于物联网的消防监控系统可以划分为感知层、网络层和应用层。感知层包括已经安装在建筑物中的火警感应设备、报警监控设备和自动灭火设备，其感知和采集的是建筑火灾报警信息和视频监控信息；网络层通过有线或无线传输将感知层的险情隐患信息传递到应用层，并将应用层的消防指令传回感知层；应用层则对应监控中心。一旦出现火情，感知层将启动报警装置，通过有线、无线通信或专线将信息传至监控中心，监控中心立刻确定发生火情的详细位置，并可直接启动火灾地点的消防水泵等灭火系统及人员救生系统，同时联系119指挥中心出警。

2.2 GIS技术

早在1963年，加拿大科学家就尝试将计算机技术和信息系统技术综合应用于地理科学中，第一次提出了地理信息系统概念。GIS技术是对空间数据进行采集编辑、存储管理、查询分析、显示制图、综合应用等的综合性技术。它以地理空间数据库为基础，依靠计算机技术的支持，通过获取地理空间数据并将信息进行存储、处理、传输、检索、分析和显示，构建以空间为对象，进行决策和研究的系统。

消防部门担负着保护生命和财产安全的重任，为了实现灭火救援的快速反应，消防设施联网监测系统需要实现火警定位、路径选择、水源和建筑物查询等功能；为了日常的防火管理，联网监测系统需要掌握人员密集场所的消防通道、危险物品存放地点等。所有这些功能的实现，都需要消防地理信息系统来辅助管理决策。《消防通信指挥系统设计规范》(GB 50313—2000)规定：消防通信指挥系统必须建设消防地理信息系统。

目前，我国城市消防指挥中心大都引进了地理信息系统，地理信息系统通过空间数据和属性数据，存储和管理所有与地图有关的信息。GIS可以提供广域消防地图、接警消防地图、灭火救援战区地图、灭火预案图等，其通过信息可视化技术，为其他系统提供地图和相关信息支持，从而能方便、直观、高效的进行分析和辅助决策，为快速扑救火灾提供必要条件[8]。

2.3 视频监控技术

根据《城市消防远程监控系统技术规范》，城市消防联网监测系统应采用先进的网络化、数字化信号传输系统，将各个分散、独立的图像采集点进行联网，实现全网范围内的监控管理与资源共享。

发生火灾时，视频监控录像是对火灾发生、发展和熄灭过程客观的真实记录，从而可以为火灾调查人员对火灾事故现场勘验提供有利的帮助信息。有不少应用视频监控资料作为证据或补充证据来认定火灾原因的成功案例：如2010年1月6日凌晨，浙江省某厂发生火灾，造成9人死亡。火调人员在现场勘验过程中由于目击者证词不一、现场情况复杂等无法确定起火点在哪个楼层。后通过查看两段视频，结合火灾现场物证，起火点最终被锁定。2013年6月7日厦门BRT公车起火事故，造成47人死亡，34人受伤，通过某处监控录像锁定犯罪嫌疑人陈某，并在火灾现场找到关键证物[9]。2015年2月6日，广东省惠州市惠东县平山街道办惠东大道义乌商品城四楼仓库发生火灾事故，造成17人死亡，1名消防队员重伤。通过查看视频监控录像，认定火灾原因系人为纵火。

从理论上讲，视频监控在消防安全管理中的作用主要有：(1)对故意纵火行为具有威慑作用，违法人员担心被摄像而主动放弃纵火；(2)可以实时获取火灾现场的火情及救援情况，为消防指挥员及火灾事故救援提供实况信息；(3)火灾现场记录及火灾现场查阅再现的作用；(4)可以对火灾事故现场或消防安全重点单位进行远程实时监控和远程遥控管理；(5)视频监控系统可以复核火灾事故报警，当消防自动控制系统发出自动报警后，可以通过视频监控系统复核火灾报警的真实性；(6)视频监控录像有助于火灾原因的认定，视频监控录像所记录的事件具有客观真实性，其证据作用要比证人证言、现场勘验更直观、更具可信力[10]。

由于起火时有线通信系统可能遭到破坏，为了实现火场信息的有效即时传输，一些城市消防指挥中心采用了3G无线图像传送方式。基于3G的城市消防视频监控系统结构图如图2所示，面对复杂的火场形势，3G无线图像传输系统能够及时进行分析，并协助制定最有效的救援方案。随着3G通信技术与视频监控技术的发展，相信在不久的将来，基于3G技术的视频监控系统必将在我国消防事业中发挥重大作用，为人民造福。

3 结束语

近年来，各地消防部门在推动城市消防联网监测系统建设方面做了许多积极的探索和努力，上海、天津、杭州、南京等地相继建立了城市消防联网监测中心。这些系统在提升社会单位防控火灾能力和消防工作社会化水平中发挥了重要作用。但从全国范围来看，这项工作的开展还处于起步阶段，亟待进一步向深度和广度发展。

图2 基于3G的城市消防视频监控系统结构图

根据《城市消防远程监控系统技术规范》，城市消防设施联网监测系统应采用先进的数据网络传输系统，将各个分散的消防监控单位进行联网。本文重点讨论了网络数据通信、地理信息系统、数字视频监控等技术在城市消防远程监控系统中的应用，并对各关键技术在消防设施联网监测系统中的应用进行了阐述。只有在更广泛的范围内部署城市消防设施联网监测系统，才能提高社会单位消防安全管理水平，从而进一步提高整个城市防控火灾的能力。

[1] 杜冬生,方少亮.基于GIS和GPRS的消防监控系统研究[J].现代计算机:专业版,2009,(4):152-155.

[2] 高勋.南京市消防远程监控系统建设的规划与实施[D].南京:南京理工大学,2008.

[3] GB 50440—2007,城市消防远程监控系统技术规范[S].

[4] 敖铭翰,刘云松.城市消防远程监控系统建设过程中的几点体会[J].武警学院学报,2010,26(8):75-77.

[5] 高宏,严志明.我国城市消防远程监控系统的发展方向[J].消防技术与产品信息,2008,(9):57-60.

[6] 王军，赵辉，马青波．城市远程消防监控系统建设的技术要点[J]．消防科学与技术，2007，26(5)：550-552.

[7] 陈健.城市火灾自动报警监控管理系统设计和实现[D].上海:复旦大学,2010.

[8] 黄超.WebGIS技术在消防远程监控系统中的应用[D].成都理工大学,2009.

[9]许波.论视频监控录像在火灾事故调查中的应用[J].武警学院学报，2011,27(10):88-89.

[10] 张恒波.论视频监控系统在消防安全管理中的应用[J].电子世界,2013,(15):165-166.

(责任编辑 马 龙)

The Analysis and Application of Key Technologies in a City Fire Remote Monitoring System

SUN Debin

(TaizhouMunicipalFireBrigade,JiangSuProvince225300,China)

In a city fire remote monitoring system, automatic fire alarm systems in each building are networking to the control centre. Kinds of technologies such as geographic information systems, digital video surveillance, etc., are used to realize the real-time monitoring and centralized management. In this paper, the composition and structure of city fire remote monitoring system is described, and the key techniques of the system are analyzed based on it. After that, applications of the technologies in Nanjing fire monitoring system are discussed in detail.

fire monitoring; internet of things; geographic information system; video surveillance

2015-03-19

孙德斌(1970— )，男，江苏扬州人，高级工程师。

X924.4

A

1008-2077(2015)06-0018-04