消防安全实时监测预警系统关键技术的研究

牟福元

摘要：推进“智慧消防”建设，加快构建基于大数据消防安全管理平台是目前亟待解决的问题。本文提出消防安全实时监测预警系统，并对大数据时代的消防安全设备监测与预警技术、动态多参数融合识别在建筑大空间、密闭空间初期火灾预警技术、低功耗自组网、自学习无线多媒体传感网WMSN技术等进行了研究，并对5G无线通信技术进行了初探。本文的研究将极大推进智慧消防平台的建设与应用。

Abstract： To promote the construction of "smart fire"， and to accelerate the construction of fire safety management platform based on big data is the urgent problem to be solved. This paper presents the real-time monitoring and early warning system of fire safety， and studies fire safety equipment monitoring and early warning technology in the big data era， dynamic multi-parameter fusion recognition in large space building， confined space fire warning technology， low power wireless ad hoc network， self-learning multimedia sensor network WMSN technology， and the 5G wireless communication technology is also studied. The research of this paper will greatly promote the construction and application of intelligent fire protection platform

关键词：监测预警；参数融合；密闭空间；传感网

Key words： monitoring and early warning；parameter fusion；confined space；sensor network

中图分类号：X924.4；TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0238-03

0 引言

消防安全历来事关群众生命财产安全，事关全国发展与稳定大局，事关国计民生大局。随着国内经济和技术的不断发展，城市高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，消防管理部门对于单位内部消防自动报警控制联动系统工作状况的实时监控缺少有效的手段[1]，火灾隐患、安全隐患也大大增加，消防安全也因此被提到一个全新的高度来予以重视。

公安部消防局2017年工作要点也强调：着力提高消防工作科技化、信息化水平；推进“智慧消防”建设，加强顶层设计，加快构建基于大数据，依托“智慧城市”、综治平台的社会化消防安全治理平台，全面将“智慧消防”纳入建设内容。国内外学者开展了大量的研究和实践。黄越、李涛等对数据和信息交流存在的问题迚行了分析，提出基于大数据技术的灾难信息管理系统[2]；Takahagi K等建立了基于Web 地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的消防支援系统，通过直观地在移动终端设备上确认火灾现场附近的消防水源，给火灾救援工作带来了极大的便利[3]；Sowah R等提出基于Web 的消防通知系统，用于进程通知火灾警报，允许消防部門和救援人员收到实时火灾状况的通知[4]；张宇等对消防监督检查管理系统的需求迚行了分析，幵完成了消防监督管理系统的设计和实现[5]；候忠辉等人对消防管理业务功能流程和数据结构进行了分析[6]。

本文提出消防安全实时监测预警系统，并对监测预警系统的关键技术开展了研究。

1 消防安全智慧预警系统方案设计

消防安全实时监测智慧预警系统是结合智慧城市建设，运用大数据、云计算、物联网、地理信息等新一代信息技术，创新消防管理模式，实施智慧防控、智慧作战、智慧维保、智慧管理。满足火灾防控“自动化”、灭火救援指挥“智能化”、日常执法工作“系统化”、维保工作“精细化”的实际需求。

本文研究建筑消防设施的数据采集，实现设施、设备的物联，并将图象、声音、烟雾等动态多参数图像识别应用在建筑大空间、密闭空间初期火灾预警，将标准化的数据无线传输至数据中心，数据中心通过互联网将数据上传至云计算中心；基于云计算中心数据，建立实时监测预警服务平台，运用大数据分析技术，实现火灾监测预警、防御等智能决策，如图1所示，并在公共建筑等场所应用示范，实现智慧化的城市运行管理与服务，推动物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用。

2 消防安全实时监测预警系统关键技术

消防设施的数据采集，设施、设备的物联，信息的融合共享，涉及到大数据分析技术、动态多参数融合识别技术、预警技术、云计算技术等多个关键技术，将直接关系到实时监测预警系统的智慧化程度。（图2）

2.1 研究大数据时代的消防安全设备监测与预警技术

利用大数据处理技术，将消防设备的具体信息与自动化地面传感器网络相结合，综合分析设施设备数据状态和运行情况，实现实时监测，通过自学习模块和预警平台，提取离散的、关联的数据，分析出哪些建筑物、哪些时间段、哪些场所易发生火灾，且一旦发生火灾，还可以实现影响范围模拟以及提供布设消防设施的最优化设计，实现实现智能预警。endprint

推进大数据、云计算等新一代信息技术深度应用于消防安全工作，支撑火灾预防和灭火救援的精确化、科学化，提升城市消防安全设备监测的智能化与自动化水平。进一步研究实现实时监测及传输的数据融合与标准化和跨平台的兼容技术解决方案，将实时监测智慧预警系统和城市消防远程监控平台对接。

2.2 动态多参数融合识别在建筑大空间、密闭空间初期火灾预警的研究

目前我国火灾识别主要是通过火灾探测器自动报警、人感知识别和远程图像识别，因此会耽误最佳灭火时机，造成人员伤亡和巨大经济损失，如何进行更为智能的识别，是消防亟待解决的难题。

本文通过模式识别与智能信息处理、视觉测量及视觉传感技术、基于传感器网络的安全技术、建筑环境感知与能源管理中的智能信息处理，采集火灾初期尤其是建筑中大空间和密闭空间的图像、声音、温度、烟雾等具体信息，传输至预警平台，达到早期预警并进行火灾防控，实现消防安全监测预警的目的。

2.3开展低功耗自组网、自学习无线多媒体传感网WMSN的研究

通過多媒体传感器节点感知周围环境中的多种媒体信息，将信息通过单跳和多跳中继的方式传送到汇聚节点，汇聚节点对接收到的数据进行分析处理，最终把分析处理后的结果发送给自学习模块。开发自组网4G数据传输终端，提高其数据传输速度和稳定性，实现全面而有效的消防与安防监测。在设备物联基础上，研究城市消防公共监控平台与城市政务服务综合云平台融合技术，为其它设施的物联提供技术支撑，为智慧城市建设奠定基础。

2.4 开展5G无线通讯应用技术研究

针对因城市消防监测点发生火灾时应急数据流（如：火灾现场的视频流、数据流等）激增而占用公网信道资源的情况，开展5G无线通讯应用技术研究，探索低成本实现无线超高速通讯技术解决方案，为城市消防应急处置的实时通信提供技术保障。

3 结论

监测预警系统的建设将整合城市公共建筑消防设施数据与信息资源，为城市公共建筑消防安全综合决策与实施，提供重要的数据信息，实施过程化管理，构建城市公共安全保障体系，杜绝重特大灾害事故的发生；将使得监控点发生火灾后，火场指挥员利用云平台能够第一时间调取起火单位平面图、固定消防设施运行状态、附近重大危险源、社会救援力量等信息。通过城市灭火剂资源库，可以迅速查询周边3公里的市政消火栓、天然水源、单位消火栓等情况。出警车辆车载终端能够自动导航最佳行车路线，接收实时路况，播报火场信息等，最大限度地减少火灾损失。

参考文献：

[1]隋虎林，范玉峰.消防物联网技术体系研究[J].消防科学与技术，2013，31（5）：520-527.

[2]黄越，李涛.大数据时代的灾难信息管理[J].南京邮电大学学报：自然科学版，2015，35（6）：68-76.

[3]Takahagi K，Ishida T，Noda S，et al.Proposal of the Fire Fighting Support System for the Volunteer Fire Company[C].Advanced Information Networking and Applications Workshops （WAINA），2015 IEEE 29th International Conference on.IEEE，2015：484-489.

[4]Sowah R，Ofoli A R，Krakani S，et al.A web-based communication module design of a real-time multi-sensor fire detection and notification system[C].Industry Applications Society Annual Meeting，2014 IEEE.IEEE，2014.

[5]张宇.基于B/S 的消防监督检查管理系统的设计与实现[D].电子科技大学，2015.

[6]侯忠辉.基于SOA 架构的派出所消防信息管理系统设计与实现[J].计算机安全，2013（3）：23-27.endprint