物联网技术在南水北调中线工程消防系统中的应用

胡方田，章 程

（南水北调中线干线工程建设管理局天津分局，天津300393）

消防安全是国民经济和社会发展的重要组成部分，关系人民群众安居乐业，关系改革发展稳定大局，涉及全社会的安全和利益，是构建社会主义和谐社会的重要保障。先进的消防系统是消防安全的重要保障。南水北调中线干线工程为线性工程，总长1 432 km，跨越4个省市，人员多，设备杂，管理难度大，使用物联网技术可以降低管理难度，减少消防事故，提高消防运转效率。天津管理处作为南水北调中线天津干线工程的终点，担负着向天津市人民供水的重任。先进的消防系统，对于保障工程稳定运行具有重大的意义。

1 天津管理处场区消防设施简介

南水北调中线建管局天津管理处办公楼位于天津市西青区中北镇阜锦道与外环西路交口，建筑物类别为公共建筑，建筑地上三层，高度为13.95 m，总建筑面积为923.6 m2，耐火等级为二级，楼内设有自动化机房及中控室。管理处场区与外环河出口闸共用，场区内设有外环河水质自动监测站、启闭机室等重要设备间。

天津管理处场区内消防系统主要包含火灾自动报警系统、气体（七氟丙烷）灭火系统、消防联网系统、各类灭火器具等（见下页图1）。

1.1 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统是一种设置在建（构）筑物中，用以实现早期探测和报警、向各类消防设备发出控制信号，进而实现预定消防功能的一种自动消防设施。天津管理处火灾自动报警系统主要由火灾探测报警系统、消防联动控制系统、可燃气体探测报警系统等组成。

1.1.1 火灾探测报警系统

（1）点型光电式感烟探测器：用于探测产生可见烟雾的火灾，基本覆盖全部设备间及办公室。

（2）感温探测器：用于探测产生大量热量的火灾。布置在厨房、自动化机房、电力电池室内。

（3）手动报警按钮：用于现场人工报警，布置在办公楼逃生通道及外环河出口闸启闭机室。

（4）火灾报警控制器：火灾报警控制器是火灾自动报警系统的心脏，用于向探测器供电，接收探测器报警信号，启动相关联动设备等，布置在办公楼一层司机班。

（5）声光报警器：声光报警器在火灾时同时发出声、光两种报警信号，提醒人员避难逃生，布置在办公楼逃生通道和自动化机房。

1.1.2 消防联动控制系统

天津管理处的消防联动控制系统主要包括自动化机房、电力电池室的消防切非，避免火灾时电气线路对逃生和救火人员造成伤害。

图1 天津管理处消防系统简介

1.1.3 可燃气体探测报警系统

天津管理处的可燃气体探测报警系统由可燃气体报警控制器和可燃气体探测器组成，用于监测厨房天然气是否泄漏。

1.2 气体灭火系统

天津管理处气体灭火系统使用的灭火剂为七氟丙烷，布置在办公楼自动化机房和电力电池室，具有灭火能力强、灭火剂性能稳定的特点，但七氟丙烷及其分解产物对人有毒性危害，应引起重视。

1.3 消防联网系统

消防联网系统是结合当代最先进的火灾报警技术、信息通信及网络技术、计算机控制技术和多媒体显示技术、通过公用（单位）电话网络、局域/广域网络、无线GPRS/CDMA网络等多种传输方式，实时采集监控现场的各类报警信号、故障信号、图像信息，并及时可靠地将上述信息传送到远程的报警检测中心系统。天津管理处的消防联网系统采用内网传输，实时将火警信息传递到中控室消防联网终端。

1.4 灭火器

灭火器是常见的防火设施之一，天津管理处配置的灭火器几乎覆盖了整个园区，主要以干粉灭火器为主，同时为水质自动监测站等容易发生电气火灾的重要设备间配置了二氧化碳灭火器。

2 天津管理处消防现状分析

天津管理处的消防设备设施基本齐全、安全可靠、覆盖面广，各消防系统相辅相成，共同协作，基本能应对各种情况的火灾。主要体现在：

（1）初期火灾及时发现。火灾初期阶段，一般燃烧面积小，火势较弱，是灭火的最有利时机，因此尽早发现苗头对于扑救火灾非常重要。天津管理处以火灾自动报警系统为核心，实时探测辖区内各房间的早期火灾，并通过消防联网系统，及时将火情信息传递至24 h有人值班的中控室消防联网终端，确保第一时间发现火灾。

（2）关键部位重点防护。管理处机房、电力电池室内设备贵重，作用重大，是保障平稳调度输水的重要部位。管理处在这些重要部位布置了气体灭火系统，重点防护。当感烟传感器和感温传感器同时探测到火警信号时，声光报警器发出火警信号，七氟丙烷气体在30 s后自动喷出，为工作人员撤离留出足够的时间，在保障设备安全、高效灭火的同时，也保障了工作人员的生命安全。火灾熄灭后，通过手动启动风机的方式，及时将有毒气体排出设备间。

（3）灭火工具配置针对性强。所有工作人员房间内均配置有灭火器或其他消防工具，根据可能发生火灾的性质不同，配置了不同种类的灭火器，做到了物尽其用。比如自动化机房和水质监测站设备贵重且容易发生电器火灾，管理处为其配置了对设备损害较小的二氧化碳灭火器；柴油发电机容易发生柴油燃烧的液体火灾，管理处在其附近配置了消防沙箱和消防铲。

虽然天津管理处消防系统功能基本齐全，由于建成已久，从发展的眼光来看，也存在一定不足：

（1）火灾探测器众多，但大部分都独立发挥作用，效率低下；

（2）监控系统独立于消防系统之外，火灾时如需调用监控，消防管理人员需操作两套甚至数套系统；

（3）依靠值班人员拨打“119”火灾报警电话，如遇突发状况，人工报警可能延误最佳灭火时机；

（4）出口闸前池虽然能为消防车提供水源，但是具体具备多少消防水量很难测算；

（5）消防设备种类繁杂，数量繁多，维护检修工作繁琐，难度大。

针对以上天津管理处消防系统存在的不足，应用物联网技术就可以轻松解决这些问题。

3 物联网技术简介

众所周知，物联网技术在当今社会中发挥着越来越重要的作用，这是因为其具有实时监控、实时跟踪、实时反馈的功能，给人们的生活带来了极大的便利。如今物联网技术已经在越来越多的领域散发着光和热，如消防领域也开始在各个环节使用物联网技术，并且已经取得了很好的成效，一定程度上提高了消防工作的效率，保护人们的生命安全和财产安全，为和谐社会的建设做出了贡献。在消防安全领域，使用物联网技术可以实现对资源以及人员的动态监控，由监控信息通过互联网传达调动指令。

3.1 物联网的概念

物联网（Internet of Things）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。所谓物联网，顾名思义就是“物物相连的互联网”，即把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，以实现智能化识别和管理。在我国，其主流定义为：通过射频识别、红外传感器等感知设备，依据网络协议把物体与网络连接，进行数据交换，以实现对物体智能化管理的一种网络。

3.2 消防物联网的优点

消防物联网是通过物联网技术将建筑内所有消防设施进行统一管理，在消防报警主机联网的基础上，应用LORA、NB-IOT、NFC、二维码等物联网技术，将灭火救援设备都进行实时状态监测；并将安防系统的摄像机、门禁、人员定位的技术都进行系统集成管理，在有火警发生时，做到指挥救援“一张图”管理。

消防物联网技术对于目前消防管理和运维人员流动性强、技术能力较弱的现实情况，有很大的改进效果；如：某单位新更换了主管安全领导，对种类、数量繁多的消防设备很难短时间内搞清楚，通过消防物联网平台，就可以直观了解到本单位消防安全管理设备的分布位置、实时状态和日常管理情况，以及各系统维保公司资质、人员、全年维保计划等现状。

3.3 消防物联网关键技术

3.3.1 网络通信

智能硬件与电子产品的最大区别，就是智能硬件可以连接网络。要连接网络，就要用到网络通信模块与网络通信协议—TCP/IP。TCP/IP是一项技术的总称，主要包含TCP、UDP两种协议，位于网络通信分层模型的传输层，由操作系统管理。物联网技术中对信息的采集和传递，都是依靠这项技术实现的，可以说这是物联网最基础和最关键的环节。天津管理处的网络由外网、内网、专网三种网络组成，为物联网技术的引入提供了条件。

3.3.2 无线传感技术

无线传感技术需要无线传感网络的支持，无线传感网络也就是无线自组网，仍然属于通信领域，其中最典型的技术之一是ZigBee。它不需要用户输入用户名和密码可以直接连接到最近的自组网设备，然后让自组网设备也可以作为中间节点，让下一级设备连接。网关一般是无线自组网数据汇聚的地方。而无线自组网也不是一个单独的开发过程，需要结合单片机或嵌入式开发。

4 物联网技术在消防中应用

4.1 在防火中的应用

虽然天津管理处的建筑物中都设有感烟探测器、感温探测器、可燃气体探测器等探测设备，但是由于整个消防设备数量繁多，种类繁杂等原因往往使得火灾发生时不能有效的发挥这些消防设备的功用。将物联网技术应用在消防设备中，将会使得这种状况得到大大的改善。比如在走廊里配置的感烟探测器由火灾自动报警主机控制，在机房内的感温探测器和感烟探测器由气体灭火控制盘控制，各套系统只能通过自己的探测器传递数据，效率十分低下。如果将探测器接入物联网，那么各套系统都可以享有所有传感器探测到的数据，建筑物内多个探测器将会建立起来一个动态、立体的防火数据库，为消防人员提供了一个动态的、能够完全掌握整个建筑物消防信息的体系。当发生火灾时，消防人员通过电脑，甚至手机就能很快知道起火的位置、火势大小和传播速度，从而迅速的制定合理的灭火、疏散方案。

4.2 在灭火中的应用

在物联网技术的控制下，灭火装备将会处在一个实时的、动态的监控状态下。管理处可以将监控摄像头也接入物联网，通过消防系统可以对报警探测器附近的摄像头进行控制，寻找火灾发生的具体地点，同时更直观的了解火场实时的情况。

火灾探测器接入物联网以后，地方消防部门也可以第一时间通过网络了解到火警情况，而无需管理处人员电话报警，从而为灭火节约宝贵时间。

4.3 在水源管理中的应用

天津管理处可以将出口闸水位计和流量计接入物联网，消防系统通过水位计和流量计提供的数据可以测算出出口闸前池能够提供多少消防水量。当火灾发生时，这些将会为消防员提供及时准确的水源信息。

4.4 在消防装备中的应用

天津管理处可以在器材中植入智能芯片，芯片中包括有该器材的生产日期、使用期限、使用范围和使用方法等。当管理人员需要检查这种消防器材的时候，只需要通过终端设备对智能芯片进行扫描，芯片将自动记录巡检时间。这项措施将大大提高消防设备巡检效率，而且生成电子档案便于长期保存。

综上，引入物联网以后的天津管理处消防系统如图2所示。

图2 引入物联网后的天津管理处消防系统

5 总结

物联网技术在南水北调中线工程天津管理处的防火、灭火、水源管理和消防装备管理工作上都发挥了重要的作用，大大提高了管理处消防工作的效率。随着科学技术的发展，构建信息化社会的日趋进步，南水北调工程借助于物联网技术，结合其他先进技术，使工程消防安全朝着现代化、智能化的方向逐步完善。