基于知识图谱的智慧消防发展态势研究

■ 侯仰川 蔡少广 刘韦 张庆利 中国人民警察大学

智慧消防是一种利用AIoT、5G等核心技术，配合大数据云计算平台[1]、火警研判系统等来实现城市消防智能管理的先进解决方案，长期以来通过大量学者在该领域的探索，消防智能化水平稳步提升。鉴于我国现有消防力量与巨大人口基数存在的矛盾，与传统消防相比，智慧消防的最大优势在于能实现对灾害防控的自动化管理，通过对信息化技术的应用，实现火灾等灾害事故从被动应对向主动跟进转变，从而有效提升了消防工作效能和城市治理水平。

目前以智慧消防为主题的研究主要针对各类消防设施、前沿信息技术开发以及智能化平台构建，从整体研究态势角度出发，缺乏文献计量分析。因此，有必要对相关的文献进行梳理、归纳和分析，明确研究进展和发展趋势。本文以CiteSpace作为分析工具，对知网CNKI数据库中智慧消防相关的文献进行研究，通过对知识结构、研究热点的图谱整理，探究其研究状况及发展趋势，为我国智慧消防理论研究和产业应用发展提供理论支撑和参考。

一、研究准备

（一）数据来源

本文通过检索中国知网CNKI收录的文献，以“SU=(‘应急救援'+‘消防')*(‘智慧城市'+‘物联网'+‘智慧消防')”为检索式，检索2012—2022年期间与在应急救援或消防主题下的智慧城市、物联网、智慧消防相关的文献。为保证文献数据的可用性、精准性，对处理后文献进行整理、筛选，去除会议、报纸、年鉴、专利、标准等非学术论文，得到具有价值性的文献1643篇，并将文献导出保存。

（二）研究方法

本文使用的文献可视化工具是由陈超美教授团队开发的CiteSpace软件，该软件通过可视化方式来呈现出知识结构、一般规律和分布情况，研究交叉学科间的知识流动及融合，是目前应用广泛的知识图谱工具。因此可对某一知识领域研究的结构现状、发展规律进行可视化分析，以更加便利直观地发现领域的研究主题、研究演进路径以及知识交叉和流动性等情况，从而分析出该领域的发展状况及前沿趋势。

（三）参数设置

关键词共现图谱：时间段为2012—2022年，时间切片为1；节点类型选择Keywords关键字；阈值算法使用TopN算法，阈值设置为40；网络修剪为Pathfinder寻径网络算法，简化网络选择Pruning sliced networks修剪切片网络和 Pruning the merged network修剪合并网络。

二、智慧消防的可视分析与研究结果

（一）文献发表量分析

年度文献发文量是反映智慧消防发展的重要量化指标，是展示其发展程度的具体体现。从图1可以看出，我国近10年来在智慧消防领域的研究持续增长，发文数量总体呈上升趋势。其中，2012—2015年为萌芽雏形期，年发文量稳中有升，说明智慧消防这个概念被消防各界所关注并且逐渐受到研究者的重视。2016—2018年为该领域的探索过渡期，尤其在“十三五”期间提出智慧城市以后，基于物联网的智慧消防概念逐渐成为领域内研究热点。从2016年起以智慧消防为主题的文献发布迅猛增长，相比2016年，2017年智慧消防相关发文量增长了近49%，足以说明智慧消防概念的火热程度。随着我国消防体制改革和应急管理体系建设的逐步深入，智慧消防研究得到了研究学者的普遍重视，即使2019—2021年在新型冠状病毒席卷全球影响各行各业情况下，依旧没能阻挡智慧消防研究者的热情，该领域近三年的发文量远超过了2012—2019年的总发文量。

（二）关键词热度分析

关键词是对文章整体内容的高度凝练和集中概括，通过对文献样本进行Keywords可视化分析，得出如图2所示的关键词共现知识图谱，智慧消防领域的研究主要围绕在“物联网”方面，以及“物联网技术”在消防实际中的应用。

由图2可知，在关键词共现图谱中关键词字号与关键词频次有关，节点间连线表示关键词间的共现关系。根据对关键词分析，得出频次超过5次的共有57个关键词，其中，“智慧消防”“物联网技术”“智慧城市”“消防安全”“应急救援”“大数据”“火灾防控”等节点相对比较大，说明近十年国内消防领域研究大多与计算机信息技术结合相关。此外，“人工智能”“云平台”“传感器”“远程监控”等关键词的出现频次相对而言也不低，足以说明它们在消防领域智慧化建设中有着举足轻重的作用。

以关键词为依据，利用LLR（对数似然率算法）对关键词共现图谱进行聚类分析，TimeLine视图着重勾画各聚类发展演进的时间跨度以及聚类间关系，集中展示了时间因素对聚类中关键词的影响。将TimeLine图谱中的关键词进行文献分类，包括研究对象、领域技术、管理策略及其他方面，由于相关文献样本较多，为便于研究通过表格对关键词进行研究意义分类，见表1。

表1 2012—2022年国内“智慧消防”相关文献中关键词分类及频次

（接上表）

由图2和表1及文献研究分析得出：

第一，我国智慧消防研究对象以消防设施、电梯、重点单位、消防站、指挥中心为重点，紧密围绕研究对象进行技术研究、规划设计、标准化建设、案例分析及应用探讨。例如杨华、毛东等侧重于电梯应急处置时物联网技术研究，为消防系统接入到物联网平台提供可实现途径[2]。曹维、朱斌等对重点单位智慧消防建设及应用有较为深入的研究，探索消防重点单位三维数字化技术，实现远程监控和辅助决策应用[3]。

第二，2012—2022年国内以“智慧消防”为主题的文献中，出现频次较为集中的关键词反映了我国智慧消防领域主要的应用技术，关键词出现频次极高的领域技术有传感器、数据库、云计算、人工智能、网关、嵌入式、无线通信。付云峥、梁剑烽等主要研究智慧消防中集成典型多传感数据融合技术、图像识别技术进行火灾监控及预警响应，提高火灾识别的准确可靠性的同时，实现对火灾情况实时监控[4]。

第三，管理策略的关键词在智慧消防领域研究文献中出现频次较多，说明在切合实际社会消防风险管控的情况下，以有效防火及安全管理为研究目的，在装备管理、监督检查、应急处置、指标体系等方面进行了着重研究。丁诗懿、邸英等通过对消防业务的需求分析，探讨物联网、大数据等技术在消防监督检查工作领域的应用思路，提高了消防业务处理的效率[5]。

第四，智慧消防由于集成高新技术、先进管理方式、完善基础设施于一体，使得其领域研究方向呈现多样化，包括物联网、消防设施、虚拟现实、人工智能等。田茂亮等在智慧城市发展背景下对智慧消防建设存在的机遇与挑战进行分析，提出人防、技防、物防三者有效结合的建设战略，以期为智慧消防建设提供有价值的参考，从而提升现代智慧城市消防治理水平[6]。

（三）阶段性前沿分析

利用TimeZone图谱结合突变词探测功能，按照时间序列进行划分，使不同关键词在不同时间区间内呈现，展示所研究的主题在时间跨度上的演变规律，突变词列表中的起始年份和突变强度可以直观地展示出研究前沿之间的交互关系和演进路径。图3中突现图谱和TimeZone图谱说明了近10年间智慧消防领域的演进路径，集中反映了不同时间段智慧消防领域所研究的重点方向变化情况，对于掌握该领域的前沿发展趋势具有重要意义。

TimeZone图谱中纵向时间轴的关键词代表在该时间内首次出现，节点的大小及连线表示关键词之间共现频次的高低，在突变关键词列表中可以看出突变关键词起始年份和突变强度。由图3可知，智慧消防领域所研究的主题随着时间的推移在不断地演变，根据时间变化规律可将其划分为3个阶段。

第一阶段是2012—2013年，该阶段属于萌芽雏形期。其研究核心主要是消防信息化建设的基本技术、应用场景、发展瓶颈及未来发展前景构思等相关理论。智慧消防和物联网这两个关键词突现强度高且持续时间长，基于当时国家提出加强城市信息化建设的纲领，“智慧城市”建设理念逐渐被确立，从智慧城市建设全局出发，为使得在城市信息化建设背景下智慧城市建设具有系统性、综合性，进而探究智慧消防发展新路径。其中包含消防信息化建设、物联网技术在消防管理和应急救援中的应用探讨以及智慧消防在部分特定场景中设计等。

第二阶段是2014—2017年，该阶段属于探索过渡期。其研究核心主要是智慧消防的应用范围、管理体系、基础设施、关键技术及平台框架等方面。随着智慧城市建设及社区微型消防站建设标准相关政策发布，使得微型消防站开始成为该阶段的研究对象。信息系统、消防设施是该阶段典型的突变关键词，表明这两个方向作为智慧消防领域的基础研究持续引领发展热潮，将关键技术和实际应用进行有效连接，为实现大规模应用创造条件。智慧消防应用范围进入多样化阶段，与之相关的信息化系统得以实现，智慧消防开始受到社会广泛关注。

第三阶段是2018—2021年，该阶段属于深度融合期，其研究核心主要是智慧消防在信息化技术集成、综合管理、布局规划及设计中的合理应用。随着科技革命深入发展，大数据、AIoT、5G、NB-IoT等技术将成为智慧消防的技术核心，集成各类前沿技术，优化技术应用结构，使得智慧消防在实际应用过程中更加准确、可靠。消防系统、消防救援是该阶段比较突出的主题关键词，说明智慧消防建设逐渐综合化、系统化。在智慧城市建设依托下，智慧消防从政策、技术、设施等方面均趋于成熟。

三、结语

随着双循环格局和新发展理念的逐步深入，我国智慧消防研究在经历萌芽雏形期、探索过渡期、深度融合期3个阶段后，该领域在基础理论、关键技术及应用范围取得突破性进展。从文献产量角度，我国近10年来在智慧消防领域研究日益增长，发文数量总体呈上升趋势，且由于目前消防行业对新技术的需求日益增强，智慧消防建设在未来会逐渐成为消防领域的主流和出风口，在未来文献产出量依然会呈现增长趋势。从学科研究角度看，由于研究机构及学者特征鲜明，导致学科视角比较单一，理论基础比较局限，研究深度有限，随着智慧消防多元发展，只有进行学科的交叉融合才能进一步拓展研究的理论视野。从研究热点和发展趋势上看，以现代信息技术、移动通信技术及计算机软件多元结合的应用将是智慧消防建设未来的研究热点。

在大应急背景下，如何实现将消防信息化、系统化向智能化转变成为近阶段发展目标。从近十年国内学者对于智慧消防的大量文献研究推测出以下几个发展态势：第一，感知层的监测精度研究；第二，高精准的预警及评估算法探索；第三，安全管理始终是核心，如何为消防安全管理“智慧化”提供可用途径。