核电厂智慧消防管理系统应用研究

刘阔，王志远，罗垚，刘宏博

摘要：核安全在国家公共安全领域具有举足轻重的地位，消防安全作为核安全的重要组成部分，在国家数字化转型战略和消防安全事故频发的背景下，利用数字化技术实现传统消防向现代消防转型，既具备紧迫性也具备必要性。本文旨在探究利用物联网、大数据、人工智能、应急通信等技术构建核电厂智慧消防管理框架，提升核电厂消防风险预判、大数据分析、智能化救援综合能力。

关键词：智慧消防；大数据；物联网

随着大数据、物联网、人工智能等技术的不断发展与迭代，为核电厂消防安全管理实现实时化、数字化、智能化提供技术可能性，通过核电厂智慧消防系统性规划与建设，可有效提升国内核电行业物联设备感知能力、大数据风险评估能力、灭火救援辅助决策能力、消防训练科学性，最终提升核电消防管理综合能力。

一、核电厂智慧消防数字化转型的意义

（一）核电厂智慧消防数字化转型的重要性

在国家全面推进“智慧消防”建设背景下，全面提高消防管理智能化水平已成为消防行业改革与发展的重要方向。核电厂消防系统建设时间早、数字化水平低，信息资源分散，技术换代策略保守。在运核电厂消防管理普遍存在信息化、数字化、智能化水平低，在建核电厂普遍面临数字化消防重视不足、设计滞后的现实困境。

（二）核电厂智慧消防数字化转型的必要性

随着信息技术发展和社会进步，传统消防技术手段已经无法满足核电厂现代消防安全管理的现实需求，中国核电行业智慧消防建设迫切需要跟上数字化转型浪潮，亟待开展顶层设计规划与系统性建设验证。

二、核电厂智慧消防建设面临的难点

（一）设备物联水平低

因核电厂建设周期长、技术路线相对保守，在运核电厂消防系统建设与投用时间普遍早于物联网技术大规模普及期，导致核电厂消防设备物联水平普遍较低，无法满足智慧消防建设需要，如设备缺乏足够的传感器和数據收集装置，无法实时传输消防设施状态信息[1]。

（二）信息资源分散孤立

由于缺乏统一的信息资源规划，导致各类消防设备与管理系统信息资源分散，无法有效融合，不利于综合利用信息资源。同时，各类消防设备与消防系统涉及的数据标准、数据格式不统一，形成数据孤岛与信息壁垒，导致消防风险管理无法进行有效的大数据分析与准确的风险评价[2]。

（三）火警处置智能化落后

智能化接处警和火场态势感知需要借助先进的物联网技术和人工智能算法来实现。因核电厂接处警频率低、重要性认识不足、技术投入不高等因素，导致其接处警能力普遍落后于城市消防接警中心的基本水平，缺少辅助侦察设备、可视化通信技术，导致无法实时、动态、高效感知火场态势，无法进行科学、高效、可靠的指挥与决策[3]。

三、核电厂智慧消防总体架构

通过系统性规划核电厂智慧消防管理平台架构，从消防态势感知、消防大数据挖掘与应用、消防智能救援指挥、消防队站智慧管理等四大方面开展建设，借助数字化技术实现防火、灭火有效融合，提升核电厂风险预判与科学救援能力[4]。

四、核电厂智慧消防建设的探索与应用

（一）构建消防物联网管理子系统

在传统火灾自动报警系统的基础上，辅助增设消防物联网监测设备，通过实时监测和采集消防设施、设备、器材等状态信息，基于完整的数据图谱在线感知消防安全状况。结合历史数据和实时数据存储、分析和处理物联网类数据，对消防安全趋势进行预测和预警，为消防安全管理提供更加科学和精准的决策支持。

传统消防设备与物联网设备融合，具有建设工期长、施工复杂度高、信息兼容性差、设备用电施工难等特点，主要涉及消防给水、消火栓系统、火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、机械防烟排烟系统、电气火灾预警系统、其他系统（应急照明与疏散指示、广播、防火分隔设施、消防电梯、消防电话等）。

新兴消防物联网设备具有功耗低、待机长、自供电等特点，常见设备为防火门无线监控系统、工业摄像智能AI识别（烟气、火焰）、独立式无线感烟探测系统、火灾图像识别系统、可燃及危险气体无线监测预警、灭火器智能信标、消防阀门井浸湿检测、监火机器人等技术[5]。

（二）构建消防大数据监管子系统

实现不同系统、不同层级消防信息数据的统筹融合与集中分析。通过消防大数据模型进行消防安全风险动态分析与评估，实现消防安全管理数据可视化、结构化，提升消防安全管理效能。

1.平台互联、统筹融合

利用数据中台互联、系统接口对接、RPA技术等方式，实现“消防设计数据、消防生产数据（维修管理/定期试验/隔离管理等）、消防管理数据（动火证、火灾载荷、防火屏障、消防通道、消防隐患等）、消防监测数据（消防物联网数据）”统筹融合，打破系统孤立与数据壁垒，建立消防监管数据湖，为消防风险评估奠定基础。

2.动态分析、风险预判

动态收集更新消防监管数据湖，如消防缺陷、消防异常、气象信息、工作计划、消防票证、火险事件、消防演习等信息，建立消防大数据分析模型，深入挖掘和分析各项消防监管数据，识别出潜在的安全风险和隐患，为消防安全管理与风险趋势预判提供科学决策支持。

3.科学决策、精准干预

通过消防风险趋势分析与预判，为消防管理科学化、火灾风险干预提供有效决策依据[6]，指引消防管理人员及时采取应对措施，有效提升消防安全治理效能，降低火灾发生概率。

（三）构建消防智能救援指挥子系统

利用大数据、信息集成、即时通信等技术，实现火灾救援从“离线状态”到“在线状态”的数字化转型，辅助主控室操纵员、消防指挥人员快速准确识别火情信息，迅速做出判断与响应，促进核电厂火警响应流程的自动化和智能化管理。

1.早期预警与智能接警

实现消防探测系统与视频监控设备联动，借助智能传感器、AI图像识别等技术辅助收集火灾初期信息，如火源位置、火势大小、烟雾浓度等，缩短火灾早期探测与确认时间，早预判、早发现、早扑救，提升灭火成功率。建设核电智能接警系统，实现接警语音拾取、警情要素自动提取、自动生成警情单、自动关联消防行动卡、自动分发涉及人员，实现智能化模块调度，为高效指挥提供及时、有效、互动的灾情实时信息，缩短警情传递时间，提升接警处置效率。

2.火场态势全方位感知

通过采用先进的技术手段和装备，实现消防救援的天地立体感知，为应对火场突发情况、补充侦察与救援提供重要的辅助决策支持和保障[7]，如利用消防救援机器人、无人机、机器狗、即时通信设备、人员生命体征监测等新式装备。通过智慧消防系统数据融合优势，实现对火场环境信息的可视化、实时化感知，如周边情况（道路情况、救援场地、疏散通道等）、气象预测数据、设备断电情况、消防系统启动情况、火灾载荷分布情况、消防设备位置及状态、消防战斗员定位、环境辐射剂量率等。

3.数智化消防预案与指挥决策

核电火灾事故场景、现场环境、应急响应等因素基本固定，有利于降低数字化灭火预案的开发难度，提升数字化灭火预案的针对性、操作性，辅助利用数字仿真、三维动态和模型处理等前沿技术，接入移动式消防救援指挥电脑，实现人员、装备、资源协同调配与远程指导，实现消防指挥可视化、移动化，提升灭火救援指挥效能。

（四）构建消防队站智慧管理子系统

以智能化、网络化、互动化、协同化和融合化为导向，开展消防队站管理系统建设。通过物联网技术，结合传感器，实现消防队站要素数字化、训练智能化、装备信息化、信息资源网络化、日常管理可视化。同时，全面数字化管理消防队的人、车、物，提升应急反应速度，为消防救援提供现代管理支持。在此基础上，可视化态势、战备秩序管理、训练秩序管理、工作秩序管理以及大屏集中展示等方面得以有效实施[8]。

五、核电厂智慧消防建设的创新应用

（一）数据融合模式下的消防管理中枢

在数据融合模式下，核电厂智慧消防管理中枢具有显著优势。这一创新应用将不同来源的消防数据进行有效整合，包括机组运行数据、人员定位信息、火灾报警信号、消防管理数据等，使各类数据相互补充，形成全方位多角度的消防监管数据湖。数据融合模式下的消防管理中枢的核心价值在于通过数据挖掘和分析技术，深入揭示潜在的火灾风险，实现火灾预防智能化。通过对海量数据的分析，该中枢能够预测火灾风险趋势，指导消防管理人员及时进行干预与介入，将潜在火灾隐患消灭在萌芽状态。此外，数据融合下的消防管理中枢还具有实时监控功能，能准确跟踪核电厂各区域的消防情况，一旦出现异常数据，立即启动预警机制，将火灾风险降至最低。

（二）大数据驱动下的消防风险评估与预测

在大数据驱动下，实现消防风险评估与预测的创新应用。大数據技术对海量消防数据进行采集、分析和挖掘，揭示数据中隐藏的火灾风险和趋势，为预防和应对火灾提供科学依据。首先，大数据驱动下的消防风险评估能够根据历史数据和实时监测数据，对核电厂各区域的火灾风险进行量化评估，使管理人员能够全面、准确了解核消防安全状态。其次，通过数据挖掘和机器学习技术，消防风险评估能够预测核电厂消防安全状态的发展趋势，提前采取措施进行干预和防范[9]。

（三）数字化应用下的灭火指挥辅助决策

在数字化应用背景下，核电厂智慧消防灭火指挥辅助决策系统发挥着重要作用。该系统通过数字化技术，实现了对火灾现场的实时监控、数据分析和决策支持，为灭火指挥提供更加科学、高效的辅助手段。灭火指挥辅助决策系统通过视频监控、传感器、机器狗、无人机、消防单兵视频通信等设备，实时获取火灾现场的图像和数据信息，为指挥人员提供全面的现场情况。同时，系统通过消防设计基础信息进行数据分析和处理，对火灾蔓延趋势、火势大小等进行评估和预测，为制定灭火方案提供科学依据。智慧消防系统集成多种灭火方案和战术模型，根据现场情况和火势发展，自动生成和优化灭火方案，为指挥人员提供多种战术选择。

结语

中国核电行业智慧消防建设尚处于探索期，迫切需要在消防态势感知、消防大数据挖掘与应用、消防智能救援指挥、消防队站智慧管理等方面提升消防安全管理效能，通过系统性规划与建设“防消一体”的核电厂智慧消防管理系统，不断探索迭代物联网、大数据、应急通信、人工智能、虚拟现实在内的新兴技术，可为提升核电厂消防安全管理与应急响应能力奠定坚实基础。

参考文献

[1]彭艳红.利用智慧消防提升消防设备安全监督工作的探讨[J].中国设备工程，2023（17）：30-32.

[2]卢忠华.智慧消防在核电厂的应用[J].电工技术，2022（06）：47-49.

[3]徐望超.智慧消防在核电厂消防工作中的应用研究[J].科技创新导报，2020，17（13）：48-49+52.

[4]王欢赛.基于物联网技术的智慧消防建设[J].今日消防，2023，8（05）：55-57.

[5]曾晶，韩慧君.基于大数据、物联网和3S技术的智慧消防管理系统设计[J]. 信息与电脑（理论版），2023，35（07）：177-180.

[6]孟令鸿，张云鹏，汪洋，等.基于NB-IoT技术的智能化消防系统的建设与应用[J].建筑施工，2023，45（02）：371-374+378.

[7]唐俊杰，李晓峰，司田煜.综合性多层级智慧消防监管平台建设研究[J].消防界（电子版），2023，9（03）：1-3.

[8]周明珠，王圣贤，王金刚，等.智慧消防系统在铝用炭素生产火灾防控中的应用[J].中国高新科技，2023（02）：155-157.

[9]史卿.智慧消防管理系统在消防监督工作中的应用研究[J].今日消防，2022，7（11）：57-59.