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基于物聯網技術的校園智慧消防管理平臺
更新時間：2022-10-17點擊次數：962次
基于物聯網技術的校園智慧消防管理平臺
任運業
(江蘇安科瑞微電網研究院有限公司，江蘇江陰 204400)
摘要：近年來校園火災時有發生，給家庭、學校帶來重大損失，傳統消防工作模式體現出很大的弊端。論文設計了基于物聯網的學校智慧消防管理平臺，旨在做好校園消防工作，建立一個和諧安全的校園環境。將學校分散的煙感、消防水、電氣火災探測器、攝像頭等各類傳感器接入連接網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，實現消防設施運行及監管的“自動化"、“智能化"、“系統化 "、“精細化"，同時方便多平臺間信息共享，保證校園消防工作的實時性、高效性。
關鍵詞：智慧消防；物聯網技術；校園安全；火災事故
一、背景
近年來，校園火災頻頻發生：山東煙臺大學兩人燒傷、東北師范大學500學生被困、中國傳媒大學1學生被困、俄羅斯人民友誼大學41名外國留學生死亡200人受傷、中國地質大學（武漢）宿舍起火，幸無人傷亡......這一起起校園火災都給學生家庭、學校以及國家帶來了重大損失。校園是學生學習與生活的環境，人群高度密集，因此消防工作需要擺在校園安全工作的重要位置。傳統的消防工作模式無法很好地排除校園火災隱患，存在不少弊端，因此建設校園智慧消防的任務刻不容緩。
在物聯網、人工智能、大數據、云計算等新一代技術蓬勃發展的時代背景之下，智慧消防能夠使校園消防工作更加智能、高效，通過綜合利用物聯網、大數據、云計算、移動互聯網、地理信息系統等技術，應用無線傳感、火警預判等技術實現消防工作的及時、快速、高效，為師生營造一個安全穩定的校園環境。
二、校園消防管理存在的問題
目前國內高校均按照消防的要求安裝了諸多消防監控設備，如消防水滅火系統、煙感探測器、電氣火災監控報警系統等諸多設備。由于設備老化會引發系統的失靈，因此除了加強對消防設備的日常維護保養，消防管理部門定期的消防檢查，更有效的解決方式是實現對這些設備實時的網絡監測，但是目前還難以實現。
（1）目前高校已有的消防監控管理系統之間不能有效地進行整合，與高校建筑內部的其他系統，如門禁系統、電梯系統、廣播系統等不能形成聯動機制，不能有效打通各個系統之間的數據壁壘。
（2）目前已有的消防設備數據信息大多是單一的設備臺帳數據信息，且存在數據老化和格式不統一的問題，難以發揮日常消防設備數據的二次挖掘分析作用。
（3）現有消防設備上的軟件系統大多是C/S架構，系統的開放性與數據信息的共享性弱，難以實現消防業務數據的“互聯網+"的多部門應用，一旦失火，火災現場周邊的建筑數據信息、消防水數據信息等內容都無法馬上獲取，影響了總體火災救援的效率。
三、校園智慧消防管理平臺的整體設計
3.1 系統結構
安科瑞智慧消防管理云平臺采用“感、傳、知、用"等物聯網技術手段，綜合利用 RFID、無線傳感、云計算、大數據等技術，通過互聯網、無線通信網、專網等通信網絡，對消防設施、器材、人員等狀態進行智能化感知、識別、定位與跟蹤，實現實時、動態、互動、融合的消防信息采集、傳遞和處理，通過信息處理、數據挖掘和態勢分析，為防火監督管理和滅火救援提供信息支撐，提高社會化消防監督與管理水平，增強消防滅火救援能力。
3.2系統架構
智慧消防管理云平臺的系統網絡結構采用分層分布式的結構，系統包括：傳感器層、IaaS層、PaaS層和SaaS層。系統網絡結構如下圖所示。
傳感器層包括了智慧消防和傳統消防系統的所有設備，是整個系統的底層，也是構建該智慧消防管理云平臺必要的基本組成元素，主要有智慧用電探測器、攝像頭、燃氣探測器、應急照明和疏散指示主機、防火門主機、消防設備電源主機、電氣火災主機、火災報警主機等設備。
IaaS層負責對所有傳感器進行集中抄表和數據緩存，存儲所有的設備點位信息、探測器監測數據、火災報警信息、視頻信息和設備運行狀態數據，采用的數據庫有MySQL、MongoDB、Redis。
PaaS層是對IaaS層數據的整合和分析，主要分為業務管理和、數據分析與決策輔助。業務部分有火災報警子系統、應急照明與疏散指示子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、消防設備管理子系統、防火門子系統、消防設備電源子系統、視頻監控子系統等。
3.3、系統功能
（1）首頁
主要展示的內容有：項目概況、設備狀態、探測器分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成3D建筑模型。
（2）消防子系統
智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統、電氣火災子系統、火災報警子系統、消防水子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統、消防設備管理子系統和視頻監控子系統等。
① 智慧用電子系統
可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。
② 消防水子系統
可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監控消防水管網的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，系統也能實時地發出警報，能讓相關人員及時維修維護，保障消防隱患。在水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動狀態信息；在主管網安裝壓力傳感器，實時采集主管網實時壓力信息；在各閥門處安裝傳感器，實時采集閥門開閉狀態信息；在屋頂水箱安裝感知器，實時采集水箱水量信息；在末端試水裝置安裝壓力傳感器，實時采集末端實時壓力信息。系統通過分析數據信息、調取現場視頻等多種方式，快速發現異常及故障，很好得減少消防水現場檢查次數、降低工作強度、提高工作效率，保障消防水系統在火災發生時發揮作用。
③ 消防設備電源子系統
實時監控消防系統各個部件（如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，并對各個部件電源產生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障告警提示。可長期記錄電壓電流運行參數，自動對消防電源一段時間的運行狀態進行分析，對可能產出問題的隱患進行警示。
④ 防火門子系統
通過與門禁報警、視頻識別的關聯，實時監控消防通道、出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態及保障火警救援，保證消防生命通道的正常通行，從而保障居民的生活、工作環境。
⑤ 應急照明與疏散指示子系統
可實現對各個應急燈具的實時監控和控制，當發生火災時，可準確的給出正確的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線，指引正確的逃生方向。
⑥ 視頻監控子系統
數據服務器收到感應端各子系統告警信息后，可調出告警位置關聯的監控攝像頭圖像，查看報警現場視頻輔助進行火情確認。實現火災報警子系統、消防水子系統、電氣火災子系統、防排煙子系統、消防設備電源子系統、防火門子系統和視頻監控子系統的結合，實現了報警點和監控點的聯動。
⑦ 消防設備管理子系統
能夠將每個建筑、項目節點的所有消防設備和資產納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯動GIS調度子系統進行調度。
⑧ 火災報警子系統
在傳統的火災報警主機上加裝帶有CCCF認證的信息傳輸裝置，連接到智慧消防平臺，實現狀態信息上報，事件上報和告警信息上報，通過短信、語音外呼、APP推送、釘釘推動、微信小程序推送、微信公眾號推送等到達責任人，實現傳統火報主機聯網。
（3）隱患管理
隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發、隱患處理和隱患分析四個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的隱患信息，并進行派發和處理操作，且對所有隱患進行統計分析。
（4）能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環比、能耗報表、電能報表和復費率報表等六個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統計、同環比和報表。
（5）運維管理
運維管理功能包括設備巡檢、巡檢軌跡、消防培訓、消防考試、通訊狀態等。設備巡檢采用NFC射頻卡標簽，手機掃描標簽進行巡檢工作，系統可查看當前巡檢/巡查計劃以及巡檢巡查計劃的完成情況，系統也可以自動記錄巡檢人員的巡檢軌跡，代替了傳統紙質檢查記錄，改變了傳統巡查不到位、巡檢記錄不真實的現狀。
四、典型硬件
五、總結
時代發展催生技術變革，新的技術又促進時代發展。以物聯網、大數據、云計算等為主要技術的智慧消防系統平臺因其智能化、信息化、高效化的特點將在消防領域發揮出很大的作用。當然，其應用場景不只局限于校園，還可以擴展到社區、商場、寫字樓等其他人群密集區域。
參 考 文 獻
[1]. 胡劍飛, 丁寧.物聯網技術在智慧消防中的應用研究[J]. 電子世界, 2019, (2). 194-196.
[2]. 王偉麗, 郭歌. 建筑物電氣火災一體化智慧消防系統設計[J]. 消防科學與技術, 2019,38(11).1570-1572.
[3]. 幸雪初.物聯網技術在電氣防火中的應用[J].消防科學與技術,2018,(9).1287-1289.
[4]. 張月，惠晨晨，鄒圣新，陳豐照,等.基于SignalR-IoT技術的校園智慧消防平臺系統設計研究[J].電腦知識與技術,2019,15(28). 117-119.
作者簡介
任運業，男，江蘇安科瑞微電網研究院有限公司，從事電氣相關物聯網系統研發工作。
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