智慧消防物聯(lián)網(wǎng)-智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-智慧消防平臺(tái)
伴隨物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、新一代寬帶網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)的快速發(fā)展和深入應(yīng)用，城市信息化也將向著智慧化方向發(fā)展，這就給智慧消防系統(tǒng)的建設(shè)帶來了機(jī)遇，也加快了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程。
智能消防物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提高了現(xiàn)代建筑的安全性，提高了消防系統(tǒng)的有效性，解決了消防單位監(jiān)管困難、系統(tǒng)管理疏于等問題，使消防設(shè)備真正發(fā)揮探測(cè)、撲救功能，改善了消防設(shè)施管理與監(jiān)督服務(wù)，提升單位自身的消防管理水平。當(dāng)前，在北京、上海、深圳、天津、南京等地已開始建設(shè)智慧消防物聯(lián)網(wǎng)，并取得了良好的應(yīng)用效果，同時(shí)，由于消防管理部門對(duì)消防信息化建設(shè)的重視，我國(guó)其他城市也在大力推廣，消防工作正面臨著從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理向遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)的轉(zhuǎn)變。
一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
智能消防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的典型4層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層4層結(jié)構(gòu)。四層構(gòu)架與人體結(jié)構(gòu)相似，知覺層的主要作用是進(jìn)行信息收集和識(shí)別，相當(dāng)于五官和皮膚等對(duì)外界的感知。網(wǎng)路層次將資訊傳送，相當(dāng)于神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)傳送資訊。資料層的主要功能是儲(chǔ)存和處理信息，就像大腦儲(chǔ)存和處理記憶一樣。應(yīng)用層是將處理過的信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，需要結(jié)合具體要求，相當(dāng)于肢體對(duì)信息的具體執(zhí)行。根據(jù)不同行業(yè)的需求，不同的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所需采集的信息以及所實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能也各不相同，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要采集與消防有關(guān)的數(shù)據(jù)，如聯(lián)網(wǎng)單位的消防設(shè)備狀態(tài)信息、視頻信息、市政消防栓狀態(tài)信息等，實(shí)現(xiàn)與聯(lián)網(wǎng)單位的消防安全相關(guān)應(yīng)用，如消防監(jiān)控等。構(gòu)建了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)四層體系結(jié)構(gòu)之后，還需要構(gòu)建相應(yīng)的保障體系，如建設(shè)管理體系、安全保障體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等，每一個(gè)體系的建立都是為了保證智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正常安全運(yùn)行。圖1顯示了智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
1.感知層
感知層是數(shù)據(jù)的主要來源，它通過移動(dòng)終端、攝像機(jī)、二維碼和NFC標(biāo)簽，以及各種傳感器和其他設(shè)備來獲取實(shí)體空間的信息，并利用圖片識(shí)別、關(guān)鍵字抓取和快速檢索等技術(shù)來構(gòu)建虛擬城市泛在知覺網(wǎng)絡(luò)。
傳感設(shè)備和用于信息采集的傳感網(wǎng)關(guān)都屬于感應(yīng)層。該系統(tǒng)的感測(cè)設(shè)備主要有攝像機(jī)、水位傳感器、水壓傳感器、電流互感器、門式開關(guān)傳感器等，可采集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻、消防水箱水位、管網(wǎng)中的水壓、消防電力、門式開關(guān)等信息。由于各單元存在不同的危險(xiǎn)隱患，需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如儲(chǔ)存易燃易爆氣體的單元需要在易燃?xì)怏w儲(chǔ)罐和管道上增加壓力傳感器和氣體泄漏檢測(cè)器。表1顯示了需要訪問的主要傳感器設(shè)備。
對(duì)單位現(xiàn)有的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)信息，DCS控制系統(tǒng)等可以將數(shù)據(jù)直接接入智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單位消防設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集。
1.2.傳輸層
整體而言，可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)層為層次化拓?fù)洌袦y(cè)信號(hào)由最下層的接入網(wǎng)接入，中間的傳輸網(wǎng)傳送，最后的核心網(wǎng)接入。
由于各種傳感器和信息采集設(shè)備的通信方式不同，主要有ZigBee,WiFi,RFID，藍(lán)牙，有線，3G,4G等，接入網(wǎng)中的傳輸協(xié)議非常豐富。以3G/4G等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為主，GPRS、專網(wǎng)、寬帶等通信方式為輔，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和路由。核心網(wǎng)的功能主要是提供用戶連接，對(duì)用戶進(jìn)行管理，完成對(duì)業(yè)務(wù)的承載，作為承載網(wǎng)絡(luò)向外部網(wǎng)絡(luò)提供接口。
1.3.數(shù)據(jù)事務(wù)層
通過對(duì)感知層收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、清洗、存儲(chǔ)、深度挖掘和分析，數(shù)據(jù)服務(wù)層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析等業(yè)務(wù)，并形成了有價(jià)值凝聚的深度數(shù)據(jù)和主題數(shù)據(jù)，服務(wù)層提供了分析模型等通用服務(wù)，一方面可以不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化自身的數(shù)據(jù)支持，另一方面可以為上層應(yīng)用調(diào)用提供服務(wù)支持。
以下是數(shù)據(jù)服務(wù)層提供的主要服務(wù)。
資料的預(yù)處理，包括資料的清理、修補(bǔ)及資料的融合服務(wù)。“數(shù)據(jù)清洗”就是對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估，對(duì)空白數(shù)據(jù)、冗余數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的融合，消除冗余信息，根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)修補(bǔ)策略，對(duì)空缺數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)修補(bǔ);“數(shù)據(jù)融合”就是對(duì)各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行深度融合，消除冗余信息，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并提供模糊檢索支持。
存儲(chǔ)器計(jì)算管理包括分布式異構(gòu)存儲(chǔ)器管理和動(dòng)態(tài)計(jì)算資源管理。分布異構(gòu)存儲(chǔ)管理構(gòu)建了分布式SQL,non-SQL，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)類信息的存儲(chǔ)和管理。通過虛擬化，動(dòng)態(tài)計(jì)算資源管理構(gòu)建統(tǒng)一的計(jì)算資源池，并對(duì)計(jì)算請(qǐng)求進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配管理。
資料分析包括火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)督工作指導(dǎo)和火災(zāi)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)三個(gè)方面，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是通過多維特征參數(shù)來確定火災(zāi)發(fā)生和災(zāi)害的區(qū)域分布和指值。監(jiān)管工作指導(dǎo)方針是針對(duì)施工單位，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分計(jì)算模型，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并進(jìn)行排序，根據(jù)排序結(jié)果合理安排監(jiān)管工作的人力、物力。防火態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)是將歷史火災(zāi)參數(shù)、建筑物特征參數(shù)、地理位置、氣象條件等相關(guān)因素結(jié)合起來，總結(jié)歷史規(guī)律，預(yù)測(cè)發(fā)展態(tài)勢(shì)。
1.4應(yīng)用層
應(yīng)用層是系統(tǒng)和用戶之間的交互層，它以底層的數(shù)據(jù)和服務(wù)支持為基礎(chǔ)，提供多種功能的應(yīng)用程序，協(xié)同形成平臺(tái)能力。根據(jù)用戶角色的不同需求，應(yīng)用層開發(fā)不同的應(yīng)用平臺(tái)，平臺(tái)之間可以進(jìn)行信息交互，從而達(dá)到協(xié)調(diào)、互動(dòng)的目的。通過手機(jī)APP端、網(wǎng)絡(luò)端等多種形式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的顯示。
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)按用戶層次分為三大類：消防主管部門應(yīng)用平臺(tái)、消防用戶單元應(yīng)用平臺(tái)和消防維保單位應(yīng)用平臺(tái)。
1.5保障制度
智能消防系統(tǒng)保障體系主要包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系和管理體系。標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范體系指導(dǎo)和規(guī)范了整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)，保證了智慧消防系統(tǒng)的開放性、靈活性和可擴(kuò)展性;安全保障體系保證了基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵信息和系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠;安全保障體系的建設(shè)主要包括物理安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全4點(diǎn);管理保障體系保證了智慧消防系統(tǒng)的順利推進(jìn)和運(yùn)行，管理內(nèi)容主要包括：運(yùn)行管理、操作管理、用戶管理3個(gè)方面。
二、系統(tǒng)功能應(yīng)用
智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)打破了各單位消防系統(tǒng)之間孤立封閉的局面，除了將單位消防監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)中之外，還將消防監(jiān)督部門和維保單位所需的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)單位消防安全的全方位保障，針對(duì)不同用戶開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用平臺(tái)，設(shè)定不同的用戶角色和權(quán)限，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的功能應(yīng)用。通過使用智能消防系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的用戶單位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本單位消防安全狀況的全面掌握，并能及時(shí)上傳隱患信息，一旦發(fā)生火災(zāi)能迅速上報(bào)。通過對(duì)聯(lián)網(wǎng)單位的遠(yuǎn)程監(jiān)控、對(duì)火災(zāi)隱患的監(jiān)督整改，以及對(duì)單位火災(zāi)報(bào)警的快速響應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單位的滅火救援決策的指導(dǎo)。維修單位可以實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)施故障的有效處理。
開發(fā)和實(shí)施智慧消防平臺(tái)，是對(duì)消防設(shè)施管理和監(jiān)督服務(wù)的重要改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了用戶單位、消防主管部門、維保單位之間的有效聯(lián)動(dòng)，是提高單位自身消防管理水平的有力措施，比傳統(tǒng)的消防工作模式有明顯的優(yōu)勢(shì)。
