基于信息化技術(shù)的建筑消防設(shè)施智能維保管理系統(tǒng)

趙梓先

摘? 要：該文在對(duì)消防設(shè)施基礎(chǔ)維護(hù)保養(yǎng)現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際給出了融合物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和進(jìn)場(chǎng)通信等先進(jìn)智能技術(shù)的數(shù)字化消防設(shè)施維保方法。并配合相關(guān)的人防物防手段，有效提升了建筑物消防設(shè)施管理的智能化水平，并提升維保管理系統(tǒng)的完備程度。著重從消防設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、CPS技術(shù)的應(yīng)用角度出發(fā)，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)和關(guān)聯(lián)消防維保人員的工作主要流程進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)信息化消防設(shè)施維保的具體應(yīng)用方式和注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：消防設(shè)施;智能維保;CPS技術(shù);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP315? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

每座建筑物在設(shè)計(jì)和施工建造階段都需要為消防安全工程提前制定好方案。其中的消防設(shè)施的類型規(guī)格、分布位置、作用范圍都要在建筑物消防安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況而設(shè)定。建筑物投入使用后的消防設(shè)施維保工作需要按照既定流程有序開展，然而受到相應(yīng)操作專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)維保人員的責(zé)任心、綜合能力、工作成本要求較高等因素的影響，在維保推進(jìn)過程中經(jīng)常遇到各種阻礙。從渠道上來看，僅依靠社會(huì)力量和市場(chǎng)化環(huán)境難以有效優(yōu)化消防設(shè)施的維保效果。所有設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)管和系統(tǒng)化維護(hù)都需要依賴更全面的監(jiān)督警力[1]。

1 信息化技術(shù)在建筑消防設(shè)施智能維保中的應(yīng)用形式

1.1 利用信息傳輸載體遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警主機(jī)狀態(tài)

通過應(yīng)用成本更低、傳輸效率更高的遠(yuǎn)程信息化監(jiān)控方式，能夠?qū)崿F(xiàn)以信息技術(shù)為載體的新型火災(zāi)技術(shù)防控體系。相關(guān)系統(tǒng)和裝置的使用，構(gòu)建了以火災(zāi)報(bào)警控制器為中心的全時(shí)段全覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)，通過傳感器的數(shù)字信號(hào)收集實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施終端的狀態(tài)監(jiān)控，周期性地將設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送至城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。這種大幅提高消防設(shè)施維保工作效率的方式，在信息化的系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上，完全脫離了電腦的性能限制，將消防設(shè)施作為新的信息終端，以端到端的方式建立物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，讓火災(zāi)報(bào)警信息在智能手機(jī)等終端也可實(shí)時(shí)查詢。

1.2 智能標(biāo)簽革新維保工作形式

基于近場(chǎng)通信技術(shù)NFC的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以讓維保員和巡檢員在分散的消防設(shè)施上進(jìn)行定點(diǎn)數(shù)據(jù)交換。通過身份ID的識(shí)別，將設(shè)施與日常的維保工作及對(duì)應(yīng)的責(zé)任人關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)而提升人防和消防維保的智能化水平[2]。

2 建筑消防設(shè)施智能維保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)路線

CPS （Cyber-Physical Systems）又稱信息物理系統(tǒng)，是在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合3C（Computation、Communication、Control）技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)，實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互，以此來增加新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬信息世界和現(xiàn)實(shí)物理世界交互與協(xié)同的智能系統(tǒng)。利用CPS技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的組合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以構(gòu)建全時(shí)段監(jiān)控的消防設(shè)施在線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)控消防設(shè)施的主要運(yùn)行指標(biāo)，并通過大數(shù)據(jù)分析判斷比對(duì)其運(yùn)行狀況，還可以推斷出故障發(fā)生的概率和大致時(shí)段，提前做出預(yù)警。根據(jù)建筑消防設(shè)施的維保需求，結(jié)合CPS技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，宜采用Linux平臺(tái)搭建模塊化的消防設(shè)施管理系統(tǒng)，并按照用戶類型設(shè)置不同等級(jí)的用戶權(quán)限。功能方面，智能維保系統(tǒng)需配備多終端結(jié)構(gòu)，通過電腦、手機(jī)、大屏幕等用戶交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警控制器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。各子系統(tǒng)內(nèi)配備多類型傳感器，同步監(jiān)測(cè)水壓、溫濕度、開關(guān)量等設(shè)備物理量。另一方面，用戶可接入互聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)施管理平臺(tái)，經(jīng)智能手機(jī)等終端實(shí)時(shí)查看火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)自動(dòng)生成的報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)圖表判斷設(shè)施狀態(tài)及變化趨勢(shì)。在該系統(tǒng)中也可以充分體現(xiàn)消防維保人員的工作詳情，將傳統(tǒng)的行為監(jiān)測(cè)拓展至?xí)r間、位置、人員、事項(xiàng)的四維結(jié)構(gòu)。結(jié)合維保人員巡檢時(shí)的NFC近場(chǎng)通信記錄和室內(nèi)定位數(shù)據(jù)，杜絕設(shè)施漏檢或人為造假等問題發(fā)生[3]。

3 消防設(shè)施智能維保管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)

根據(jù)CPS技術(shù)的作用原理，可將消防設(shè)施智能維保管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層級(jí)設(shè)定為4層，即物理感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和用戶應(yīng)用層。更加具體的CPS體系結(jié)構(gòu)與功能屬性如圖1所示。

3.1 物理感知層

物理感知層主要通過多傳感器組網(wǎng)的方式對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的各類消防設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)層級(jí)，物理感知層即CPSU一般都配備傳感器、控制器和執(zhí)行器。可以打通不同類型消防設(shè)施之間的數(shù)據(jù)傳輸交互通道。并與網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)服務(wù)層構(gòu)成硬件設(shè)備端的數(shù)據(jù)采集與分析中心，將硬件數(shù)據(jù)匯集至大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行集中處理[4]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信層

網(wǎng)絡(luò)通信層集成了支持無線傳輸和互聯(lián)網(wǎng)融合的上傳下載功能模塊?；贑PSU和數(shù)據(jù)服務(wù)層實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，可選用的無線網(wǎng)絡(luò)通信方式包含WSN、ZigBee、3G、4G、5G、Wi-Fi等，具有良好的技術(shù)適配性。另外，其與數(shù)據(jù)服務(wù)層和應(yīng)用層之間可通過計(jì)算單元、存儲(chǔ)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，經(jīng)由有線連接的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)內(nèi)置的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊具有良好的獨(dú)立性，可使用常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)通信卡或移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的5G/4G/3G制式，穩(wěn)定高效地傳輸來自消防設(shè)施的數(shù)字信號(hào)和多媒體信息。

3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層主要針對(duì)CPS中提供的計(jì)算功能，高效地完成數(shù)據(jù)的解碼、分析、處理和存儲(chǔ)工作。能夠在動(dòng)態(tài)獲取和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，對(duì)消防設(shè)施的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，并結(jié)合設(shè)備故障代碼，火災(zāi)報(bào)警提示和設(shè)施周圍物理環(huán)境綜合得出相應(yīng)的控制指令。另一方面，大數(shù)據(jù)服務(wù)中心也能在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)之上進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的處理能力。例如規(guī)劃構(gòu)建可容納500T數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和提供10G高速流量的大數(shù)據(jù)中心，形成聯(lián)合通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和用戶中心的綜合管理體系，為后續(xù)更大強(qiáng)度和頻次的消防設(shè)施數(shù)據(jù)處理提供硬件支持。

3.4 用戶應(yīng)用層

用戶應(yīng)用層面向用戶，提供一些交互功能，為消防設(shè)施的智能化管理提供有效途徑。根據(jù)用戶常見的使用需求設(shè)置的數(shù)據(jù)管理軟件和遠(yuǎn)程控制軟件，可在不受時(shí)間和空間限制的情況下，為用戶提供消防設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息。并依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)的信息技術(shù)，對(duì)硬件與軟件資源進(jìn)行充分融合。通過智能數(shù)據(jù)分析模型將硬件采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳遞給云端服務(wù)器，并納入數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)范圍。對(duì)消防設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和統(tǒng)計(jì)，同時(shí)配備在線監(jiān)控、實(shí)時(shí)報(bào)警、監(jiān)督檢查多功能應(yīng)用平臺(tái)。并可通過圖表和地圖等形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。

4 消防設(shè)施智能維保管理系統(tǒng)的應(yīng)用流程

常規(guī)的消防設(shè)施維保記錄表內(nèi)包含的內(nèi)容大致相同，而融合了CPS技術(shù)的智能維保系統(tǒng)，則可通過移動(dòng)設(shè)備端的定制App提供可視化交互界面，在上述檢測(cè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上關(guān)聯(lián)視頻、圖片等多媒體形式的現(xiàn)場(chǎng)維保情況。這樣既能提升消防設(shè)施維保工作的質(zhì)量，也能更加精準(zhǔn)地對(duì)設(shè)施的維保內(nèi)容進(jìn)行記錄。如果后續(xù)出現(xiàn)消防設(shè)施的異常，也能有的放矢的回溯日常維保記錄，快速找出故障和異常的產(chǎn)生原因并予以排除，大幅降低了消防設(shè)施維保工作的人力物力成本。此外，系統(tǒng)提供的模塊化管理方式也具有良好的可擴(kuò)展性，也可由用戶自定義使用場(chǎng)景或設(shè)計(jì)維保記錄文檔的格式，拓展服務(wù)范圍的同時(shí)，有效提高了該類產(chǎn)品的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，利用SaaS等軟件部署理念，可根據(jù)用戶需要配置相應(yīng)的系統(tǒng)功能、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)傳輸方式，以多元化的配置方案適應(yīng)更多的客戶需求，進(jìn)而逐步提高市場(chǎng)占有率和客戶使用滿意度。

參考文獻(xiàn)

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