智慧消防創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用淺析

摘要：近期國家出臺了《關(guān)于全面推進(jìn)智慧消防建設(shè)的指導(dǎo)意見》，快推動了我國消防工作必須朝著科技化、智能化、信息化方向發(fā)展，促進(jìn)火災(zāi)防控和滅火救援工作的積極轉(zhuǎn)型。除此之外，隨著消防部隊(duì)的改革轉(zhuǎn)制，消防部隊(duì)已經(jīng)從現(xiàn)役體制逐漸走向職業(yè)化與專業(yè)化，并且努力與國際接軌，國家也不斷加大對智慧消防創(chuàng)新技術(shù)的研究力度，相信在不遠(yuǎn)的未來，在現(xiàn)代化的城市中智慧消防平臺將是推動城市安全健康發(fā)展的重要動力。

關(guān)鍵詞：智慧消防;創(chuàng)新技術(shù);信息化建設(shè);具體應(yīng)用

在設(shè)計智慧消防平臺時，一定要從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，以全面服務(wù)消防管理工作為宗旨，確保智慧消防功能更加全面、更加完整。并且能夠利用現(xiàn)代化的信息手段，利用可視化、空間定位、3D建模、視頻監(jiān)控等先進(jìn)技術(shù)，最大程度的發(fā)揮出智慧消防平臺的最佳性能，并保證智慧平臺功能具有一定的先進(jìn)性和前瞻性。在建設(shè)智慧消防平臺時可以利用的先進(jìn)技術(shù)不外乎以下幾類。

一、三維地理信息系統(tǒng)

三維地理信息系統(tǒng)是以GIS平臺為基礎(chǔ)，并且在系統(tǒng)中輸入各種消防基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可以提供消防應(yīng)急指揮、消防資源管理與消防信息統(tǒng)計分析等多種功能，是一個綜合性能強(qiáng)大的消防救援輔助決策系統(tǒng)。在三維地理信息系統(tǒng)中，救援指揮人員可以直觀的觀察到火災(zāi)現(xiàn)場的具體情況，同時能夠明確火災(zāi)現(xiàn)場周圍的環(huán)境以及重點(diǎn)設(shè)施分布，并且可以通過三維模擬的方式來對周邊消防設(shè)施的配備情況進(jìn)行最優(yōu)調(diào)配以及優(yōu)化消防車的行進(jìn)路線。這一系統(tǒng)能夠?yàn)橄乐笓]提供更加直觀的現(xiàn)場信息，從而幫助決策者作出正確決策，這不僅可以讓消防部門的預(yù)案模擬推演過程更加直觀，同時對于輔助消防官兵來說，也能夠?qū)馂?zāi)區(qū)域的具體情況進(jìn)行全面了解，從而對整個消防救援過程進(jìn)行動態(tài)化調(diào)整，進(jìn)而不斷優(yōu)化救援預(yù)案，能夠?yàn)槁?lián)合作戰(zhàn)提供更有價值的技術(shù)支持。

現(xiàn)如今為了強(qiáng)化不同地區(qū)之間的聯(lián)系和溝通，消防部門已經(jīng)將消防地理信息系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級，利用PGIS技術(shù)，建立起了不同地區(qū)、不同警種的互動平臺，為不同單位的聯(lián)合行動奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。在PGIS平臺中，各警務(wù)系統(tǒng)可以對平臺中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面共享，能夠在合力的作用下促進(jìn)社會的和諧發(fā)展。為了促進(jìn)智慧消防平臺的更好建設(shè)，消防人員需要將新一代PGIS與傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)進(jìn)行對接，確保新一代PGIS系統(tǒng)能夠更好的在消防系統(tǒng)中發(fā)揮作用。在PGIS技術(shù)的支持下，消防智慧平臺可以在火災(zāi)發(fā)生時第一時間做出反應(yīng)，能夠結(jié)合火場的實(shí)際情況合理調(diào)配消防人員和消防車輛，并且對救援工作進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，進(jìn)而動態(tài)調(diào)整救援方案，所以具有更強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)性。新版本的PGIS軟件架構(gòu)，要求現(xiàn)有的消防GIS能夠與PGIS進(jìn)行同步優(yōu)化和升級，能夠最大程度的滿足移動消防的警務(wù)需求，支持移動互聯(lián)網(wǎng)終端用戶交互，并且能夠做到與商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能的開放對接，促進(jìn)消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)的深度融合，并最終形成多元化的地圖數(shù)據(jù)資源，能夠?yàn)橄老到y(tǒng)提供更加專業(yè)的數(shù)據(jù)服務(wù)，促進(jìn)消防救援工作的智能化開展。

為了強(qiáng)化新一代的PGIS系統(tǒng)在消防實(shí)踐中的應(yīng)用，真正為我國的消防事業(yè)作出貢獻(xiàn)，消防人員要在智慧消防平臺上建立數(shù)字化的監(jiān)控平臺，在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，工作人員必須能夠通過各種監(jiān)控設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的火情，例如無人機(jī)的航拍畫面、地圖平臺實(shí)時更新的圖片、街道的攝像畫面以及衛(wèi)星的航拍圖等，對管轄區(qū)域進(jìn)行24小時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)火情迅速出警。除此之外，也要促進(jìn)消防區(qū)域的網(wǎng)格化。為了促進(jìn)消防救援工作的順利開展，消防部門可以將所轄區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化的分區(qū)管理，一旦發(fā)生火災(zāi)，智慧消防平臺中心就可以根據(jù)網(wǎng)格化的劃分最近選擇消防單位，確保消防救援能夠在第一時間開展。

二、無人機(jī)輔助3D快速建模技術(shù)

無人機(jī)輔助主要是利用無人機(jī)的傾斜測量技術(shù)，需要利用無人機(jī)搭載定位定向系統(tǒng)和多角度的傾斜相機(jī)，來對地面的影像信息進(jìn)行全面精準(zhǔn)的獲取，為3D建模提供數(shù)據(jù)支持。在無人機(jī)技術(shù)的幫助，三維模型不僅更加精準(zhǔn)，同時建模成本也大幅度下降，所以利用無人機(jī)測量技術(shù)來構(gòu)建建筑物的三維模型，已經(jīng)在智慧消防系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。傾斜相機(jī)在指定點(diǎn)位進(jìn)行拍攝時，可以同時獲取1個正射影像和4個傾斜影像，定位定向系統(tǒng)則可以同時記錄5個相機(jī)快門觸發(fā)時的無人機(jī)GPS和高度信息，并且能夠?qū)⒂跋襁M(jìn)行自動匹配。這也就是說，利用傾斜相機(jī)能從不同的角度提取地面建筑物信息的功能，無人機(jī)傾斜測量技術(shù)可以通過定位定向系統(tǒng)同時獲得更加全面的定位信息，這可極大程度的降低信息采集的工作量。

三、三維智慧消防可視化技術(shù)

在完整的三維建筑物模擬可視圖上，設(shè)計消防三維封裝模型，也就是說在地圖上設(shè)置起火源，然后結(jié)合起火的位置布置指揮部，并合理安排消防車與消防員，對消防預(yù)案與力量部署進(jìn)行可視化設(shè)計，這可以極大提高應(yīng)急軟件的應(yīng)用能力，在突發(fā)火災(zāi)時能夠在軟件系統(tǒng)的指揮下做到臨危不亂，快速反應(yīng)。

在虛擬環(huán)境中的碰撞檢測可以對場景進(jìn)行適當(dāng)簡化：三維建筑物的地圖為靜態(tài)環(huán)境對象，消防三維封裝模型為動態(tài)活動對象，由用戶具體控制封裝模型的運(yùn)動方向和行動位置，進(jìn)行碰撞檢測的最主要任務(wù)就是判斷在某一時刻，三維封裝模型是否會與地圖上的建筑物模型發(fā)生沖突。

四、北斗導(dǎo)航定位技術(shù)

在全球范圍內(nèi)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都可以全天候?yàn)橛脩籼峁└呔珳?zhǔn)定位的導(dǎo)航服務(wù)，并且定位精度誤差小、授時精度優(yōu)。除此之外，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅可以提供導(dǎo)航定位功能，同時還具有通信功能，并且具有終端設(shè)備集成度高、設(shè)備輕型、功耗低和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，在消防救援工作中利用終端衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備，不僅可以為救援車輛提供更加精準(zhǔn)的導(dǎo)航路線，同時也能夠從源頭上躲避擁堵路段，減少消防車輛到達(dá)火場的時間。在北斗導(dǎo)航技術(shù)的支持下，控制中心可以實(shí)時掌握參與救援人員和車輛的地理坐標(biāo)等詳細(xì)信息，有助于為滅火救援指揮提供更高精度的參考數(shù)據(jù)。

五、空間定位技術(shù)

（一）移動定位技術(shù)

移動定位技術(shù)在使用過程中需要充分利用無線移動網(wǎng)絡(luò)，通過具體分析無線信號，然后結(jié)合相應(yīng)算法對移動終端進(jìn)行精準(zhǔn)測量，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，并且能夠?qū)Χㄎ恍畔⑦M(jìn)行即時跟蹤與監(jiān)控。移動定位技術(shù)又主要分為基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)和基于移動終端的定位技術(shù)。

1、基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)

基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)主要是Cell-Id定位技術(shù)，也就是常說的蜂窩小區(qū)定位技術(shù)。每個小區(qū)都有獨(dú)立的信號收發(fā)裝備并具有獨(dú)特坐標(biāo)號，包括經(jīng)緯度坐標(biāo)等，這些設(shè)備與用戶終端相連，即可確認(rèn)終端位置。如果需要定位的區(qū)域具有密集的小區(qū)，那么采用此技術(shù)具有極高精度，并且在實(shí)施過程中也簡單方便。現(xiàn)如今119接警系統(tǒng)對報警人的位置定位也大多采用移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)，可以快速定位到報警人的小區(qū)位置。但是值得注意的是，基于移動網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)需要有密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并且對終端設(shè)備要求較高，因此在實(shí)際推廣過程中往往受到一定技術(shù)限制。

2、基于移動終端的定位技術(shù)

基于移動終端的定位技術(shù)需要知道多個已知基站位置，并利用基站發(fā)射出相應(yīng)信號，在信號中含有基站的具體位置信息，如果移動終端接收到這些信號，通過判斷自身與基站之間的幾何關(guān)系，然后在科學(xué)算法的支持下就能夠精準(zhǔn)計算出自身位置。基于移動終端的定位技術(shù)具有精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢，但是也具有明顯缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)的軟硬件與終端臺要及時進(jìn)行更新升級，否則會影響定位精度?，F(xiàn)如今基于移動終端的定位技術(shù)大多是在手機(jī)等移動終端內(nèi)利用GPS接收機(jī)進(jìn)行方向定位。

（二）室內(nèi)定位技術(shù)

在室內(nèi)定位技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)空間三維的準(zhǔn)確定位，例如在重大災(zāi)害事故中，利用室內(nèi)定位技術(shù)可以快速定位消防人員的準(zhǔn)確方位。室內(nèi)定位技術(shù)可以利用多種方式，在使用過程中需要結(jié)合應(yīng)用的具體環(huán)境選擇相應(yīng)方法。

1、Wi-Fi定位技術(shù)

Wi-Fi定位技術(shù)也就是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在我國社會發(fā)展的現(xiàn)階段，不同的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商已經(jīng)將無線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了市區(qū)的全范圍覆蓋，移動終端用戶可以隨時隨地享受無線服務(wù)。Wi-Fi定位技術(shù)主要是利用連接終端的信號強(qiáng)弱以及數(shù)據(jù)交流計算出終端的具體位置，然后結(jié)合該建筑場所的平面圖形尋找到移動終端使用者。Wi-Fi定位技術(shù)的定位誤差在20米左右，其精度要明顯高于小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)，現(xiàn)如今已廣泛應(yīng)用于各種商業(yè)應(yīng)用。

由于建筑結(jié)構(gòu)不同，不同位置信號強(qiáng)弱有明顯差異，因此Wi-Fi定位技術(shù)可以在理論上解決其它技術(shù)所做不到的立體定位問題。這是因?yàn)閃i-Fi定位技術(shù)在計算具體位置時僅僅憑借Wi-Fi的最近接入點(diǎn)，并不能充分利用總體的信號強(qiáng)弱來判斷，這也就導(dǎo)致Wi-Fi定位技術(shù)在判斷空間位置時會出現(xiàn)較大誤差。而且現(xiàn)如今Wi-Fi定位技術(shù)的最大覆蓋半徑只有90米，并容易受其他信號干擾，所以其應(yīng)用在消防救援過程中精度無法準(zhǔn)確保證，并且無法完成長距離定位。

2、ZigBee定位技術(shù)

ZigBee定位技術(shù)主要是一種短距離傳輸電子設(shè)備之間的通信技術(shù)。其傳輸過程要充分依賴由65000個無線數(shù)傳模塊組成的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，這與GSM網(wǎng)十分相似。網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊的功能相當(dāng)于移動網(wǎng)絡(luò)基站，并且具有獨(dú)一無二的身份標(biāo)志，也就是ID號。在無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，每一個數(shù)傳模塊都可以互相聯(lián)通，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)上千米。ZigBee定位技術(shù)相對成熟與完整，因此在空間定位上也具有一定優(yōu)勢，是現(xiàn)如今作用于消防救援空間定位的主要技術(shù)組成之一。在美國已經(jīng)建立了以ZigBee定位技術(shù)為主要研究內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)室，并取得了十分顯著的成績?，F(xiàn)如今我國的ZigBee定位技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在煤礦開采環(huán)節(jié)的井下工作人員定位與消防救援空間定位中。

3、UWB定位技術(shù)

UWB定位技術(shù)在應(yīng)用過程中具有一系列明顯的優(yōu)勢，例如速度高、功耗小、成本低等，是一種十分前沿的無線通信技術(shù)，也就是我們常說的超寬帶技術(shù)。這種超寬帶技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)超精準(zhǔn)定位，同時也能夠與移動終端進(jìn)行匹配，UWB定位技術(shù)是未來消防救援單兵定位的最主要研究方向。

六、大數(shù)據(jù)分析與云計算技術(shù)

智慧消防平臺通過三維地理信息系統(tǒng)、無人機(jī)數(shù)據(jù)采集、北斗導(dǎo)航等技術(shù)的支持，匯集成了海量的原始數(shù)據(jù)，這時就必須利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，提取出數(shù)據(jù)中的有用信息，為消防救援的后續(xù)開展提供必要的數(shù)據(jù)支持。這些大數(shù)據(jù)主要包括視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、聯(lián)網(wǎng)單位消防設(shè)施監(jiān)測數(shù)據(jù)、消防內(nèi)部數(shù)據(jù)、天網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)等。并且數(shù)據(jù)在應(yīng)用過程中也必須包括當(dāng)前明細(xì)數(shù)據(jù)、高度綜合數(shù)據(jù)與輕度綜合數(shù)據(jù)等，然后根據(jù)不同的報表內(nèi)容分割不同的數(shù)據(jù)粒度，能夠?qū)λ写髷?shù)據(jù)進(jìn)行立體儲存。同時在智慧消防系統(tǒng)中也必須結(jié)合消防的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和各個行業(yè)領(lǐng)域的詳細(xì)數(shù)據(jù)共同打造WEB資源池，同時結(jié)合不斷開展的新業(yè)務(wù)，將新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和集成。

云計算技術(shù)主要是依托互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，云計算應(yīng)用在智慧消防工作中，主要是應(yīng)用在數(shù)據(jù)資源的整合分析和火災(zāi)監(jiān)控兩個方面。大數(shù)據(jù)是云計算啟動和運(yùn)行的基礎(chǔ)，需要將消防工作每天產(chǎn)生海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源源不斷的匯集到大數(shù)據(jù)平臺中，然后利用云計算技術(shù)提煉出有用信息，使這些數(shù)據(jù)信息變成有價值的、可靠的火災(zāi)形勢分析報告和業(yè)務(wù)指令，滅火救援提供數(shù)據(jù)支持。

七、滅火動力學(xué)理論

對滅火動力學(xué)理論的研究主要集中在以下5個方面：外墻保溫系統(tǒng)防火與豎向火蔓延、高大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)防火、基于虛擬現(xiàn)實(shí)的公共建筑火災(zāi)人員逃生訓(xùn)練、?；窋U(kuò)散危險性分析及防控、防火設(shè)計與風(fēng)險評估方法。研究人員需要深入探討在不同的空間狀態(tài)下，不同物體的燃燒特性，并能夠?qū)?shù)學(xué)建模和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，對時間和空間進(jìn)行仿真模擬，為制定動態(tài)化的數(shù)字消防預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。

七、視頻智能分析技術(shù)

視頻智能分析技術(shù)是及模擬識別、人工智能、圖像處理等多個領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，能夠?qū)⒛繕?biāo)從背景中分離，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的具體分析，同時視頻智能分析技術(shù)還能夠最監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常情況，例如警戒區(qū)警戒線闖入、占用救援通道和消防通道等進(jìn)行預(yù)警。

八、人工智能技術(shù)

人工智能型機(jī)器設(shè)備主要具備圖像識別、語音識別、語言處理以及人類意識模擬等功能。人工智能技術(shù)應(yīng)用在智慧消防領(lǐng)域中，能夠讓消防設(shè)施在面對初期火災(zāi)時進(jìn)行自我診斷、自我運(yùn)行以及智能控制，從而將火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)。除此之外，在濃煙、有毒物質(zhì)以及高溫的復(fù)雜火災(zāi)現(xiàn)場，具有人工智能技術(shù)的機(jī)器設(shè)備或者無人機(jī)可以在一定程度上替代消防員，參與滅火工作以及搜救被困人員，這不僅有助于提高消防作業(yè)安全系數(shù)，同時也能夠妥善進(jìn)行災(zāi)情處置，將火災(zāi)危害降到最低。

九、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效拓展與補(bǔ)充，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的用戶端拓展至所有的物品間，以此來完成信息的流通與交換。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在消防領(lǐng)域有著十分重重要的作用，首先，能夠進(jìn)一步提高社會消防安全管理質(zhì)量?，F(xiàn)如今社會消防安全管理在工作過程中存在著一些疏漏問題，例如安全責(zé)任制無法落實(shí)到具體的部門與人員、不能根據(jù)實(shí)際情況及時制定消防設(shè)施維護(hù)計劃等。傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會的消防安全管理的變化需求，在此背景下物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)的出現(xiàn)迅速解決了消防安全管理難題。例如，利用RFID技術(shù)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)χ攸c(diǎn)消防單位控制室進(jìn)行24小時監(jiān)控，確保消防工作崗位人員24小時在崗;可以利用傳感器技術(shù)收集建筑中的消防設(shè)施詳細(xì)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并同時利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對其進(jìn)行遠(yuǎn)程管控，如此可極大程度的提高消防監(jiān)管工作安全性和規(guī)范性。其次，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以極大程度的提高消防隊(duì)伍的滅火救援水平。現(xiàn)如今隨著電子產(chǎn)品的大范圍普及，火災(zāi)現(xiàn)場的情況更加復(fù)雜，為了最大程度的保證消防人員的安全以及滅火救援的及時性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了這樣的方案：所有進(jìn)入火場的消防人員都必須攜帶隨身電子標(biāo)簽，并在標(biāo)簽中顯示消防人員的空氣呼吸器壓力、入場時間等具體信息，這些信息會被儲存至數(shù)據(jù)庫中并直接顯示在控制室的顯示屏上，那么一旦消防人員的空氣呼吸器壓力值與標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)偏差，指揮人員就可以利用無線網(wǎng)絡(luò)要求消防人員立即撤退至安全區(qū)域，同時利用傳感器監(jiān)測消防人員的心跳、體溫等生命特征，一旦發(fā)現(xiàn)偏離正常值，迅速安排其他救援人員前往協(xié)助。

綜上所述，社會消防平臺的建設(shè)不僅可以促進(jìn)消防救援工作的高度信息化建設(shè)，同時也可以利用智能化的現(xiàn)代技術(shù)，構(gòu)建具有一定可視化和立體化的火災(zāi)防控體系，這可以有效提高全社會的火災(zāi)防控能力以及消防救援管理水平，真正做到消防工作的未雨綢繆，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)消防向智慧消防的升級轉(zhuǎn)型。

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作者簡介：

卜建軍（1976.12-），男，漢，江蘇鎮(zhèn)江，本科，單位：上海市松江區(qū)消防救援支隊(duì)，研究方向：滅火救援