基于社會消防安全管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究

張建平

（黔東南州消防救援支隊，貴州凱里 556000）

0 引言

現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展比較快速，應(yīng)用范圍也不斷拓展，在消防管理中應(yīng)用逐漸普遍，切實提升了消防管理的技術(shù)水平和效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國社會消防安全管理中的應(yīng)用還處于不斷摸索的階段，雖然已經(jīng)初步建立管理體系，但是在實際應(yīng)用過程中仍存在一些突出問題，亟待研究，創(chuàng)新解決措施。

在社會消防安全管理中，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，可以有效實現(xiàn)相關(guān)社會消防設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互，成為社會消防安全信息傳遞中的重要媒介。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到社會消防安全管理中，能夠?qū)崿F(xiàn)對消防物品、器材、設(shè)備等的定位、識別、狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程管理等操作，這些功能的實現(xiàn)借助射頻識別技術(shù)、激光技術(shù)、紅外技術(shù)、傳感技術(shù)等，確保各功能模塊運(yùn)作。就當(dāng)前城市的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會消防安全管理中的實踐情況來看，并沒有實現(xiàn)完全技術(shù)覆蓋，但是物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到社會消防安全的眾多領(lǐng)域，其應(yīng)用成效也十分突出。

從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會消防安全管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，也存在一定的問題。首先，從推廣的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個發(fā)展中的行業(yè)，目前應(yīng)用還不夠廣泛，推廣存在很多障礙。不過，規(guī)?；畔⑹菍崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)消防安全管理的重要基礎(chǔ)，而現(xiàn)階段相關(guān)技術(shù)發(fā)展滯后，規(guī)模化發(fā)展不足。其次，目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用還處于初級階段，沒有得到國際組織認(rèn)證，社會消防管理的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未完善，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺需要一定時間。此外，物聯(lián)網(wǎng)在社會消防安全管理中的應(yīng)用問題突出，物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用中需要多個傳感器，不同傳感器所屬領(lǐng)域不同，很多數(shù)據(jù)安全在發(fā)展中面臨問題。針對這些問題，需要積極采取措施來解決，確保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會消防安全管理中的有效應(yīng)用推廣。

1 物聯(lián)網(wǎng)常見技術(shù)及社會消防安全管理中的應(yīng)用原理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身來看，其核心是對電子標(biāo)簽技術(shù)（Radio Frequency ID，簡稱RFID）的應(yīng)用［1］。該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，只需要將一些帶有條碼的電子標(biāo)簽貼在消防器材和設(shè)備上，就可以對相關(guān)產(chǎn)品型號、參數(shù)等進(jìn)行精準(zhǔn)識別。通過系統(tǒng)自動化閱讀裝置獲取標(biāo)簽中的信息，便于管理者調(diào)度消防設(shè)備，確定消防器材設(shè)備的位置、狀態(tài)、檢修和保養(yǎng)等情況，為社會消防安全工作開展提供必要依據(jù)。這一電子標(biāo)簽中包含1 個集成芯片，這個芯片中存儲了消防設(shè)備器材的相關(guān)信息，芯片可以實現(xiàn)對于社會消防物品相關(guān)數(shù)據(jù)存儲功能的有效讀取，將電池以及天線在芯片外圍接通，就能實現(xiàn)對社會消防物品電子標(biāo)簽進(jìn)行識別。目前，這一技術(shù)在社會消防管理中有很好的應(yīng)用，技術(shù)的適用面十分廣泛，可以準(zhǔn)確獲取相關(guān)設(shè)備信息，信息讀取速度快、準(zhǔn)確性高。

就電子標(biāo)簽技術(shù)的信息傳遞原理來看，借助電磁波對于閱讀器獲取的信息進(jìn)行發(fā)送，而在發(fā)射的同時，其中的LC串聯(lián)諧振電路能夠與電磁波信號之間產(chǎn)生共振，這種串聯(lián)諧振電路和電磁波的頻率一致，可以確保電容中的電荷處于滿格狀態(tài)［2］。共振產(chǎn)生后，電容內(nèi)的電荷借助電子泵實現(xiàn)對其他電容的信號傳輸目標(biāo)，而這種傳輸一旦達(dá)到一定數(shù)量，就可以將電容作為電源來看待，為相應(yīng)電力解決電壓輸送問題，這樣才能為系統(tǒng)閱讀器數(shù)據(jù)接收以及數(shù)據(jù)發(fā)射提供能量支持。除此之外，閱讀器的使用功能還包含解碼，設(shè)備能夠自動對于發(fā)射的信息核驗，確保信息正確性后，再將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綄?yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，完成一個完整的信息傳輸任務(wù)。

1 社會消防安全管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用構(gòu)建與研究

1.1 管理系統(tǒng)構(gòu)架

設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的社會消防安全管理系統(tǒng)框架，主要是為了實現(xiàn)社會消防安全管理的智能化。在構(gòu)建具體的系統(tǒng)架構(gòu)時，相關(guān)政府機(jī)構(gòu)可以與維護(hù)單位、系統(tǒng)所有者共同構(gòu)建云平臺架構(gòu)，設(shè)計采用B/S 結(jié)構(gòu)，可以將系統(tǒng)要實現(xiàn)的所有功能放在服務(wù)器上，大大簡化后續(xù)的設(shè)計和系統(tǒng)開發(fā)，方便后期的運(yùn)維工作，維護(hù)客戶端的統(tǒng)一性?；贐/S 框架，以WEB層為基礎(chǔ)，確?？蛻舳私y(tǒng)一，從客戶端出發(fā)，可以進(jìn)入業(yè)務(wù)層或者是數(shù)據(jù)訪問層，也可以通過管理員身份獲取權(quán)限，進(jìn)入系統(tǒng)配置層，獲取想要的信息，完成相應(yīng)信息管理和提取。在此基礎(chǔ)上，建設(shè)分布式的控制結(jié)構(gòu)，包括視頻監(jiān)控、智慧用電、消防水源監(jiān)控、獨(dú)立煙感可燃?xì)怏w報警、火災(zāi)自動報警、消防巡檢、簡易自動噴淋等功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的不同功能操作和控制需要，如圖1 所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的社會消防安全管理云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會消防安全管理中的應(yīng)用是智慧火災(zāi)預(yù)警平臺。通過安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，可以監(jiān)控和管理火災(zāi)原因。通過智慧消防平臺，可以直接查看聯(lián)網(wǎng)單位的報警信息和處置完成情況，消防信息化建設(shè)將火災(zāi)防控的大門前移，減少火災(zāi)事故的發(fā)生。智能消防火災(zāi)預(yù)警管理平臺通過安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，對火災(zāi)原因進(jìn)行監(jiān)控和管理。

1.2 服務(wù)平臺構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社會消防安全管理云服務(wù)平臺，其實就是打造智慧消防遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，具體由火警、視頻監(jiān)控、消防設(shè)備監(jiān)控、人員監(jiān)控等組成，確保消防工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)區(qū)域火災(zāi)情況的全面監(jiān)督和把握，遠(yuǎn)程管控，第一時間預(yù)測火情，精確位置，做好處理。例如，針對消防安全管理構(gòu)建，D-EYE 大數(shù)據(jù)分析平臺，其對IP 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（移動網(wǎng)、固網(wǎng)）和重要?dú)v史客戶數(shù)據(jù)、外部導(dǎo)入數(shù)據(jù)等進(jìn)行智能挖掘分析關(guān)聯(lián)，為客戶提供智能化和高盈利的完整工業(yè)解決方案。該系統(tǒng)能夠“快速、準(zhǔn)確、全面”挖掘海量數(shù)據(jù)，挖掘用戶最需要的高價值業(yè)務(wù)線索，實現(xiàn)線索發(fā)現(xiàn)、溯源、回收和綜合分析。D-EYE 大數(shù)據(jù)分析平臺整體分為4 層，分別是數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)平臺層、應(yīng)用支撐層和企業(yè)應(yīng)用層。D-EYE 大數(shù)據(jù)分析平臺通過固定網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)和第三方數(shù)據(jù)的實時和離線采集，可以使用地理信息引擎、建模引擎、標(biāo)注引擎、動態(tài)人工智能知識圖譜、自然語言處理引擎、語音和圖像識別引擎等對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并存入數(shù)據(jù)倉庫，為用戶提供決策支持。

現(xiàn)階段，智慧城市加速建設(shè)，打造消防安全管理遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺也必不可少。通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建火災(zāi)報警網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，完善遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺如圖2 所示，大幅提升火災(zāi)報警速度，實現(xiàn)人民生命財產(chǎn)安全智能化。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)消防安全服務(wù)平臺

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的消防安全服務(wù)平臺，能夠建立管理者和建筑不同樓層相關(guān)消防設(shè)備之間的聯(lián)系，通過火災(zāi)報警控制器、電氣火災(zāi)控制器以及現(xiàn)場模塊接線箱等，對于建筑中的所有消防器材、設(shè)備、儀表等進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常的報警信號，用戶可以第一時間收到信息，為智慧消防工作提供有效技術(shù)支持。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

1.3.1 數(shù)據(jù)模型設(shè)計

構(gòu)建社會消防安全管理的數(shù)模型，相應(yīng)模型分為3 層：即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。感知層由各種具有感知能力的設(shè)備組成，包括攝像頭、GPS、M2M傳感器和終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等［3］，這些設(shè)備要么安裝在監(jiān)控區(qū)域，要么內(nèi)置在滅火器和設(shè)備中。這部分主要實現(xiàn)物體感知和識別，收集和捕獲各種使用場景產(chǎn)生的相關(guān)信息，同時執(zhí)行接收到的各種命令。

1.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)管設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公共消防安全管理中的遠(yuǎn)程監(jiān)管，其設(shè)計是通過“感、知、傳、用”等相關(guān)技術(shù)手段，利用RFID（射頻識別）、云計算、無線傳感、大數(shù)據(jù)、嵌入式等技術(shù)，綜合各種通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)城市乃至鄉(xiāng)村的消防智能化。首先是消防水源的管理，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在區(qū)域內(nèi)存儲一個仿制的水源，并設(shè)置壓力傳感器監(jiān)測水源狀態(tài)。一旦發(fā)生火災(zāi)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以通過傳感器收集水源數(shù)據(jù)，確保消防員能夠快速熟悉位置，準(zhǔn)確找到水源。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以分析區(qū)域內(nèi)消防水源設(shè)置的合理性，對不合適的部分提出整改建議。其次，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防建筑中也有一定的應(yīng)用，用于公共消防安全管理。借助物聯(lián)網(wǎng)，建立區(qū)域內(nèi)建筑物的消防監(jiān)控系統(tǒng)，在各個場所建立消防裝置，建設(shè)傳感器。這樣可以實現(xiàn)對消防重點(diǎn)部位信息的及時采集，一旦發(fā)生火災(zāi)隱患，及時報警、提醒、解決，消除火災(zāi)隱患，提高消防管理效率。遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計中，應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)為Red5 視頻監(jiān)控技術(shù)［4］。

1.3.3 自動識別設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對社會消防物品表面電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息采集，使用的是射頻識別技術(shù)，這種自動識別技術(shù)能夠通過設(shè)定的電子標(biāo)簽芯片，存入社會消防物品相關(guān)的信息內(nèi)容，通過系統(tǒng)掃描，就能夠獲取芯片存儲的信息，自動識別目標(biāo)。例如：可以在消防安全管理中，安裝不同功能的傳感和報警設(shè)備，確保對于相關(guān)火災(zāi)信息的精準(zhǔn)、動態(tài)監(jiān)控。如，在高層住宅內(nèi)安裝火災(zāi)傳感器、自動噴淋設(shè)備等，這樣傳感器一旦接觸到異常煙霧，就會自動發(fā)出警報，提示有火情隱患，以便管理人員及時處理；也可以在消防車內(nèi)安裝壓力傳感設(shè)備以及定位系統(tǒng)，動態(tài)監(jiān)測消防車內(nèi)的水壓、水速等信息，為消防滅火工作指導(dǎo)提供依據(jù)，便于統(tǒng)一指揮救災(zāi)工作，提高消防工作效率。

1.3.4 安全傳感器組網(wǎng)設(shè)計

當(dāng)前，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用比較多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過大量靜止或移動傳感器，通過自組織以及多跳方式構(gòu)建無線網(wǎng)格，是無線自組網(wǎng)模式，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)一般是任意在被監(jiān)測區(qū)域分布的。就其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，主要包含傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensor Node）、匯聚節(jié)點(diǎn)（Sink Node）、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（Internet 或衛(wèi)星）以及與用戶交流的管理節(jié)點(diǎn)（Manage Node）4 個主要部分［5］。

就其工作方式來看，在社會消防監(jiān)測管理中，檢測區(qū)域或監(jiān)測對象周邊包含眾多傳感器節(jié)點(diǎn)，通過組織形成感知網(wǎng)絡(luò)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，轉(zhuǎn)移匯聚點(diǎn)。在感知網(wǎng)絡(luò)以及管理節(jié)點(diǎn)比較遠(yuǎn)的情況下，借助衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)等在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中匯集。

2 物聯(lián)網(wǎng)在消防管理中的實際運(yùn)用

（1）在火災(zāi)現(xiàn)場使用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了消防巡邏人員的智能簽到。火災(zāi)現(xiàn)場的調(diào)度對于災(zāi)害控制具有重要意義。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以影響消防車輛的類型、消防人員的數(shù)量和消防設(shè)備的規(guī)劃。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集火災(zāi)現(xiàn)場的相關(guān)信息，在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確保調(diào)度準(zhǔn)確可靠。通過網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，可以提供智能調(diào)度，做好重點(diǎn)隱患排查工作。如，在火災(zāi)發(fā)生后，救援人員進(jìn)入火場前，系統(tǒng)會結(jié)合救援人員身上佩戴的芯片感應(yīng)，確定相關(guān)救援人員信息，把握工種，以便做好救援安排，確保救援工作有序開展。

（2）在智能消防管理中的應(yīng)用?；馂?zāi)現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，明確指揮、迅速決策，對于減少火災(zāi)損失和人員傷亡具有重要意義。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)度指揮，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，幫助指揮員和戰(zhàn)士利用云計算快速制定消防預(yù)案，動態(tài)監(jiān)測火情變化，做好地面指揮工作。借助火情監(jiān)測系統(tǒng)，及時對現(xiàn)場地形、火災(zāi)情況進(jìn)行分析，并對重要火源點(diǎn)、人員最佳救援位置等進(jìn)行分析，以便救援科學(xué)開展，提升救援工作效率。

（3）遠(yuǎn)程控制消防用水?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，社會消防安全管理可以搭建一個覆蓋整個城市消防系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)管架構(gòu)，將消防車、全部的建筑內(nèi)消防器材、設(shè)備、區(qū)域水域、消防水池數(shù)量等信息納入監(jiān)控系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用搭建系統(tǒng)的信息化監(jiān)控管理平臺，對于相關(guān)消防信息全面調(diào)控。這樣，管理人員不需要對相關(guān)消防基礎(chǔ)設(shè)施、配套設(shè)施等進(jìn)行巡視、統(tǒng)計，工作量減少，只需要通過智能移動終端設(shè)備，就可以很快掌控整個區(qū)域的消防系統(tǒng)，調(diào)配人員和設(shè)備資源，進(jìn)行火災(zāi)的救援調(diào)度安排，確保消防安全管理高效、便捷，節(jié)省人力物力財力［6］。

（4）智能控制樓宇系統(tǒng)。在建筑消防安全管理系統(tǒng)中安裝智能芯片，可以讓管理人員在工作中，通過智能芯片反饋的信息進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)控，只要火災(zāi)發(fā)生，就會出現(xiàn)警報，信息直接發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)上，實現(xiàn)消防安全報警信息及時反應(yīng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)在消防安全管理運(yùn)用中應(yīng)注意事項

在消防安全管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，必須要把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，構(gòu)建相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用平臺，結(jié)合社會消防安全管理工作的實際需要，來設(shè)置相應(yīng)管理系統(tǒng)，設(shè)置相關(guān)功能模塊，確保消防安全管理的整體效益。其次，在物聯(lián)網(wǎng)的消防安全管理中，要以相關(guān)設(shè)備、基站建設(shè)為基礎(chǔ)，所以在發(fā)展中，需要聚焦信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施三大方向，統(tǒng)布局新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善5G 基站建設(shè)，確保相應(yīng)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)千兆光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋，5G通達(dá)率達(dá)到一定比例。實施物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用品牌建設(shè)工程，重點(diǎn)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、消防、能源、環(huán)保等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中廣泛部署智能感知終端，形成一定數(shù)量的百萬級規(guī)模的應(yīng)用場景［7］。還要加速推進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)升級改造、千兆光纖接入項目、一體化大數(shù)據(jù)中心新建及改造工程等一批信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施項目建設(shè)，通過不斷完善物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)消防安全管理系統(tǒng)的有效構(gòu)建和應(yīng)用。

4 結(jié)論

消防安全管理的重要性不言而喻。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以清晰了解消防安全管理中的資源配置和人員配置，做好遠(yuǎn)程消防安全監(jiān)控，及時防患于未然，降低影響和破壞力，有效撲滅火災(zāi)，確保居民財產(chǎn)安全和生命安全。通過基于物聯(lián)網(wǎng)消防服務(wù)平臺設(shè)計，探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)消防安全管理應(yīng)用設(shè)計，研究實踐證明，運(yùn)用考察動態(tài)資源管理設(shè)計和遠(yuǎn)程監(jiān)管設(shè)計，可以組裝出一套完整的消防安全物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在具體操作應(yīng)用中具有多方面功能，其智能化水平較高，將其應(yīng)用到社會消防安全管理中具有一定的優(yōu)勢、可行性和實用性。