一、引言

當(dāng)前，消防領(lǐng)域面臨著復(fù)雜多樣的安全隱患和風(fēng)險挑戰(zhàn)，消防事故的防控任務(wù)艱巨，應(yīng)急救援工作難度大。面對如此嚴(yán)峻的消防安全形勢，2022年發(fā)布的 《十四五國家消防工作規(guī)劃》，強(qiáng)調(diào)了利用云計(jì)算、人工智能、城市物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，構(gòu)建智慧消防體系，推動數(shù)字政府建設(shè)，以有效預(yù)防和控制消防安全風(fēng)險，提升社會火災(zāi)防御能力和治理水平，構(gòu)建互聯(lián)共享、群防群治的新格局。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧消防平臺，能夠提高消防預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性，及時發(fā)現(xiàn)和控制火災(zāi)隱患，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備的高效利用，并結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)+”思維和現(xiàn)代智能化信息技術(shù)，推動應(yīng)急管理和消防救援行業(yè)的智能化、科學(xué)化發(fā)展，構(gòu)建生態(tài)體系。

二、智慧消防關(guān)鍵技術(shù)及需求分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧消防中的應(yīng)用分析

在智慧消防平臺的構(gòu)建過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。具體而言，包括以下幾個方面：

1．RFID射頻識別技術(shù)：通過在消防設(shè)施設(shè)備上安裝RFID標(biāo)簽，利用無線電信號實(shí)時讀取、采集和記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并向智慧消防平臺傳送，以實(shí)現(xiàn)高效的消防設(shè)施檢查和維護(hù)。

2．傳感器技術(shù)：通過傳感系統(tǒng)獲取溫度、濕度、電壓、電流等參數(shù)，構(gòu)建監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)庫，為消防管理提供精確的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。

3．無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：利用Wi-Fi、藍(lán)牙、5G、NB-IOT等不同類型的無線通信方式，為數(shù)據(jù)傳送提供靈活支持，確保室內(nèi)外數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。

4．低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)：NB-IOT及LoRa技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸。

5．云計(jì)算與人工智能：通過互聯(lián)網(wǎng)提供可伸縮的計(jì)算資源和服務(wù)，并賦予智慧消防系統(tǒng)自我診斷、智能控制等輔助決策功能。

6．空間地理信息技術(shù)（GIS）：具備圖文交互設(shè)計(jì)、地圖下鉆等功能，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備的快速定位與分布展示。

7．建筑信息模型技術(shù)（BIM）：依托三維可視化技術(shù)實(shí)施消防管理，實(shí)時獲取火情信息，為火災(zāi)定位、消防設(shè)施布設(shè)提供有力支持。

2.2 需求分析

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧消防平臺，需滿足以下需求：

1．火災(zāi)防控預(yù)警：實(shí)時監(jiān)測與預(yù)警社會單位、公共設(shè)施的火災(zāi)隱患及發(fā)生情況，具備廣泛的監(jiān)控范圍，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，降低火情發(fā)生概率及危害。

2．滅火救援指揮：為火災(zāi)救援決策的制定提供可靠數(shù)據(jù)支持，確保滅火救援指揮工作的科學(xué)性與及時性。

3．資源調(diào)度管理：通過智慧消防系統(tǒng)的信息及時傳送功能，實(shí)現(xiàn)消防救援資源的合理配置，提高火災(zāi)救援的成功率與響應(yīng)速度。

2.3 開發(fā)過程分析

智慧消防平臺的開發(fā)流程涵蓋了從需求分析到系統(tǒng)部署與維護(hù)的多個關(guān)鍵階段，具體步驟如下：

項(xiàng)目范圍界定：確立智慧消防平臺的建設(shè)目標(biāo)和范圍，明確軟件的核心功能、技術(shù)平臺需求以及預(yù)期服務(wù)的用戶規(guī)模。

需求收集：通過面談、問卷、會議和訪談等多種方式，與項(xiàng)目相關(guān)各方（包括客戶、終端用戶、項(xiàng)目經(jīng)理、開發(fā)團(tuán)隊(duì)等）進(jìn)行深入交流，全面收集并記錄需求。

需求分析：對收集的需求進(jìn)行深入分析，區(qū)分功能需求與非功能需求。功能需求指系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的具體功能，非功能需求則涉及系統(tǒng)的性能、安全性和可靠性等標(biāo)準(zhǔn)。

需求細(xì)化：運(yùn)用用戶故事、用例圖、流程圖等工具對需求進(jìn)行詳細(xì)分解，并形成規(guī)范的文檔描述。

需求優(yōu)先級排序：根據(jù)需求的緊迫性和重要性進(jìn)行排序，確保在開發(fā)過程中能夠合理分配資源和時間。

軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)：基于詳細(xì)的需求分析，規(guī)劃智慧消防平臺的總體架構(gòu)和模塊劃分，為后續(xù)開發(fā)和系統(tǒng)管理奠定基礎(chǔ)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)概述

智慧消防平臺基于分布式架構(gòu)構(gòu)建，分為四個主要層次：前端感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用服務(wù)層。具體職責(zé)如下：

前端感知層：負(fù)責(zé)實(shí)時采集火災(zāi)、電氣等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳輸層：確保采集的數(shù)據(jù)能夠安全、高效地傳輸至數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)處理層：對傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理和分析，提取有用信息。

應(yīng)用服務(wù)層：提供多樣化的服務(wù)功能，包括火災(zāi)報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控、視頻聯(lián)動和消防維保等。

這一架構(gòu)的設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效流動和處理，確保平臺能夠快速響應(yīng)并提供精準(zhǔn)的消防服務(wù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)優(yōu)化

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫選用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，精心設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)和索引策略，以優(yōu)化數(shù)據(jù)檢索速度。為確保數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中包含備份與恢復(fù)機(jī)制，以保護(hù)數(shù)據(jù)免受意外丟失或損壞。

3.1.3 接口設(shè)計(jì)優(yōu)化

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包含與其他系統(tǒng)（如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防維保系統(tǒng)等）的接口，這些接口遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以保證數(shù)據(jù)交換的精確性和可靠性。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)

3.2.1 開發(fā)環(huán)境搭建

根據(jù)系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)規(guī)范，配置所需的開發(fā)環(huán)境，涵蓋開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2.2 前端開發(fā)優(yōu)化

前端開發(fā)聚焦于系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括火災(zāi)報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控、視頻聯(lián)動和消防維保等功能的用戶界面展示和交互操作。前端開發(fā)遵循易用性和美觀性原則，以提升用戶滿意度。

3.2.3 后端開發(fā)優(yōu)化

后端開發(fā)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、分析以及與其他系統(tǒng)的接口對接。后端開發(fā)注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，確保系統(tǒng)運(yùn)行順暢并保障數(shù)據(jù)安全。

3.2.4 系統(tǒng)集成優(yōu)化

將前端和后端的功能模塊進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控、視頻聯(lián)動和消防維保等功能的協(xié)同工作。系統(tǒng)集成過程中，確保模塊間數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性和高效性。

四、平臺應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

智慧消防平臺基于通信服務(wù)器，依托報警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心系統(tǒng)，整合多個消防業(yè)務(wù)子系統(tǒng)構(gòu)建而成。

4.1 應(yīng)用功能模塊設(shè)計(jì)優(yōu)化

智慧消防平臺的應(yīng)用功能模塊設(shè)計(jì)涵蓋了以下關(guān)鍵子系統(tǒng)：火災(zāi)自動報警、電氣火災(zāi)監(jiān)控、視頻聯(lián)動、消防維保監(jiān)管、消火栓監(jiān)控以及獨(dú)立式火災(zāi)報警等。為確保平臺的穩(wěn)定運(yùn)行，各功能模塊需經(jīng)過以下測試環(huán)節(jié)：

單元測試：對每個功能模塊進(jìn)行單獨(dú)測試，驗(yàn)證其功能是否符合需求并正常運(yùn)行。

集成測試：對集成后的功能模塊進(jìn)行測試，確保模塊間數(shù)據(jù)交換和協(xié)作無誤。

驗(yàn)收測試：對整個平臺進(jìn)行綜合測試，驗(yàn)證是否滿足既定的功能和非功能需求。此外，還需進(jìn)行安全和性能測試，以保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

4.1.1 火災(zāi)自動報警子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

火災(zāi)自動報警子系統(tǒng)的主要職能是監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)單位的火情并及時向監(jiān)控中心傳遞火情信息，同時根據(jù)火情信息執(zhí)行轉(zhuǎn)警操作。該系統(tǒng)通過火災(zāi)報警聯(lián)動裝置，對不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后發(fā)送至監(jiān)控中心，經(jīng)過認(rèn)證后通過顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的可視化。系統(tǒng)具備以下功能：

火情接收、處理與轉(zhuǎn)警；

故障信息接收與轉(zhuǎn)發(fā)；

多模式通信支持；

消防設(shè)施監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢及遠(yuǎn)程維護(hù)；

消防設(shè)備數(shù)據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)及報表打??；

火情發(fā)生地點(diǎn)的顯示。

4.1.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

該系統(tǒng)專注于監(jiān)控電氣火災(zāi)及消防給水狀況，由火情監(jiān)控主機(jī)、感溫光纖、藍(lán)牙采集器、攝像頭和探測裝置等組成。系統(tǒng)能夠精確、高效地管理電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的增加、刪除和修改操作，支持網(wǎng)關(guān)設(shè)備和電氣火災(zāi)監(jiān)控器的在線狀態(tài)查看與數(shù)據(jù)上傳。同時，系統(tǒng)能夠收集漏電和高溫異常數(shù)據(jù)，并及時觸發(fā)報警提示。消防給水系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控消防水池和水箱的水位信息，監(jiān)測消防栓水泵和噴淋系統(tǒng)的出水壓力。

4.1.3 視頻聯(lián)動子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

視頻聯(lián)動子系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、綜合監(jiān)控管理中心模塊和數(shù)據(jù)交互模塊構(gòu)成，利用視頻監(jiān)控設(shè)備實(shí)時監(jiān)控消防中心控制室工作人員和消防車輛情況，自動報警并記錄脫崗事件。每個攝像頭能夠監(jiān)控多個區(qū)域，并具備自動調(diào)節(jié)方位功能，通過火情信息探測器周邊的攝像頭驗(yàn)證火情的真實(shí)性，并調(diào)整攝像頭方位監(jiān)控火災(zāi)區(qū)域的發(fā)展，以提高火災(zāi)救援的效率和質(zhì)量。

4.1.4 消防維保工作監(jiān)管子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

消防維保工作監(jiān)管子系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)單位間的故障信息共享，合理分配維保公司的登錄權(quán)限，使其能夠查看故障信息，并按照維保流程規(guī)范完成消防設(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)。系統(tǒng)能夠自動存儲所有維保環(huán)節(jié)的相關(guān)信息。維保公司可通過APP軟件執(zhí)行維護(hù)操作，并在任務(wù)完成后自動生成維保報告，確保維保工作信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

3.1.5 消火栓監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

消火栓監(jiān)控子系統(tǒng)由信息采集中心、信息維護(hù)管理、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、短信平臺、查詢服務(wù)器、供水調(diào)度監(jiān)控中心工作站和水務(wù)公司監(jiān)控終端等多個模塊組成。系統(tǒng)具備獲取消火栓用水狀態(tài)信息、實(shí)時傳送用水信息、監(jiān)控消火栓運(yùn)行狀態(tài)、定位消火栓位置、及時發(fā)送異常用水情況、統(tǒng)計(jì)不同類型用戶的用水量、支持多用戶同時登錄和完整存儲監(jiān)控信息等功能，滿足遠(yuǎn)程控制消防用水的需求。

4.1.6 獨(dú)立式火災(zāi)報警子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

該系統(tǒng)專為傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)難以覆蓋的區(qū)域設(shè)計(jì)，采用LoRa傳輸技術(shù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、低功耗和大容量等優(yōu)點(diǎn)。作為一個獨(dú)立的系統(tǒng)，用戶只需在監(jiān)控區(qū)域直接安裝探測器即可投入使用。系統(tǒng)能夠根據(jù)不同用戶的權(quán)限級別展示網(wǎng)關(guān)、消防設(shè)備和報警信息等數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)火情的動態(tài)監(jiān)控。在地理信息系統(tǒng)的支持下，系統(tǒng)能夠精確定位工程和家庭用戶的位置，并能夠通過曲線圖可視化展示10天內(nèi)的火情及消防設(shè)施故障報警次數(shù)。

4.2 主要業(yè)務(wù)場景

4.2.1 實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警與處置的自動化

智慧消防平臺建成后，將能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控消防水源并管理消防設(shè)施。通過在消防水池中安裝傳感器監(jiān)測水流情況，獲取水源信息并傳輸至監(jiān)控服務(wù)中心。消防人員可以通過移動終端APP或電子顯示器、PC設(shè)備實(shí)時查看水源狀態(tài)，提高對消防水源的掌握。在接到火情信息后，可以快速定位附近水源，并高效、科學(xué)地設(shè)計(jì)和實(shí)施火災(zāi)救援方案。同時，智慧消防系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測建筑物內(nèi)部的消防噴淋設(shè)備和消防泵等消防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，通過植入感應(yīng)芯片實(shí)時獲取水壓值，及時發(fā)現(xiàn)并處理消防設(shè)施的故障，確?；鹎榘l(fā)生時消防設(shè)施的正常運(yùn)作。

4.2.2 實(shí)現(xiàn)火災(zāi)救援與指揮的智能化

為智能化、科學(xué)化地完成火災(zāi)救援指揮任務(wù)，建筑物身份系統(tǒng)將配備智能身份識別系統(tǒng)，并在消防終端產(chǎn)品上安裝電子標(biāo)簽。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，消防終端產(chǎn)品能夠?qū)崟r獲取火災(zāi)信息，增強(qiáng)消防救援人員對火災(zāi)區(qū)域的了解。在智慧消防建筑物中安裝溫度傳感器，即使居民或報警人員不了解報警裝置，也能快速定位火災(zāi)地點(diǎn)并實(shí)施救援。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，智能消防系統(tǒng)能夠合理調(diào)配救援力量，科學(xué)組織救援活動，通過統(tǒng)一指揮和調(diào)度，全面整合人力和物力資源，保障火災(zāi)救援工作的迅速開展。火災(zāi)發(fā)生后，濃煙和有害氣體會造成嚴(yán)重危害，救援設(shè)備中植入的芯片可以與互聯(lián)網(wǎng)連接，使消防人員能夠快速識別有毒物質(zhì)，并采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施，降低濃煙和有毒氣體對救援人員和被困民眾的危害。

4.2.3 推動火災(zāi)隱患防控與管理的信息化進(jìn)程

智慧消防體系構(gòu)建完成后，能夠接入多種消防物聯(lián)網(wǎng)報警監(jiān)測系統(tǒng)，通過業(yè)務(wù)聯(lián)動實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，并將技術(shù)防控與人力防控緊密結(jié)合。通過明確各單位的消防安全管理職責(zé)，為火情隱患的排查與處置提供了充足的時間，從而構(gòu)建了一個由社會單位自主排查與防控火災(zāi)隱患的新型消防管理格局。在此基礎(chǔ)上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)報警聯(lián)動與全面的火災(zāi)巡查，增強(qiáng)了消防工作的安全性與規(guī)范性，提高了消防設(shè)備管理的全面性與有效性。同時，明確了各崗位人員的具體責(zé)任，形成了閉環(huán)化的消防管理模式，推動了消防安全管理工作的精細(xì)化、智能化與科學(xué)化發(fā)展?？梢曰谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)獲取的信息，對社會單位進(jìn)行綜合分析，確保消防監(jiān)管工作的精細(xì)化與全面化，為各區(qū)域的消防安全綜合管理工作提供有效指導(dǎo)，減輕了政府與消防管理部門的壓力，使其職能從消防隱患的消除轉(zhuǎn)變?yōu)橄腊踩谋O(jiān)督。

五、結(jié)語

在設(shè)計(jì)與建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧消防平臺時，需緊密結(jié)合消防管理的實(shí)際需求，科學(xué)選擇系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)，打造出結(jié)構(gòu)合理、層次分明的智慧消防平臺及各子系統(tǒng)功能模塊。以確?；馂?zāi)預(yù)警與處置自動化、火災(zāi)救援與指揮智能化、火災(zāi)隱患防控與管理信息化這三個智慧消防系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)得以有效實(shí)現(xiàn)。展望未來，隨著信息技術(shù)的不斷更新與優(yōu)化，我們需要結(jié)合應(yīng)急管理業(yè)務(wù)職能的變遷與消防安全管理需求的變化，對智慧消防系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)的更新與完善，從而展現(xiàn)智慧消防系統(tǒng)的功能價值。