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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園智慧消防管理平臺
閱讀：784 發(fā)布時間：2022-9-29
摘要：近年來校園火災(zāi)時有發(fā)生，給家庭、學(xué)校帶來重大損失，傳統(tǒng)消防工作模式體現(xiàn)出很大的弊端。論文設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)校智慧消防管理平臺，旨在做好校園消防工作，建立一個和諧安全的校園環(huán)境。將學(xué)校分散的煙感、消防水、電氣火災(zāi)探測器、攝像頭等各類傳感器接入連接網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時動態(tài)采集消防信息，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施運(yùn)行及監(jiān)管的“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化 "、“精細(xì)化"，同時方便多平臺間信息共享，保證校園消防工作的實(shí)時性、高效性。
關(guān)鍵詞：智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；校園安全；火災(zāi)事故
一、背景
近年來，校園火災(zāi)頻頻發(fā)生：山東煙臺大學(xué)兩人燒傷、東北師范大學(xué)500學(xué)生被困、中國傳媒大學(xué)1學(xué)生被困、俄羅斯人民友誼大學(xué)41名外國留學(xué)生死亡200人受傷、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）宿舍起火，幸無人傷亡......這一起起校園火災(zāi)都給學(xué)生家庭、學(xué)校以及國家?guī)砹酥卮髶p失。校園是學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的環(huán)境，人群高度密集，因此消防工作需要擺在校園安全工作的重要位置。傳統(tǒng)的消防工作模式無法很好地排除校園火災(zāi)隱患，存在不少弊端，因此建設(shè)校園智慧消防的任務(wù)刻不容緩。
在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代背景之下，智慧消防能夠使校園消防工作更加智能、高效，通過綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，應(yīng)用無線傳感、火警預(yù)判等技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防工作的及時、快速、高效，為師生營造一個安全穩(wěn)定的校園環(huán)境。
二、校園消防管理存在的問題
目前國內(nèi)高校均按照消防的要求安裝了諸多消防監(jiān)控設(shè)備，如消防水滅火系統(tǒng)、煙感探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控報警系統(tǒng)等諸多設(shè)備。由于設(shè)備老化會引發(fā)系統(tǒng)的失靈，因此除了加強(qiáng)對消防設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，消防管理部門定期的消防檢查，更有效的解決方式是實(shí)現(xiàn)對這些設(shè)備實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，但是目前還難以實(shí)現(xiàn)。
（1）目前高校已有的消防監(jiān)控管理系統(tǒng)之間不能有效地進(jìn)行整合，與高校建筑內(nèi)部的其他系統(tǒng)，如門禁系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等不能形成聯(lián)動機(jī)制，不能有效打通各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘。
（2）目前已有的消防設(shè)備數(shù)據(jù)信息大多是單一的設(shè)備臺帳數(shù)據(jù)信息，且存在數(shù)據(jù)老化和格式不統(tǒng)一的問題，難以發(fā)揮日常消防設(shè)備數(shù)據(jù)的二次挖掘分析作用。
（3）現(xiàn)有消防設(shè)備上的軟件系統(tǒng)大多是C/S架構(gòu)，系統(tǒng)的開放性與數(shù)據(jù)信息的共享性弱，難以實(shí)現(xiàn)消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的“互聯(lián)網(wǎng)+"的多部門應(yīng)用，一旦失火，火災(zāi)現(xiàn)場周邊的建筑數(shù)據(jù)信息、消防水?dāng)?shù)據(jù)信息等內(nèi)容都無法馬上獲取，影響了總體火災(zāi)救援的效率。
三、校園智慧消防管理平臺的整體設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
安科瑞智慧消防管理云平臺采用“感、傳、知、用"等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，綜合利用 RFID、無線傳感、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)，對消防設(shè)施、器材、人員等狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位與跟蹤，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、動態(tài)、互動、融合的消防信息采集、傳遞和處理，通過信息處理、數(shù)據(jù)挖掘和態(tài)勢分析，為防火監(jiān)督管理和滅火救援提供信息支撐，提高社會化消防監(jiān)督與管理水平，增強(qiáng)消防滅火救援能力。
3.2系統(tǒng)架構(gòu)
智慧消防管理云平臺的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分層分布式的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：傳感器層、IaaS層、PaaS層和SaaS層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。
傳感器層包括了智慧消防和傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的所有設(shè)備，是整個系統(tǒng)的底層，也是構(gòu)建該智慧消防管理云平臺必要的基本組成元素，主要有智慧用電探測器、攝像頭、燃?xì)馓綔y器、應(yīng)急照明和疏散指示主機(jī)、防火門主機(jī)、消防設(shè)備電源主機(jī)、電氣火災(zāi)主機(jī)、火災(zāi)報警主機(jī)等設(shè)備。
IaaS層負(fù)責(zé)對所有傳感器進(jìn)行集中抄表和數(shù)據(jù)緩存，存儲所有的設(shè)備點(diǎn)位信息、探測器監(jiān)測數(shù)據(jù)、火災(zāi)報警信息、視頻信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用的數(shù)據(jù)庫有MySQL、MongoDB、Redis。
PaaS層是對IaaS層數(shù)據(jù)的整合和分析，主要分為業(yè)務(wù)管理和、數(shù)據(jù)分析與決策輔助。業(yè)務(wù)部分有火災(zāi)報警子系統(tǒng)、應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。
3.3、系統(tǒng)功能
（1）首頁
主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、探測器分類、設(shè)備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺賬信息等。其中可以選配成3D建筑模型。
（2）消防子系統(tǒng)
智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、火災(zāi)報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。
① 智慧用電子系統(tǒng)
可以接入電氣火災(zāi)、孤航電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測器和無線測溫探測器等。
② 消防水子系統(tǒng)
可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實(shí)時的監(jiān)控消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當(dāng)消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實(shí)時地發(fā)出警報，能讓相關(guān)人員及時維修維護(hù)，保障消防隱患。在水泵控制柜電源、故障、啟停和手/自動狀態(tài)信息；在主管網(wǎng)安裝壓力傳感器，實(shí)時采集主管網(wǎng)實(shí)時壓力信息；在各閥門處安裝傳感器，實(shí)時采集閥門開閉狀態(tài)信息；在屋頂水箱安裝感知器，實(shí)時采集水箱水量信息；在末端試水裝置安裝壓力傳感器，實(shí)時采集末端實(shí)時壓力信息。系統(tǒng)通過分析數(shù)據(jù)信息、調(diào)取現(xiàn)場視頻等多種方式，快速發(fā)現(xiàn)異常及故障，很好得減少消防水現(xiàn)場檢查次數(shù)、降低工作強(qiáng)度、提高工作效率，保障消防水系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時發(fā)揮作用。
③ 消防設(shè)備電源子系統(tǒng)
實(shí)時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件（如消防報警主機(jī)、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對各個部件電源產(chǎn)生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障告警提示?？砷L期記錄電壓電流運(yùn)行參數(shù)，自動對消防電源一段時間的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進(jìn)行警示。
④ 防火門子系統(tǒng)
通過與門禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時監(jiān)控消防通道、出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援，保證消防生命通道的正常通行，從而保障居民的生活、工作環(huán)境。
⑤ 應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)
可實(shí)現(xiàn)對各個應(yīng)急燈具的實(shí)時監(jiān)控和控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可準(zhǔn)確的給出正確的疏散路徑指示，智能打開消防應(yīng)急指示燈的指示方向及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引正確的逃生方向。
⑥ 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)
數(shù)據(jù)服務(wù)器收到感應(yīng)端各子系統(tǒng)告警信息后，可調(diào)出告警位置關(guān)聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進(jìn)行火情確認(rèn)。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了報警點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)的聯(lián)動。
⑦ 消防設(shè)備管理子系統(tǒng)
能夠?qū)⒚總€建筑、項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)的所有消防設(shè)備和資產(chǎn)納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊(duì)地址等著重標(biāo)注，日常的巡檢和維護(hù)都需要納入計(jì)劃，在緊急情況下，會聯(lián)動GIS調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。
⑧ 火災(zāi)報警子系統(tǒng)
在傳統(tǒng)的火災(zāi)報警主機(jī)上加裝帶有CCCF認(rèn)證的信息傳輸裝置，連接到智慧消防平臺，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息上報，事件上報和告警信息上報，通過短信、語音外呼、APP推送、釘釘推動、微信小程序推送、微信公眾號推送等到達(dá)責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)火報主機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
（3）隱患管理
隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項(xiàng)目的隱患信息，并進(jìn)行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
（4）能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環(huán)比、能耗報表、電能報表和復(fù)費(fèi)率報表等六個模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许?xiàng)目的能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比和報表。
（5）運(yùn)維管理
運(yùn)維管理功能包括設(shè)備巡檢、巡檢軌跡、消防培訓(xùn)、消防考試、通訊狀態(tài)等。設(shè)備巡檢采用NFC射頻卡標(biāo)簽，手機(jī)掃描標(biāo)簽進(jìn)行巡檢工作，系統(tǒng)可查看當(dāng)前巡檢/巡查計(jì)劃以及巡檢巡查計(jì)劃的完成情況，系統(tǒng)也可以自動記錄巡檢人員的巡檢軌跡，代替了傳統(tǒng)紙質(zhì)檢查記錄，改變了傳統(tǒng)巡查不到位、巡檢記錄不真實(shí)的現(xiàn)狀。
四、典型硬件
五、總結(jié)
時代發(fā)展催生技術(shù)變革，新的技術(shù)又促進(jìn)時代發(fā)展。以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等為主要技術(shù)的智慧消防系統(tǒng)平臺因其智能化、信息化、高效化的特點(diǎn)將在消防領(lǐng)域發(fā)揮出很大的作用。當(dāng)然，其應(yīng)用場景不只局限于校園，還可以擴(kuò)展到社區(qū)、商場、寫字樓等其他人群密集區(qū)域。
參 考 文 獻(xiàn)
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[4]. 張?jiān)拢莩砍?，鄒圣新，陳豐照,等.基于SignalR-IoT技術(shù)的校園智慧消防平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電腦知識與技術(shù),2019,15(28). 117-119.