◎ 王兆國 王 輝 王 坤

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防應(yīng)急領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析

◎ 王兆國 王 輝 王 坤

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注，其應(yīng)用更是成為關(guān)注的焦點。本文簡要介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念和層次架構(gòu)，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防應(yīng)急領(lǐng)域應(yīng)用的可行性，并從滅火救援作戰(zhàn)、社會消防安全管理、消防裝備管理三個方面詳細探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防應(yīng)急領(lǐng)域的應(yīng)用前景，指出該技術(shù)的應(yīng)用必將對提高消防工作的水平和效率發(fā)揮重要作用。

物聯(lián)網(wǎng) 消防 滅火救援 消防安全管理 裝備管理

1、引言

“物聯(lián)網(wǎng)”作為目前最有前瞻性的熱點技術(shù)，被預(yù)言為繼計算機與互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被美國、日本等發(fā)達國家納入國家和區(qū)域信息化戰(zhàn)略，針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的信息化浪潮，我國也提出了“感知中國”的發(fā)展戰(zhàn)略。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用，包括電力、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭安防、重點區(qū)域防入侵、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“動態(tài)化、智能化、網(wǎng)格化”管理模式在消防應(yīng)急領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。公安消防部隊的根本任務(wù)就是提高兩個能力: 一是提高快速反應(yīng)和滅火救援能力; 二是提高消防監(jiān)督執(zhí)法能力。這兩方面能力的提高都離不開先進科技提供的技術(shù)支撐。同時，全國消防部隊正在大力推進消防信息化建設(shè)，并將其作為實施科技強警，實現(xiàn)消防工作跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一項新興的信息技術(shù)，必將對消防信息化建設(shè)產(chǎn)生深遠的影響。因此，如何將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到消防應(yīng)急領(lǐng)域值得探索和研究。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

“物聯(lián)網(wǎng)”（The Internet of Things. IoT)，即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。我國對物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。從其概念可以看出，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)，它實現(xiàn)了人與人、人與物、物與物之間的信息交互。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的層次架構(gòu)

2.2.1 感知層

感知層就是物聯(lián)網(wǎng)的感知器官，其功能是感知和識別物體、捕獲和采集信息、接受和執(zhí)行指令。主要包括RFID標(biāo)簽和讀寫器、傳感器、傳感器網(wǎng)關(guān)、數(shù)碼相機等。其需要的關(guān)鍵技術(shù)有檢測技術(shù)、短距離有線和無線通信技術(shù)等，主要解決數(shù)據(jù)獲取的問題。對于消防應(yīng)急領(lǐng)域而言，感知層設(shè)備包括消防遠程監(jiān)控設(shè)備、安裝在建筑物中的火災(zāi)感應(yīng)器、視頻采集設(shè)備、消防員攜帶的生命體征傳感器等。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層對于物聯(lián)網(wǎng)而言類似于人體的神經(jīng)和大腦，負責(zé)傳輸和處理感知層獲取的各種外部信息，是感知層和應(yīng)用層的溝通橋梁，由移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、智能處理平臺等組成。網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)包括遠距離有線和無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，解決的是將感知層獲取的信息在一定范圍和時限內(nèi)長距離傳輸?shù)膯栴}。網(wǎng)絡(luò)層將建立在現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上[3]。

2.2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深入融合，并結(jié)合相關(guān)行業(yè)的需求，直接面向應(yīng)用，為用戶提供特定服務(wù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。應(yīng)用層包括中間件層和應(yīng)用服務(wù)層。中間件層主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用服務(wù)間的接口和能力調(diào)用，應(yīng)用服務(wù)層包括各類具體應(yīng)用[4]。通過應(yīng)用層即可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在遠程醫(yī)療、智能交通、物流、城市管理、家居生活等方面的應(yīng)用。

3、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防應(yīng)急領(lǐng)域應(yīng)用的可行性分析

3.1 基本技術(shù)條件成熟

物聯(lián)網(wǎng)是基于現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展的，是在當(dāng)前通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展，一般并不需要專門為物聯(lián)網(wǎng)改造最基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。二維碼、傳感器、電子標(biāo)簽等傳感設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、傳感網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于消防應(yīng)急領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗可借鑒。此外，自消防信息化建設(shè)實施以來，有線通信、無線通信、衛(wèi)星通信、計算機通信等基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)已基本在消防部隊建立，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和實用系統(tǒng)也已經(jīng)在消防部隊得到廣泛應(yīng)用。這些都為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了基本技術(shù)條件。

3.2 現(xiàn)有的應(yīng)急管理系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了平臺

當(dāng)前，消防安全重點單位都已經(jīng)投入使用了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等各類應(yīng)急管理系統(tǒng)，并聯(lián)入了各地的消防安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在信息采集、傳輸、處理等方面與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著相通之處，只要在其基礎(chǔ)之上再構(gòu)建一層基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)，即可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效拓展現(xiàn)有應(yīng)急管理系統(tǒng)的功能。消防部隊目前配備使用的滅火救援指揮系統(tǒng)、3G圖像傳輸系統(tǒng)等都為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了一定的平臺。

3.3 適應(yīng)社會消防安全管理的需求

目前，在社會消防安全管理工作中普遍存在著消防安全管理制度不落實、消防設(shè)施維護保養(yǎng)不到位等問題，與社會消防安全管理工作的目標(biāo)還有一定的差距。其中一個方面的原因就是缺乏先進可靠的技術(shù)支撐。技術(shù)含量低導(dǎo)致當(dāng)前的工作模式無法滿足社會消防安全管理動態(tài)化的特點，消防安全管理水平與現(xiàn)實需求之間矛盾突出。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為創(chuàng)新消防安全管理工作模式提供了有效途徑。如，利用RFID技術(shù)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實時地對重點單位消防控制室管理人員的在位情況進行監(jiān)控，避免人員脫崗現(xiàn)象的發(fā)生；利用傳感器技術(shù)對建筑內(nèi)固定消防設(shè)施的運行狀態(tài)進行采集，并通過服務(wù)器聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程控制和管理，從而提高消防監(jiān)督管理工作的及時有效性。

3.4 可有效提高消防部隊的滅火救援能力

近年來，消防部隊承擔(dān)的滅火救援任務(wù)越來越繁重，面臨的災(zāi)害現(xiàn)場情況越來越復(fù)雜，在實施救援時經(jīng)常遇到現(xiàn)場情況不清楚、信息傳遞不通暢、指揮決策不科學(xué)等問題，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所具備的全面感知、可靠傳遞、智能處理三大特征，能夠很好地解決這些問題，滿足消防部隊處置各類災(zāi)害事故的需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)可用于災(zāi)害現(xiàn)場的偵察，特別是條件惡劣的環(huán)境；傳感器技術(shù)用于滅火救援人員的安全管理，實時將消防員的生命體征參數(shù)、位置信息傳送給指揮員；運用云計算等技術(shù)對收集到的信息進行整合、智能分析，為指揮員的決策提供支撐，以增強決策的科學(xué)性。

4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防應(yīng)急領(lǐng)域的應(yīng)用方法

4.1 在滅火救援作戰(zhàn)中的應(yīng)用

4.1.1 全方位的偵察感知

對災(zāi)害現(xiàn)場情況的偵察工作是滅火救援作戰(zhàn)的重要保障，為指揮員判斷災(zāi)害形勢、制定作戰(zhàn)方案提供信息支撐，這就決定了偵察工作是一項艱巨、復(fù)雜、細致的任務(wù)，并貫穿于整個滅火救援行動的始終。目前，偵察工作主要是由偵察人員通過外部觀察、深入災(zāi)害現(xiàn)場內(nèi)部偵察、利用儀器檢測等方式完成，但這都無法保證對災(zāi)害現(xiàn)場情況的全面掌握。通過在災(zāi)害現(xiàn)場大量布置微型的多功能傳感器，形成災(zāi)害現(xiàn)場的偵察傳感網(wǎng)絡(luò)，邊感知，邊傳送，實時獲得災(zāi)害現(xiàn)場各個點的溫度、風(fēng)速、煙氣濃度、有毒有害氣體濃度等信息，及時將信息傳遞給指揮部，為指揮員提供全方位的、及時準(zhǔn)確的現(xiàn)場信息，從而保證災(zāi)害現(xiàn)場信息的時效性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性，并提高指揮員獲取信息的速度、拓展信息的深度和廣度。如果將傳回的信息與地理信息系統(tǒng)(GIS)融合，即可為指揮員提供直觀的災(zāi)害現(xiàn)場態(tài)勢圖，從而大大提高指揮決策的科學(xué)性。

4.1.2 智能的作戰(zhàn)指揮

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于消防應(yīng)急領(lǐng)域后，可以利用云計算技術(shù)對無線傳感器及其網(wǎng)絡(luò)收集的災(zāi)害現(xiàn)場信息通過分類整理、鑒別提煉、分析研究等方法進行加工整理，為指揮員定下滅火救援戰(zhàn)斗決心提供輔助支撐。通過執(zhí)勤車輛上安裝的GPS系統(tǒng)及時將車輛的位置信息發(fā)送到指揮部，同時，在車輛及其隨車裝備上安裝RFID電子標(biāo)簽，通過數(shù)據(jù)采集終端使指揮部提前了解趕往現(xiàn)場的車輛類型、所屬單位和配備的裝備、人員數(shù)量，預(yù)先為車輛確定?？课恢?、分配作戰(zhàn)任務(wù)，防止現(xiàn)場交通混亂，并提高指揮效率。利用溫度傳感器、微振動傳感器對石油化工火災(zāi)的潛在危險進行預(yù)警，一旦出現(xiàn)爆炸的危險就立即報警，指揮員下達撤退指令，以減少不必要的人員傷亡。

4.1.3 智能的人員安全管理

在滅火救援現(xiàn)場，往往需要救援人員深入火場內(nèi)部偵察、滅火，但是火場內(nèi)部的高溫、濃煙對救援人員的安全構(gòu)成了嚴重的威脅。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為解決這一問題提供了方法。每個攻堅人員攜帶存儲姓名、進入時間、空氣呼吸器壓力等信息的電子標(biāo)簽，每人擁有唯一的編號，當(dāng)進入現(xiàn)場時利用讀寫器識別電子標(biāo)簽的信息，并利用位置已知的參考標(biāo)簽確定攻堅人員的位置。將這些信息通過無線方式傳送到數(shù)據(jù)庫，并在客戶監(jiān)控端顯示這些信息，以實時確定空氣呼吸器的使用狀態(tài)和人員位置，一旦達到空氣呼吸器使用的預(yù)定壓力或人員作業(yè)的預(yù)定時間，指揮員可提醒攻堅人員及時撤出。每個攻堅人員還可配備生命體征傳感器，實時監(jiān)控呼吸、脈搏、體溫等生命體征參數(shù)，并將生命體征參數(shù)實時傳送到指揮部。當(dāng)攻堅人員的生命體征參數(shù)出現(xiàn)異常時，指揮部可向其下達撤出指令，無法自行撤出時，向該戰(zhàn)斗員的就近人員下達指令，協(xié)助其撤出。

4.2 在社會消防安全管理中的應(yīng)用

4.2.1 消防設(shè)施的動態(tài)管理

消防設(shè)施對社會的消防安全起著至關(guān)重要的作用，因此消防設(shè)施的運行維護是消防部門監(jiān)督管理的重點。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)對自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、滅火器、防火門等消防設(shè)施的監(jiān)控，使消防檢查人員和單位管理人員能夠?qū)ο涝O(shè)施進行動態(tài)的管理。在自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)內(nèi)安裝傳感器，實時采集管網(wǎng)內(nèi)是否有水、水壓以及閥門的開合狀態(tài)、水箱水位等信息，并將信息傳送到管理平臺，消防檢查人員和單位管理人員可通過該平臺查看信息，實現(xiàn)全天候監(jiān)測。一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)，該平臺就會發(fā)出報警信息，提醒單位人員進行保養(yǎng)維修。在滅火器、緩降器等消防器材上安裝RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)記錄認證標(biāo)志、生產(chǎn)日期、性能參數(shù)、使用壽命、維護保養(yǎng)等信息，檢查人員利用手持讀寫器對標(biāo)簽掃描即可獲取相關(guān)信息，確定該器材是否完整好用，是否需要更換，并可有效防止社會單位使用假冒偽劣產(chǎn)品。此外，還可利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對常閉式防火門是否按規(guī)定關(guān)閉、安全疏散通道和消防車通道是否暢通等進行監(jiān)控，出現(xiàn)違規(guī)情況時，可立即通知單位整改，并可隨時檢查整改情況。

4.2.2 重大危險源的實時監(jiān)控

重大危險源是指長期或臨時地加工、生產(chǎn)、處理、搬運、使用或者儲存危險物質(zhì)，且危險物質(zhì)的數(shù)量等于或超過臨界量的場所和設(shè)施，以及存在危險能量可能造成重大事故的場所和設(shè)施[5]。重大危險源一旦發(fā)生事故極易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，其監(jiān)控工作不容忽視。借助于物聯(lián)網(wǎng)的識別、感知、智能分析、監(jiān)控等技術(shù)特點，可對重大危險源的實時狀態(tài)、設(shè)備狀況、周圍環(huán)境、安全情況實施有效的消防監(jiān)管。利用溫度、壓力、風(fēng)力、風(fēng)速、濕度、可燃氣體濃度、有毒氣體濃度、液位等傳感器，部署傳感網(wǎng)絡(luò)，實時采集重大危險源狀態(tài)信息、設(shè)備狀況信息及其周圍環(huán)境參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)綜合分析處理平臺采用云計算技術(shù)，對采集的數(shù)據(jù)進行智能分析，并與預(yù)先設(shè)置的安全參數(shù)范圍比對，評估危險源的安全狀況，預(yù)測可能發(fā)生的事故。當(dāng)不處于安全參數(shù)范圍內(nèi)時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，工作人員可根據(jù)GIS系統(tǒng)提供的信息迅速定位隱患點，并采取必要的應(yīng)急措施，防止事故的發(fā)生。

4.3 在消防裝備管理中的應(yīng)用

4.3.1 裝備故障的智能診斷

裝備故障診斷是監(jiān)測裝備狀態(tài)的重要手段，并為裝備的維修保養(yǎng)提供決策支持?，F(xiàn)代化的新型消防裝備使用的技術(shù)越來越先進，必須有與之相配套的故障診斷方法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為提高消防裝備故障診斷能力提供了重要的途徑。在消防裝備的各部件，如發(fā)動機、油箱、線路、管道等嵌入不同類型的傳感器，可實時獲得各部位的相關(guān)參數(shù)，包括不同狀態(tài)下的溫度、轉(zhuǎn)速、液位、壓力以及水、油、電、氣等參數(shù)，系統(tǒng)通過將這些參數(shù)與預(yù)設(shè)的合理值比對，判斷并監(jiān)測裝備運行狀態(tài)，進而識別裝備各項指標(biāo)是否正常，發(fā)現(xiàn)、確定裝備發(fā)生故障的部位，尋找故障原因。當(dāng)處于異常狀態(tài)時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提醒裝備管理人員及時處理，并根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)存的故障模型自動查找維修保養(yǎng)方案以供裝備管理人員參考，從而有效提高裝備管理人員的裝備故障診斷和維修保養(yǎng)能力。

4.3.2 庫存裝備的智能管理

消防裝備種類繁多、數(shù)量巨大、使用頻繁，難以實現(xiàn)裝備庫存管理的精確化、動態(tài)化、實時化。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)識別、定位的技術(shù)特性可滿足裝備庫存管理工作的需求。在裝備入庫環(huán)節(jié)，安裝在倉庫入口的讀寫裝置自動識別裝備上RFID電子標(biāo)簽，并采集標(biāo)簽上的信息，這些信息將被傳送到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)簽上的信息對裝備進行分類，提醒管理人員將裝備存放到指定區(qū)域，可有效防止裝備存放的混亂。當(dāng)在倉庫中尋找指定的需要調(diào)撥的裝備時，系統(tǒng)可利用RFID技術(shù)提供的定位服務(wù)迅速、精確地定位裝備的位置，準(zhǔn)確地找到指定裝備，從而節(jié)省尋找裝備的時間，提高工作效率。裝備出庫時，安裝在倉庫出口的讀寫裝置自動識別裝備上的RFID電子標(biāo)簽，并將采集的信息傳送到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)獲取信息后自動消除出庫裝備的信息。在完成出入庫工作后，系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)自動計算不同種類裝備的入庫數(shù)量、出庫數(shù)量、庫存數(shù)量，避免人為記錄造成錯誤，并為裝備調(diào)撥提供可靠的依據(jù)。

5、結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的應(yīng)用將會不斷的擴大和深入。其在消防應(yīng)急領(lǐng)域的應(yīng)用也必將對消防事業(yè)的發(fā)展帶來深刻的變化，推動消防部隊在滅火救援、消防監(jiān)督管理、后勤管理等方面的重大變革，有效提高消防部隊的滅火救援能力和消防監(jiān)督執(zhí)法能力。因此，我們應(yīng)把握住物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展所帶來的機遇，認真研究將其應(yīng)用于消防應(yīng)急領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和核心問題，并逐步推廣應(yīng)用，切實推動消防部隊各項工作的全面發(fā)展。

作者單位：中國人民武裝警察部隊學(xué)院研究生部

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