唐俊杰 李曉峰 司田煜

作者簡(jiǎn)介：

唐俊杰（1984- ），男，漢族，上海人，本科，工程師，研究方向：企業(yè)智能化、信息化系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)；李曉峰（1971- ），男，漢族，浙江舟山人，本科，注冊(cè)安全工程師（化工安全），研究方向：消防應(yīng)急信息化；司田煜（1994- ），男，漢族，江蘇豐縣人，碩士研究生，工程師，研究方向：企業(yè)智能化、信息化系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)。

摘要：消防應(yīng)急是?；穫}(cāng)儲(chǔ)企業(yè)必要的管理環(huán)節(jié)，智慧消防系統(tǒng)是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”試點(diǎn)建設(shè)方案的重點(diǎn)內(nèi)容。本研究將基于物聯(lián)網(wǎng)，結(jié)合5G通信、大數(shù)據(jù)分析、AI智能研判等技術(shù)，研究標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、數(shù)字化、智能化的多層級(jí)智慧消防系統(tǒng)建設(shè)方法，探討一個(gè)全流程管理的綜合性火災(zāi)防控救援系統(tǒng)框架，集成海陸空一體化救援力量，實(shí)現(xiàn)智慧防控、智慧管理、智慧作戰(zhàn)、智慧指揮的目標(biāo)，提高危化品倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)區(qū)的應(yīng)急消防水平。

關(guān)鍵詞：智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)；多層級(jí)；信息系統(tǒng)；應(yīng)急救援；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)

引言

近年來(lái)，?；沸袠I(yè)的安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻，而火災(zāi)又是各類(lèi)事故中危害最大、造成損失最嚴(yán)重的一項(xiàng)，還會(huì)引發(fā)污染、爆炸等一系列危害。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，僅2019年一年就發(fā)生較大火災(zāi)802起，重大火災(zāi)8起，大大危害到了人民的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全?；馂?zāi)事故具有破壞性大、發(fā)生過(guò)程短、救援難度高等特點(diǎn)，2015年天津港8.12危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)特別重大火災(zāi)爆炸事故、2017年鹽湖6.28較大爆炸事故、2018年宜賓7.12重大爆燃事故等均是由火災(zāi)引起的。由此可見(jiàn)，消防管理在?；穫}(cāng)儲(chǔ)企業(yè)屬于重中之重。

傳統(tǒng)的消防管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和使用時(shí)都存在著一定的局限性，過(guò)于依賴使用場(chǎng)所和人工監(jiān)管，存在消防設(shè)備老化、控制終端技術(shù)落后、日常管理流于形式、工作人員缺乏相關(guān)消防知識(shí)等問(wèn)題[1]。因此，危化品倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)亟需一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化、數(shù)字化的智慧消防產(chǎn)品，能夠打通消防管理全流程，將消防管理水平提升到一個(gè)新高度。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)被逐步地應(yīng)用在安全管理當(dāng)中，同時(shí)國(guó)家也出臺(tái)了多項(xiàng)政策推進(jìn)危化品倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的信息化升級(jí)、智慧化改造。2021年4月，應(yīng)急管理部印發(fā)了《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+?；踩a(chǎn)”試點(diǎn)建設(shè)方案》，要求推進(jìn)新一代信息技術(shù)和危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)，強(qiáng)化安全生產(chǎn)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力，構(gòu)建“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+?；踩a(chǎn)”技術(shù)體系和應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，提升安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)感知評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警和響應(yīng)處置能力，為促進(jìn)企業(yè)和監(jiān)管部門(mén)安全管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。其中企業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景特別強(qiáng)調(diào)了敏捷應(yīng)急的建設(shè)工作，要求化工企業(yè)通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面賦能，覆蓋應(yīng)急管理的預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)、恢復(fù)全部4個(gè)階段，應(yīng)用VR和AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置輔助資料的精準(zhǔn)推送、應(yīng)急資源的實(shí)時(shí)更新、應(yīng)急救援的智能決策、應(yīng)急隊(duì)伍的快速聯(lián)動(dòng)和應(yīng)急過(guò)程的全程記錄。

目前，智慧消防已經(jīng)成為消防安全管理的一個(gè)新方向，相關(guān)研究也不斷涌現(xiàn)。袁珍將ZigBee無(wú)線傳輸和視頻檢測(cè)技術(shù)融入消防報(bào)警系統(tǒng)，提高了實(shí)時(shí)性報(bào)警的準(zhǔn)確度[2]。謝濟(jì)濤等人提出了由監(jiān)督平臺(tái)、監(jiān)控系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、消防救援調(diào)配、智能巡檢5部分組成的智慧消防系統(tǒng)[3]。趙誠(chéng)婧提出了自動(dòng)化火災(zāi)防控、智能化救援指揮、精細(xì)化服務(wù)管理的概念[4]。云洋基于傳感器與大數(shù)據(jù)技術(shù)研究了防火監(jiān)督信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立方法[5]。段曉東從監(jiān)管部門(mén)層面提出了城市范圍的遠(yuǎn)程火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)思路[6]。

然而上述消防系統(tǒng)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)消防管理全過(guò)程的打通，無(wú)法滿足應(yīng)急救援力量的零延遲銜接，不能做到全員全流程參與，且難以適用于?；穫}(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的復(fù)雜管理?xiàng)l件。特別是針對(duì)多數(shù)石化倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)區(qū)消防系統(tǒng)相互之間無(wú)法聯(lián)動(dòng)、報(bào)警裝置未形成聯(lián)鎖、裝置點(diǎn)位不夠準(zhǔn)確等問(wèn)題，亟需一套綜合的智慧消防系統(tǒng)提升庫(kù)區(qū)的消防管理水平[7]。本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多層級(jí)智慧消防系統(tǒng)，能夠做到日常管理、事前預(yù)警、消防救援、事故分析、能力提升的全流程智慧管理，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G通信、AI智能研判打造綜合性火災(zāi)防控平臺(tái)，切實(shí)提高?；菲髽I(yè)的消防管理水平[8]。

一、智慧消防系統(tǒng)多層級(jí)框架構(gòu)建思路

為了解決傳統(tǒng)消防管理過(guò)程中數(shù)據(jù)收集不全面、“信息孤島”難以打通、消防信息全面感知能力差、智能化處理不及時(shí)等問(wèn)題，本研究將從技術(shù)和多層級(jí)架構(gòu)兩個(gè)維度入手，解決上述問(wèn)題，構(gòu)建綜合性的智慧消防系統(tǒng)。智慧消防系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足如下目標(biāo)：

智慧防控：發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警，提升信息傳遞的效率。集成高科技智能終端、感知設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，一旦檢測(cè)到險(xiǎn)情與異常，系統(tǒng)自動(dòng)在第一時(shí)間通過(guò)終端設(shè)備通知用戶及時(shí)處理。從被動(dòng)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情為主動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警，以防為主，將險(xiǎn)情控制在萌芽狀態(tài)。

智慧作戰(zhàn)：根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，更高效精準(zhǔn)作戰(zhàn)。通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等，智慧消防能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員、地理方位、實(shí)景數(shù)據(jù)等的集成，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)人員借助這些精細(xì)化數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作戰(zhàn)，提升救援效率。

智慧管理：系統(tǒng)化日常管理，保障消防設(shè)施的完好。利用物聯(lián)網(wǎng)、紅外線感知等技術(shù)，能很好地記錄當(dāng)前消防設(shè)備的位置、狀態(tài)，如有系統(tǒng)損壞及時(shí)報(bào)修，能更好保障消防設(shè)施的完好，提供精準(zhǔn)的設(shè)備信息。

智慧指揮：現(xiàn)場(chǎng)可視化動(dòng)態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)調(diào)度智能化?，F(xiàn)場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)傳輸，一張圖鏈接所有的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，滿足可視化、動(dòng)態(tài)化指揮需求，實(shí)現(xiàn)消防救援人員、消防車(chē)輛、消防裝備、消防水源、消防物資等各類(lèi)資源的實(shí)時(shí)智能化調(diào)度，幫助以最快的速度撲救，最大化保障人員財(cái)產(chǎn)安全。

（一）系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)手段

智慧消防系統(tǒng)應(yīng)充分結(jié)合企業(yè)的自動(dòng)化基礎(chǔ)和使用需求，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、信息系統(tǒng)集成、統(tǒng)一平臺(tái)展示、綜合化消防部署的方式建設(shè)。首先，第一階段應(yīng)基于企業(yè)已有自控層架構(gòu)，通過(guò)OPC/DA協(xié)議將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、消防PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集至云端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。其次，聯(lián)動(dòng)智慧消防監(jiān)控及企業(yè)信息管理系統(tǒng)、對(duì)接應(yīng)急系統(tǒng)，建設(shè)智慧消防一體化管控平臺(tái)，通過(guò)合理布局及可視化展示，將集成的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)整體監(jiān)控，滿足實(shí)時(shí)報(bào)警處置功能。最后，利用5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將視頻分析、視頻報(bào)警等可視化AI技術(shù)應(yīng)用到智慧消防系統(tǒng)中，真正做到消防工作的“智慧”提升，實(shí)現(xiàn)報(bào)警方式多樣化、輔助功能聯(lián)動(dòng)化、數(shù)據(jù)預(yù)警可視化、救援地點(diǎn)準(zhǔn)確化、指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、指揮決策智能化。在第二階段，可以結(jié)合庫(kù)區(qū)智慧消防建設(shè)項(xiàng)目，改造、新增模擬消防固定設(shè)施、消防自控系統(tǒng)、消防控制柜等實(shí)訓(xùn)設(shè)施，建設(shè)消防管理模擬界面，開(kāi)展消防設(shè)施操作員取證、智慧消防培訓(xùn)等功能，滿足應(yīng)急管理人員智慧消防培訓(xùn)需求，從專業(yè)人員角度進(jìn)一步提升消防管理水平。智慧消防系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該從三個(gè)層面開(kāi)展。

管理理念及準(zhǔn)備：應(yīng)急預(yù)案轉(zhuǎn)化、消防能力培訓(xùn)。

制度保障：應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制保障、應(yīng)急處置機(jī)制保障。

技術(shù)支撐：大數(shù)據(jù)、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI分析；衛(wèi)星定位、傳感器、消防裝備。

智慧消防系統(tǒng)的核心要素是數(shù)據(jù)互通、資源調(diào)配、流程打通和監(jiān)控指揮，通過(guò)自控?cái)?shù)據(jù)的采集、信息系統(tǒng)的集成、監(jiān)控駕駛艙界面的展示，將消防資源進(jìn)行整合，聯(lián)動(dòng)消防報(bào)警，通過(guò)可視化界面進(jìn)行監(jiān)控和指揮，實(shí)現(xiàn)全數(shù)據(jù)量化研判、全業(yè)態(tài)深化應(yīng)用、全地域業(yè)務(wù)覆蓋、全流程分析展示。

同時(shí)，智慧消防系統(tǒng)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)3級(jí)數(shù)據(jù)互通，1級(jí)是與庫(kù)區(qū)自控?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)互通，2級(jí)是與應(yīng)急救援設(shè)備、應(yīng)急救援隊(duì)伍、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)互通，3級(jí)是與省/市應(yīng)急指揮中心、國(guó)家應(yīng)急救援中心之間的數(shù)據(jù)互通，并且打通3級(jí)的數(shù)據(jù)通道，構(gòu)建一體化應(yīng)急協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，做到全流程、全業(yè)態(tài)的應(yīng)急消防響應(yīng)。

（二）多層級(jí)架構(gòu)

智慧消防系統(tǒng)將通過(guò)多層級(jí)的概念，從感知預(yù)警到響應(yīng)處置到復(fù)原分析，貫穿應(yīng)急消防全流程。本文所述的智慧消防研究將系統(tǒng)按照事件順序分為六個(gè)層級(jí)，分別是感知層、預(yù)警層、響應(yīng)層、處置層、復(fù)原層、輔助層。多層級(jí)的系統(tǒng)架構(gòu)可以做到職責(zé)明確、處置清晰、覆蓋全面的優(yōu)勢(shì)。

二、多層級(jí)智慧消防系統(tǒng)詳細(xì)建設(shè)內(nèi)容

（一）感知層

感知層的設(shè)計(jì)將從3個(gè)維度出發(fā)，分別是消防自控設(shè)備、視頻AI輔助、人員定位管理，涵蓋“人、機(jī)、料、環(huán)”各個(gè)層面，做到全方位的火災(zāi)感知。

在設(shè)備方面，系統(tǒng)需要對(duì)接集成庫(kù)區(qū)的消防自控設(shè)備，包括可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置、光纖光柵感溫裝置、儲(chǔ)罐無(wú)線測(cè)溫技術(shù)、移動(dòng)式消防設(shè)備、工業(yè)防爆無(wú)人機(jī)等，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的自控信號(hào)匯總分析。利用AI分析識(shí)別技術(shù)，通過(guò)視頻監(jiān)控進(jìn)行輔助分析，搭載相應(yīng)的智能算法，可以實(shí)現(xiàn)人員違規(guī)行為、關(guān)鍵部分溢油、煙霧分析、火災(zāi)火焰等的感知。利用真實(shí)環(huán)境事故模擬的方式逐步積累素材，提高算法模型精度。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)將感知責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，以人為感知基礎(chǔ)，提升消防判斷及救援物資能力判斷，結(jié)合人員定位管理、二道門(mén)管理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員管理的提升，并借以班組的概念實(shí)現(xiàn)分級(jí)管控。

（二）預(yù)警層

在集成各類(lèi)消防數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展綜合監(jiān)控及響應(yīng)、處置一體化平臺(tái)。

1.消防相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備的所有圖層及點(diǎn)位展示（可燃、火災(zāi)報(bào)警、感溫光柵、消防設(shè)施等）。

2.在系統(tǒng)地圖中可對(duì)消防設(shè)備分布進(jìn)行打點(diǎn)及檢修掛牌，同時(shí)可顯示該設(shè)備狀態(tài)、信息、完好情況等。

3.具備智能計(jì)算消火栓、泡沫站、消防水池、消防水罐等消防供給設(shè)備的可持續(xù)時(shí)間，為現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)指揮調(diào)度戰(zhàn)時(shí)資源提供輔助參考。

4.建立設(shè)備管理臺(tái)賬，對(duì)消防設(shè)備進(jìn)行管理，能夠?qū)εR近超期的設(shè)備以及泡沫液有效期等進(jìn)行彈窗提醒。

5.消防相關(guān)系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)接入及信息展示，細(xì)化報(bào)警信息的點(diǎn)位展示，細(xì)化到具體報(bào)警的設(shè)備設(shè)施，而不是只顯示一個(gè)報(bào)警類(lèi)型或報(bào)警儲(chǔ)罐。

6.消防泵狀態(tài)需顯示壓力、溫度、電壓、電流等設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

7.報(bào)警處置流程，做到流程流轉(zhuǎn)，每一步對(duì)應(yīng)相關(guān)操作確認(rèn)人員，實(shí)現(xiàn)線下流程表單電子化。同時(shí)系統(tǒng)需記錄報(bào)警記錄、操作記錄，生成相關(guān)日志。

8.在系統(tǒng)地圖中需要有消防管網(wǎng)主線路展示。

9.系統(tǒng)能夠與其他應(yīng)急系統(tǒng)等進(jìn)行對(duì)接。

（三）響應(yīng)層

建立成熟的響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)、數(shù)字化預(yù)案、消防力量協(xié)同。

應(yīng)建立逐級(jí)響應(yīng)機(jī)制，從員工、班組、企業(yè)到園區(qū)，快速完成初期響應(yīng)，為后續(xù)的消防響應(yīng)和政府對(duì)接做好準(zhǔn)備工作。在火災(zāi)得到響應(yīng)后，應(yīng)立即啟動(dòng)數(shù)字化預(yù)案。數(shù)字化預(yù)案分為平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩個(gè)部分，平時(shí)負(fù)責(zé)將線下預(yù)案轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)可執(zhí)行的數(shù)字化預(yù)案，梳理預(yù)案體系，戰(zhàn)時(shí)負(fù)責(zé)建立逐級(jí)響應(yīng)相關(guān)機(jī)制，啟動(dòng)數(shù)據(jù)化預(yù)案，根據(jù)事態(tài)情況選取最優(yōu)預(yù)案，調(diào)動(dòng)應(yīng)急資源，為后續(xù)的消防處置提供指揮方案。根據(jù)數(shù)字化預(yù)案的內(nèi)容對(duì)接消防應(yīng)急系統(tǒng)，完成事故接處警，聯(lián)動(dòng)指揮救援，實(shí)現(xiàn)快速事故反應(yīng)和傳遞，提高事故防范意識(shí)，提升事故響應(yīng)效率。

（四）處置層

智慧消防系統(tǒng)需要聯(lián)動(dòng)企業(yè)、園區(qū)、政府的應(yīng)急消防救援力量，做到高效集成隊(duì)伍、人員和裝備，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)通訊、可視化定位、可視化指揮的海陸空一體化指揮實(shí)戰(zhàn)功能。

（五）復(fù)原層

復(fù)原層負(fù)責(zé)研究事故后現(xiàn)場(chǎng)復(fù)原、工藝系統(tǒng)復(fù)原，建立相應(yīng)的分析模型，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)模型、污染指標(biāo)關(guān)聯(lián)溯源模型、火災(zāi)源頭素原模型、風(fēng)險(xiǎn)單元統(tǒng)計(jì)模型等，對(duì)火災(zāi)事故形成完整的事后分析，提高火災(zāi)預(yù)防能力。

（六）輔助層

在輔助層構(gòu)建智慧消防培訓(xùn)平臺(tái)，通過(guò)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、模擬、演練、競(jìng)賽、測(cè)試等方式組建專業(yè)消防隊(duì)伍，同時(shí)讓庫(kù)區(qū)工作人員具備消防安全專業(yè)知識(shí)。培訓(xùn)中心建設(shè)可分為：真實(shí)火災(zāi)實(shí)訓(xùn)區(qū)、火災(zāi)仿真模擬區(qū)、配套設(shè)施區(qū)、公用工程區(qū)、綜合服務(wù)區(qū)；應(yīng)急救援真實(shí)火災(zāi)實(shí)訓(xùn)、應(yīng)急救援裝備測(cè)試培訓(xùn)、應(yīng)急救援技能競(jìng)賽、應(yīng)急預(yù)案綜合演練、應(yīng)急裝備展示交流。

三、智慧消防監(jiān)控平臺(tái)

危化品倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)應(yīng)圍繞智慧消防系統(tǒng)建設(shè)監(jiān)控平臺(tái)，聯(lián)動(dòng)自控設(shè)備、報(bào)警設(shè)備、視頻監(jiān)控、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)區(qū)的智慧化消防可視化綜合管理。

可視化監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)以庫(kù)區(qū)地圖模塊為基礎(chǔ)，展示每個(gè)儲(chǔ)罐的圖標(biāo)和位置，點(diǎn)擊儲(chǔ)罐圖標(biāo)，能夠顯示相關(guān)信息，同時(shí)展示消防水罐液位、泡沫站液位、應(yīng)急消防裝備信息、報(bào)警處置記錄、值班人員信息、消防泵狀態(tài)、官網(wǎng)壓力監(jiān)控、視頻監(jiān)控、報(bào)警彈框等信息。

結(jié)語(yǔ)

智慧消防系統(tǒng)的建立，需要從危化品企業(yè)自身的消防應(yīng)急管理需求出發(fā)，貫徹落實(shí)政府部門(mén)的監(jiān)管要求，迅速聯(lián)動(dòng)應(yīng)急救援力量，做到制度標(biāo)準(zhǔn)落地、數(shù)據(jù)信息打通、人員專業(yè)培訓(xùn)，可以提高企業(yè)及園區(qū)的消防應(yīng)急能力，降低人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，取得積極的社會(huì)效益。

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