Intelligent fire detector with
automatic water sprinkler system
to avoid fire accidents
 |
|
0935-970-603 施正偉
|
為瞭解當前智慧消防的發展現狀，在回顧現有文獻的基礎上，梳理出智慧消防的提出背景，從不同角度探討了其概念和特徵；簡要概述了智慧消防的發展歷程，重點從火災防控精細化、滅火救援智慧化，和後勤管理高效化等方面，分析了智慧消防的研究現狀；最後依據當前的研究成果，淺談了下一步的研究方向，目的在對下一步的研究提供思路和方向。
1.引言
2009 年 IBM 正式公佈「智慧城市」的理念後，世界各國都以其為突破口，不斷發展突破資訊技術，加快推進「智慧城市」的規劃建設，並推動眾多領域向智慧化轉變 。
消防作為城市公共安全的一部分，在智慧城市建設發展的熱潮中，也必須適應形勢，實現消防資訊化、智慧化。由此，「智慧消防」應運而生，如何更好地將資訊技術，應用於消防領域，進而實現滅火救援和火災防控智慧化，是當前消防部門和公共安全領域專家學者，研究的熱點問題。
其作為消防行業發展的新方向，在為防火監督管理和滅火救援提供數據支撐，提高社會化消防監督與管理水平，提升現代化智慧城市綜合防火能力等方面，具有良好的社會效益和應用前景。
2. 智慧消防的定義與特徵
2.1. 智慧消防的定義
當前「智慧消防」還是一個理念，全球各國家在法律層面上，還沒有明確「智慧消防」的具體定義和標準 ，各專家學者對智慧消防的定義也不同。
有學者專家認為，智慧消防是借助物聯網、雲端運計算、大數據等新一代技術，立足於消防的職能需求，從獲取的資訊中分析研判，以實現防火安全智慧評估，和滅火救援智能決策；
有專家對數位消防和智慧消防做了比較，認為前者重點在於資訊的採集與傳輸，後者更注重是資訊的綜合分析，和輔助決策等；從知識創新應用的角度指出，智慧消防不單是物聯網、大數據等資訊技術的應用，更重要的是透過知識理論的創新應用，推進消防事業創新的一種方法。
究其實質，智慧消防就是綜合運用，各種先進的資訊化技術，採集、傳輸、挖掘、分析海量的消防數據，實現消防管理服務和滅火救援智能化。
2.2. 智慧消防的特徵
資訊全面感知：智慧消防建設的基礎，是建立集中式的消防大數據網路，利用各類智慧感測器、地理資訊系統和各種智慧終端設備，獲取各類消防資訊，實現對城市各區域，消防數據的即時感知和處理，進而實現全局化監測和全時空管理。
系統互聯共享：智慧消防不能只靠感知，還需要實現資訊系統的互聯互通。運用物聯網和雲端運算平台，對消防多源異構數據進行整合，同時要打破相關部門的資訊資源保護壁壘，形成統一的資源體系，搭建成智慧消防的資訊基礎平台，實現資訊共享。
服務智慧可靠：智慧消防能夠匯總所感知到的海量數據，但真正體現出「智慧」的是對海量資訊，進行不同深度處理、分析和挖掘的能力，根據不同部門和用戶的需求，提供不同層次的智能化服務。
3. 全球智慧消防的發展現狀
3.1. 國際發展現狀
國既有關智慧消防的研究，以美國最具代表性。智慧消防的研究起源於 2012 年，是由美國標準技術研究院(NIST)提出，將資訊實體系統(CPS)，應用在消防裝備和滅火器材領域 。
2013 年美國消防研究基金會，研製了智慧消防發展規劃圖，同時明確了智慧消防建設，將要面對的研究難點和技術問題，並將智慧消防，作為未來的重點項目進行研究 。
國際智慧消防建設成效顯著，2013 年美國 Math Works 公司創建開發了智慧應急響應系統(smart emergency response system (SERS))，目的在發生災難時，為倖存者和救援人員，提供周邊地理環境等資訊，以實現快速定位和救助；
美國谷歌公司研發的谷歌眼鏡，可以內置加載建築物地圖，幫助消防員快速穿過濃煙火場；瑞典皇家理工學院研製了數位定位消防鞋，其設計系統安裝了先進感測器、無線模組和處理器，數據能反映消防員和被困人員的準確資訊，對消防員進行遠端操控。
3.2. 對岸中國發展現狀
對岸中國智慧消防起步，比國際稍晚幾年，2012 年頒布了《武警消防部隊「十二五」資訊化建設項目總體規劃》，要求推進資訊技術與消防的深度融合；2016 年 6 月，中國湖北省宜昌，市舉辦「全國創新社會消防管理會議」，在官方層面正式宣佈由傳統消防轉型為智慧消防；
2017 年 10 月，他們政府部局下發了《關於全面推進「智慧消防」建設的指導意見》，要求加速實現消防服務，向智慧化轉型升級。
在智慧消防建設方面，有專家提出智慧消防，應當先建設消防物聯網，獲取所需的消防資訊，而後建立依託網路，建立物聯網消防，實現智慧化應用；另外有專家提出，建設一個集中式雲端平台，進行資訊收集和匯總，開發火災防控網路，和滅火救援網路的建設框架。
目前，對岸中國各城市智慧消防建設，也取得了一定的成果，對岸中國江蘇省鎮江市，建立了城市消防設施聯網監測系統，實現消防設施的監測維保，以及日常巡檢等功能；湖南省搭建了全省統一的「消防數據中心」，應用於消防大數據指揮平台，和火災監控預警平台。
4. 智慧消防的研究領域
目前，中國專家學者大多基於物聯網、大數據等資訊技術，對智慧消防的建設進行了探索，研究總體上可以分為火災防控精細化、滅火救援智慧化，和後勤管理高效化等其他方面。
4.1. 火災防控精細化
在消防設施聯網監控建設方面，對岸中國制訂了《城市消防遠端監控技術規範》，要求城市建立消防物聯網，採集和匯總消防設施運行、火警，和維保管理等資訊，但系統缺乏在消防水箱水位、噴淋管網壓力，和行動滅火裝置等，數據資訊的監測。
利用 RFID 技術，對水帶、滅火器、逃生器材等行動設施，進行位置監測。在消防管理系統加入壓力感測器、水位感測器等監測室內消防給水系統，接入智慧影像分析裝置，監視感知疏散通道和逃生門。以上研究大多利用物聯網，實現了獨立消防監控系統的集中管理，對於消防數據統計分析，和深度挖掘等方面較少涉及。
在火災預警和智慧風險評估方面，中國專家提出在消防物聯網監測系統中引入 CEP (複雜事件處理)技術，透過編碼實現火警誤報、漏報的判別。 就火災精確探測方面，提出根據樣本數據訓練感測器 BP 神經網路，和圖像 BP 神經網路，並結合模糊算法進行火災預測。
利用 Hadoop 和 Spark 等大數據技術，建構「智慧消防」系統，對消防大數據進行深度挖掘和融合，實現火災風險評估和預警，但對於具體的火災風險評估模型，以及火災預警的實現方法沒有具體的說明。
在社會消防安全管理方面，等利用 BIM (建築資訊模型)建立 3D 可視化的消防系統，能夠動態呈現防火分區、疏散路線等相關要素，可應用於防火監督檢查，和應急疏散逃生指示等。還有專家提出利用大數據平台，根據火災規律和突發趨勢，提出餓預防措施，根據系統上消防知識閱讀量等資訊，進行針對性的宣傳教育。
4.2. 滅火救援智慧化
在數位化預案建設方面，對岸中國學者提出，運用 3D 實景和虛擬仿真等，全景技術製作滅火救援數位化預案，火警發生時時，可快速瞭解建築資訊，並制訂相應滅火戰術，日常可佩戴 VR 眼鏡在編制的重點單位數位化中，預案開展「六熟悉」工作。
還有學者依據 C/S 模式、GIS 技術建構了數位化預案，透過建立 3D 可視化的預案數據庫，可在 GIS 和 3D 場景中，進行預案的製作、查詢、推演等操作。若在此系統中，能動態再現火災和煙氣蔓延情況，與救援疏散流程等功能，會使系統功能更全面。
在大數據指揮平台建設方面，提出搭建一體化作業指揮平台，整合靜態和動態數據，集 119 接處警系統、GPS 定位系統，和可視化調度指揮，系統等子系統為一體，進行指揮調動、協調聯動和智慧輔助決策。
提出建構應急處置系統模組，其中接警出動和勤務評核，總結模組應用 GIS 系統進行路線規劃，救援行動模組應用多核協同指揮系統，和室內人員定位系統，進行輔助指揮決策，執勤戰備模組，應用消防裝備物聯網管理系統，和重點單位網格化管系統，進行裝備和人員管理。
在單兵作業監測方面， 提出基於物聯網技術，建立消防員生理資訊監控系統，透過為消防員配備的感測器，或火場其他部位的感測器，收集其各類生理數指標資訊，及火場環境和位置參數等，即時傳輸至現場指揮系統。
在消防員行動端，除了配置各類感測器外，還設計了網路攝影機和語音傳輸模組，進行影像傳輸和語音通信；並提出了基於消防員運動軌跡，結合動態感測和 GPS 系統，實現消防員室內環境定位。
4.3. 後勤管理高效化
就車輛物聯網建設方面，提出建構消防 GPS 車輛管理系統，利用 GPS 定位車輛，GIS 動態監控車輛和交通狀況等，實現即時監控當前案件、歷史案例回放、執勤跨界報警等功能。
採用 LORA 電子標記卡，載入車載的裝備和人員資訊，再融合 OBD 模組，採集上傳各種車輛基本資訊，和載水量、泡沫量等資訊，實現消防車輛資訊動態監管和調度。
在裝備物資管理方面，提出將 RFID 電子標籤嵌入裝備中，透過在裝備庫房和車庫門口，設置固定式讀寫器，監測車輛和裝備出入庫情況，手持式讀寫器登記清點單個裝備，使裝備管理從各個環節，均能實現資訊化。
但是在應用大數據分析，評估隊伍裝備管理的水準，以及預測隊伍裝備的需求等方面，還需要進一步研究。針對 RFID 技術，同時採集多個資訊時，存在的標籤衝突或碰撞問題，建議採用二進制樹狀算法，以減少干擾，以準確獲取多個數據參數。
4.4. 其他
在救火作業方面，提出精細化救火作業評估理念，運用大數據技術，對指揮中心的接處警分析，對轄區中隊、增援中隊、全勤指揮部、聯動力量的救火作業分析。
在救火作業力評估方面，提出運用數據評估與分析作業力，依據 3 個理論指標因素，和 2 個實寄作業指標因素，利用大數據技術分析收集的基礎資訊，採用一張圖展示和評估消防隊伍作業力。
5. 結論
基於「智慧城市」的建設背景，從內涵和應用等角度，探討了智慧消防的定義，提出了智慧消防資訊全面感知、系統互聯共享和服務智慧可靠的三點特徵。
在此基礎上，闡述了全球智慧消防的發展歷程和建設成果，重點研究了本地智慧消防的研究領域，從火災防控精細化、滅火救援智慧化和後勤管理高效化等方面，進行分類綜述，並歸納了各個領域的具體研究成果。透過對現有研究文獻的回顧和分析，下一步研究方向大致可從以下三個方面展開：
- 加強具體功能實現方面的基礎理論研究。目前研究多停留在體系和框架的設計上，對於實現功能所需的理論支撐，和技術手段等研究，往往比較籠統，如依據何種理論實現區域火災風險評估，建立哪些模型進行火災預警等，都需要進一步，進行理論和技術層面的研究。
2) 明確智慧消防的建設思路和研究重點。智慧消防是個大領域，研究時應分輕重緩急，不能片面追求大而全，應著重研究和發展對於社會建設和隊伍管理急需的方面，加強頂層體系的規劃和研究。
3) 加強工程應用中實際問題的解決研究。目前純理論層面研究較多，對於實踐應用層面上的研究較少，如何解決不同消防設備間的技術壁壘、統一通訊協議，如何在不給防火單位造成額外負擔的基礎上推進智慧消防建設，在這些方面還需理論上的探討和研究。
 |
0 comments:
張貼留言