安科瑞王璐月

摘 要：為了提升建筑物電氣火災(zāi)消防系統(tǒng)效能，設(shè)計(jì)了一體化的智慧消防系統(tǒng)。融合消防業(yè)務(wù)，利用 LDAP 提供統(tǒng)一入口進(jìn)行系統(tǒng)集成；利用 Web API 技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)整合，消除“信息孤島"，支持網(wǎng)絡(luò)感知、數(shù)據(jù)監(jiān)管、輔助實(shí)戰(zhàn)指揮等智慧應(yīng)用；將公眾納入消防救援體系，建立公眾服務(wù)智慧消防系統(tǒng)，多方面地服務(wù)公眾，充分發(fā)揮公眾的主觀能動(dòng)性，提升救援效果和效率。該系統(tǒng)可以改善以往消防系統(tǒng)共享水平不高、應(yīng)用程度不高、效能發(fā)揮不足的局面。

關(guān)鍵詞：智慧消防 ；電氣火災(zāi)；

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化程度的提高，生產(chǎn)、生活電氣化，燃料的多樣化，人口和物質(zhì)的高度集中，各種新材料、新能源、新工藝、新技術(shù)投入使用，起火因素日漸增多，火災(zāi)形勢日趨嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年我國共接報(bào)火災(zāi) 23.7 萬起，電氣火災(zāi)仍居各類火災(zāi)。

消防狀況是衡量一個(gè)國家及城市現(xiàn)代文明程度的標(biāo)志之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，“智慧消防"為消防事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入新的活力。設(shè)計(jì)一個(gè)有效防控電氣火災(zāi)的智慧消防系統(tǒng)，對于促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。

1 建筑物電氣火災(zāi)防控信息化現(xiàn)狀分析

目前，我國大部分城市消防設(shè)施完備，針對不同建筑應(yīng)配套的消防裝備、火災(zāi)警示、自動(dòng)滅火、防火與疏散、通用與防煙排煙、消防供水等也都有明確的標(biāo)準(zhǔn)，存在的主要問題是信息化支撐能力不足。一是電氣使用源頭監(jiān)管手段匱乏、范圍有限，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)智能分析和隱患動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警水平較低，如不能隨時(shí)掌握電氣狀態(tài)、不能及時(shí)處理消防通道被堵塞、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)故障等。二是政務(wù)服務(wù)信息化程度低，服務(wù)公眾的方法手段單一，公眾消防意識(shí)淡薄和用電知識(shí)匱乏，消防應(yīng)急科普偏差導(dǎo)致火災(zāi)事故緊急應(yīng)對能力低下，如學(xué)生在老舊宿舍長時(shí)間使用大功率電器，使用絕緣線老化的電器；公眾使用消防設(shè)備自救能力不足；火源阻擋了熟知的逃生出口，或者因?yàn)闈鉄煻鵁o法辨別逃生方向。三是采集匯聚信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性有待提高，輔助指揮決策的效能不佳。如實(shí)施內(nèi)攻過程中，一方面消防員時(shí)刻面臨濃煙、物體打擊、高處墜落以及電泄漏等多種危險(xiǎn)和困難;另一方面,指揮無法及時(shí)掌握現(xiàn)場情況，給出救援方案。

由于業(yè)務(wù)應(yīng)用單一和平臺(tái)多樣化，使得數(shù)據(jù)資源碎片化，形成“信息孤島"，導(dǎo)致消防物資不能物盡其用。開發(fā)統(tǒng)一的門戶系統(tǒng)，融合消防業(yè)務(wù)，整合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)共享程度，有助于消除“信息孤島"。

筆者基于輕量目錄訪問協(xié)議(Lightweight DirectoryAccess Protocol，LDAP)，集成原有業(yè)務(wù)系統(tǒng) ，并且通過Web API 服務(wù)來完成不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)整合，設(shè)計(jì)了一體化的智慧化消防系統(tǒng)，便于統(tǒng)一資源管理及訪問控制。系統(tǒng)以業(yè)務(wù)問題為導(dǎo)向，一是加強(qiáng)了電氣使用源頭的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)管能力；二是為公眾提供多樣化立體化的服務(wù)，尤其是加強(qiáng)消防科普的力度，提高公眾的緊急應(yīng)對能力；三是延伸網(wǎng)絡(luò)感知觸角，提升數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化水平和程度，進(jìn)而輔助消防救援決策，打造運(yùn)行的“智慧大腦"，提高信息化支撐能力。

2 智慧消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 LDAP 的系統(tǒng)架構(gòu)

LDAP 是一個(gè)開放、中立、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用協(xié)議，通過IP 協(xié)議提供訪問控制和維護(hù)分布式信息，是一種集中賬號管理架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)協(xié)議，易配置，易管理，其統(tǒng)一身份認(rèn)證過程如圖 1 所示。

圖 1 統(tǒng)一身份認(rèn)證過程

基于 LDAP 可以實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用系統(tǒng)共存場景下單點(diǎn)登錄(SSO)和統(tǒng)一身份認(rèn)證，并且實(shí)現(xiàn)賬戶管理與訪問控制管理的分離，為大數(shù)據(jù)平臺(tái)的訪問管理和配置帶來了便捷性。從數(shù)據(jù)訪問角度來看，LDAP 也是一種使用樹形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，特別適用于一次寫入數(shù)據(jù)，多次查詢搜索的應(yīng)用場景。

Web API 是一種應(yīng)用接口框架，能夠構(gòu)建 HTTP 服務(wù)以支撐更廣泛的客戶端如瀏覽器、手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備終端以及傳統(tǒng)的桌面應(yīng)用程序等框架。構(gòu)建統(tǒng)一規(guī)范接口的 Web API，無需修改基層數(shù)據(jù)就可為各應(yīng)用提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)接口服務(wù)，解決遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和交互。技術(shù)原理如圖 2 所示。

 圖2 Web API 技術(shù)原理

電氣消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要有電氣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，消防設(shè)施信息，建筑信息、實(shí)時(shí)交通、水利、氣象等協(xié)同辦公數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)現(xiàn)場感知數(shù)據(jù)、各類感知、預(yù)警、分析和輔助決策等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要用于 Web 網(wǎng)站、微信、各種移動(dòng)終端、桌面應(yīng)用等平臺(tái)。在這些應(yīng)用服務(wù)下層，構(gòu)建 Web API 層作為數(shù)據(jù)的公共接口層，可以保證接口提供給應(yīng)用層的數(shù)據(jù)一致性。再通過業(yè)務(wù)邏輯層整合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)訪問層，調(diào)用不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。這樣構(gòu)建的 Web API 的接口層就能快捷靈活地為所有接入的應(yīng)用提供豐富的數(shù)據(jù)接口。

綜上所述并基于 LDAP，為建筑物電氣消防業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一入口進(jìn)行系統(tǒng)集成，使用 Web API 技術(shù)實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，支持智慧應(yīng)用，如圖 3 所示。

圖 3 LDAP 目錄

該目錄的根節(jié)點(diǎn)是 LDAP 服務(wù)器集群，分為 7 個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別是隱患數(shù)據(jù)感知、監(jiān)管和現(xiàn)場數(shù)據(jù)感知、消防辦公、協(xié)同辦公、服務(wù)器組成、智慧應(yīng)用和公眾服務(wù)。

為解決應(yīng)用多樣化的服務(wù)效率問題，服務(wù)器集群按功能劃分各司其職，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web 服務(wù)器、移動(dòng)信息服務(wù)器、公有/私有服務(wù)器、實(shí)時(shí)通信服務(wù)器、智能應(yīng)用服務(wù)器等，總體實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)覆蓋應(yīng)急救援、火災(zāi)防控、隊(duì)伍管理、公眾服務(wù)、應(yīng)急通信等多個(gè)領(lǐng)域。并以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，綜合運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能，智慧化調(diào)控調(diào)配公共資源和公共服務(wù)，進(jìn)行消防設(shè)施狀態(tài)監(jiān)管，用電感知預(yù)警及風(fēng)險(xiǎn)研判，作戰(zhàn)指揮智能輔助。

(1) 消防設(shè)施狀態(tài)感知與監(jiān)管。通過實(shí)時(shí)采集消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警、區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評估等。

(2) 用電感知預(yù)警及風(fēng)險(xiǎn)研判。通過物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，將供電側(cè)和用電側(cè)電氣線路、電氣設(shè)備和周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至云平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)警示，支持移動(dòng)端信息交互，定期進(jìn)行總體評價(jià)，指導(dǎo)用戶對隱患進(jìn)行排查和整改。有效解決電氣線路老化、肉眼無法直觀實(shí)時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程等問題。

(3) 作戰(zhàn)指揮智能輔助。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)的電氣狀態(tài)，5G 單兵通信裝備、消防機(jī)器人和其他執(zhí)法終端的現(xiàn)場視頻、有毒氣體、空氣壓力、生命體征等感知數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二維和三維數(shù)據(jù)可視化，發(fā)揮位置和感知信息支撐實(shí)戰(zhàn)指揮的作用，自動(dòng)生成作戰(zhàn)方案、處置要點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及災(zāi)情研判結(jié)論，通過圖像識(shí)別和語音識(shí)別技術(shù)為各級指揮員提供決策支持。

(4) 消防辦公。利用網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)自動(dòng)化、智能化地采集與管理人、車、裝備等救援資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮全過程，充分發(fā)揮系統(tǒng)和數(shù)據(jù)效能。

(5) 公眾服務(wù)。為公眾提供火災(zāi)隱患舉報(bào)、火災(zāi)警示、業(yè)務(wù)辦理 、信息查詢和消防宣傳等一站式便捷的服務(wù)。

2.2 公眾服務(wù)智慧消防系統(tǒng)

人是建筑物電氣火災(zāi)應(yīng)急救援任務(wù)中的弱勢群體。隨著消防知識(shí)的普及，人工智能和 5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，受災(zāi)公眾有時(shí)間和能力根據(jù)智慧系統(tǒng)發(fā)出的作戰(zhàn)指令，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)行緊急逃生甚至是救援作戰(zhàn)。因此，提出受災(zāi)公眾是消防救援體系中的新生力量，是系統(tǒng)監(jiān)

管、人員排查、自動(dòng)滅火系統(tǒng)失靈，火災(zāi)發(fā)生而消防救援隊(duì)未到達(dá)現(xiàn)場時(shí)的作戰(zhàn)部隊(duì)，其地位如圖 4 所示。

圖 4 消防救援體系結(jié)構(gòu)圖

在公眾服務(wù)節(jié)點(diǎn)下設(shè)計(jì)一個(gè)專門的公眾應(yīng)急智慧消防系統(tǒng)，包含提升公眾應(yīng)急反應(yīng)能力的全部信息，即消防知識(shí)普及、消防基礎(chǔ)設(shè)施、簡單易懂的火災(zāi)自救模擬以及災(zāi)情發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)智慧逃生路線，有助于提高公眾的應(yīng)急反應(yīng)能力，進(jìn)而提升應(yīng)急救援系統(tǒng)的整體效能。具體如圖5 所示。

圖 5 大眾版智慧消防系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

(1) 基礎(chǔ)設(shè)施查詢?？梢圆樵兿腊l(fā)布的建筑內(nèi)的滅火器位置、消火栓位置、避難場所、水源所在地、出口和逃生路線圖等。

(2) 火災(zāi)自救模擬。以簡易動(dòng)畫形式展示消防發(fā)布的模擬火災(zāi)，針對火災(zāi)的大小和位置，為當(dāng)前位置生成應(yīng)急預(yù)案及展示逃生路線、并標(biāo)注背離火源的避難場所和水源地。

(3) 智慧逃生路線查詢。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，針對火災(zāi)與用戶的相對位置，以簡易動(dòng)畫形式展示消防為當(dāng)前位置生成的應(yīng)急預(yù)案及逃生路線，并標(biāo)注背離火源的避難場所和水源地。

(4) 消防知識(shí)普及。展示消防發(fā)布的各類消防知識(shí)，包括消防法律法規(guī)、用電和火災(zāi)預(yù)防知識(shí)、火災(zāi)撲救、人員疏散逃生和自救互救知識(shí)等。

3 安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺(tái)介紹與選型

3.1 平臺(tái)簡介

安科瑞智慧消防綜合管理云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動(dòng)警示設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理的實(shí)際需求。

從火災(zāi)預(yù)防，到火情警示，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)警示和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。同時(shí)，通過自動(dòng)消防滅火控制裝置啟動(dòng)自動(dòng)滅火設(shè)備和消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業(yè)無專業(yè)電工、肉眼無法直觀系統(tǒng)即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時(shí)排除安全隱患，安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺(tái)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.2 平臺(tái)功能

(1)  平臺(tái)登陸

用戶登錄成功之后進(jìn)入首頁，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類、設(shè)備警示信息、警示分類、警示統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器警示時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

(2) 實(shí)時(shí)監(jiān)控

智慧用電子系統(tǒng)可接入電氣火災(zāi)、故障電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測和母排無線測溫探測等等各類子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)消防系統(tǒng)設(shè)備的信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風(fēng)險(xiǎn)閾值，APP、電話警示統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設(shè)備的標(biāo)簽、地理位置定位，快速通知，快速處置

(3) 隱患管理

隱患管理包括隱患巡查、隱患處理、和隱患記錄，隱患巡查的目的是為了系統(tǒng)在產(chǎn)生警示或隱患后，系統(tǒng)可以針對工程人員派發(fā)工單，處理完以后工程人員能夠在系統(tǒng)中填寫相關(guān)工單任務(wù)記錄，以供歷史查詢。隱患統(tǒng)計(jì)支持對項(xiàng)目進(jìn)行日、月、季、年的維度查詢，并能夠自定義時(shí)間查詢，將項(xiàng)目下隱患以曲線，圖表的形式展現(xiàn)

(4) 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析包括數(shù)據(jù)匯總和分析報(bào)告，數(shù)據(jù)匯總以曲線和表格形式顯示各個(gè)月份的警示和故障記錄，同時(shí)顯示控制日志，支持按照控制類和參數(shù)設(shè)置類分別顯示，也可以按照操作是否成功分別顯示，包括此次控制的操作情況，項(xiàng)目名稱，設(shè)備信息以及對應(yīng)的操作時(shí)間等；分析報(bào)告包括總體概況和設(shè)備回路特征分析。

(5) 運(yùn)運(yùn)維管理

根據(jù)運(yùn)維調(diào)度管理的需要，智能調(diào)度技術(shù)人員可以分為不同角色，系統(tǒng)支持巡檢計(jì)劃和巡檢日歷，可支持巡檢人員使用手機(jī)NFC芯片巡檢打卡的功能。

(6) 手機(jī)APP功能

手機(jī)APP軟件具有IOS版本和安卓版本，并與電腦終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣安全參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過壓、欠壓、過流等電氣故障實(shí)時(shí)警示數(shù)據(jù)等；能實(shí)時(shí)顯示項(xiàng)目地理位置、未排除隱患數(shù)、未處理巡檢數(shù)等；通過APP消息推送的方式提醒用戶實(shí)時(shí)警示信息；可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程分閘功能；可以對所有現(xiàn)場探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定及修改；可以對所有現(xiàn)場探測器的遠(yuǎn)程控制記錄進(jìn)行查詢；

3.3 產(chǎn)品選型

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

4結(jié)束語

基于建筑物電氣火災(zāi)的智慧消防系統(tǒng)，基于 LDAP 架 構(gòu)，集成原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種用戶多個(gè)應(yīng)用統(tǒng)一身份認(rèn)證，方便賬號的統(tǒng)一管理。通過 Web API 服務(wù)來完成不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)整合，消除消防中心與電氣狀態(tài)、公眾與消防科普知識(shí)、消防中心與消防設(shè)施、受災(zāi)公眾與消防設(shè)施等方面的“信息孤島"。面向網(wǎng)絡(luò)感知，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，具有智能研判、精準(zhǔn)指揮、智能輔助等特性。優(yōu)化消防救援體系結(jié)構(gòu)，積極調(diào)動(dòng)受災(zāi)公眾的主觀能動(dòng)性，使得信息化紅利提高，改善以往共享水平不高、應(yīng)用程度不高、效能發(fā)揮不足的局面。

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