黄广国，晋广庆，胡志诚

（1.山东大卫国际建筑设计有限公司，山东 济南 250002；2.山东君天建设工程有限公司，山东 济南 250101）

0 引 言

随着中国社会经济的高速发展，城市各类建筑所面临的各种火灾危险性也在迅速上升，城市消防工作任务日趋复杂艰巨。中华人民共和国国务院安全生产委员会2022年2月印发的《“十四五”国家消防工作规划》中要求推行新型监管模式，实施“互联网+”监管。坚持智慧引领，充分运用物联网和现代信息技术，全时段、可视化监测单位消防安全状况，实时化、智能化评估消防安全风险，提高预测、预警能力，分级分类实施差异化消防安全线上监管[1-5]。加速推动消防物联网设备智能化系统工程建设，全方位推进消防设备信息化工程建设与灭火服务管理工作的相互结合、构建全覆盖面的火灾事故防治体系，加快推进现代科技物联网技术与消防工作的深度融合已是刻不容缓的任务。

由于物联网技术的日渐成熟，其在各行各业中的应用均已取得良好效果。在建筑物的消防设施领域，利用物联网技术将微型的传感元件植入到建筑物消防设施内，再利用物联网的传输方式将数据上传给应用终端，就可以实现对建筑物内的消防设施的实时远程监控管理。采用物联网技术和无线传感器物联网技术的消防物联网设备智能系统工程，已成为当前智能建筑及消防设备监控系统发展的主要态势。区别于依靠总线技术的传统消防设备管理系统，基于物联网技术的智能消防设备管理系统已经建立了统一的标准化互联与信息传输机制，并且在智能硬件上应用的嵌入式微处理器也能够通过系统开发者设计的通信模块接入以太网，从而完成消防信息与消防设备数据的传递。

1 系统架构

消防物联网设备智能化系统，主要由感知信号的收集部分、数据传输网络以及安全协议、网络系统的运行平台和数据处理中心等构成。结合物联网技术架构和设备管理相关技术，操作系统的总体设计架构包括了感知层、信息传输层、使用层和管理层[6]，如图1所示。

图1 消防物联网系统体系架构

感知层由多个传感器和信号的网关所构成，包含RFID、传感器、GPS、摄像头、激光扫描仪、视频采集终端、NFC标签和识读器等，负责感知和收集系统所需要的信息，其收集来源一般有电子感应器、视频集终端、物联监控、物联巡查系统等，通过报警主机信息采集终端，获取火灾探测器、可燃气体探测器、火焰探测器等终端的报警巡检信息，并对数据进行整理与分析后，利用LoRa模块或NB-IoT模块将消防设施信息传递至传输层。

传输层主要是利用无线网络火灾报警控制器对所接收的底层采集信号进行管理和传递；并通过有线互联网和GPRS无线传输方式，将云服务器与火灾报警控制台连接起来，支持双向通信。

运行层则采取支持服务方法，利用信息运营中心实现大数据分析使用，主要由监控中心计算机和智能手机等构成；数据应用平台分为消防物联网应用平台和消防大数据应用平台，实现对消防物联网设备智能化系统的监管。

管理层主要包含消防物联网信息中心和指挥中心。消防物联网设备智能化应符合消防物联网设备智能化管理中心的要求，并应接受消防大数据应用平台的管理；消防物联网设备智能化系统的管理层应对数据安全监测、数据支撑层分析、传输数据涉密、统计体检报告等进行管理。

2 系统设计

2.1 系统感知层硬件设计

系统感知层主要包含传感器或探测器设计，传感器或探测器类型可采用报警主机信息采集终端、水系统信息采集传感器、RFID标签、NFC标签、风速传感器和视频采集终端等。感知层硬件可分为4个功能模块：传感器模块、控制模块、传输模块和电源模块，如图2所示。

图2 感知层设备功能模块

2.2 火灾报警控制器硬件设计

火灾报警控制器主要由主控模块、显示模块、存储模块等组成，如图3所示。控制器的主控模块通过RS 485通信模块获取数据，利用以太网模块实现与云服务器的信息传递，同时数据输出也可利用GPRS模块、WiFi模块、蓝牙模块完成，用于满足不同使用环境下的信息传递。火灾报警控制器的显示模块可使用LCD液晶显示屏，显示屏支持触摸控制功能。语音模块的主要功能是当报警控制器接收到报警信号后，能够播放疏散语音信息及火灾警示音。存储模块用于数据的存储和历史查询，其数据安全和存储可靠性应不小于99.99%。

图3 火灾报警控制器原理

3 消防智能化系统信息云平台

消防智能化系统信息云平台整体架构如图4所示，其使用的数据分析信息系统包括：建设工程项目信息系统、室外消防给水系统、室内消防给水系统、自动喷淋灭火系统、气体灭火系统、机械防烟排烟管理系统、火灾事故手动操作系统、紧急情况播报管理系统、消防专用电话系统、灭火器联合监控系统、电力火灾事故监测系统、消防电源检测管理系统、紧急情况灯光与紧急情况撤离指挥标识管理系统、易燃气体检测与应急报警管理系统、消防防火门监控管理系统等。

图4 消防物联网设备智能化系统信息云平台

消防智能化系统的监控系统具备各类消防器材的状态监控、消防人员现场巡查信息、消防设施定位信息报警、模糊控制逻辑分析、火灾危险性综合评价、手机APP实时访问等模块。

3.1 物联监测功能

信息系统可实时对各种消防器材的安全情况进行监控，并接入火灾自动报警系统、防烟排烟监控系统、防火门监控系统、消防电源监控系统、消防应急照明和疏散指示系统、消防栓监测系统、电气火灾监控系统、应急消防广播等，实时监测各种消防设施的状况[7]。

基于成熟的物联网、云计算、大数据等技术、嵌入式技术和无线通信技术，利用消防物联网设备智能化系统信息云平台还可以监视物联网建筑灭火器的位置、使用寿命、内部压力等参数，可实现灭火器的全时空动态管理，使灭火器始终处于正常的待工作状态。

3.2 物联巡查功能

通过消防智能化信息系统的实时巡逻系统，可随时监督消防人员的工作情况。消防人员在现场巡查消防设施安全情况后，通过刷身份证等其他有效证件，系统会自动拍摄场景图像，并对消防人员进行人像对比分析，确定消防人员的执业身份，判断是否为持证上岗，杜绝无证上岗，加强消防巡查人员的管理[8]。

3.3 CRT地图实时报警功能

当系统监测到火警信息后，信息系统将及时在CRT地图中锁定报警点的具体位置，可关联最近的网络摄像头并观看事故现场录像，也可对各有关单位负责人发出报警或异常简讯，并同时给出告警提醒。火灾监管部门能从信息网络中精确锁定着火场所具体位置，并听到声光报警，从而大大提升了火灾报警器的工作水平和对火灾事故的处置效能。

3.4 综合评估功能

数据平台可以对建设工程项目的消防设施进行全面评价以及对火灾预警控制器和灭火联合控制台的历史和实际工作状态作出整体评价，从而确定火灾设施故障率、维护费用和抓阄儿数[9]。

消防物联网设备智能化系统是火灾隐患防控服务系统的技术升级，通过物防、技防辅助人防，可实现及时有效排查及处置火灾隐患。系统建成后，消防监管单位可解决长期以来消防监管工作人手不足、工作量大、执行难的问题，实现消防分级管理，监管远程化、数字化、可视化[10]。

3.5 移动终端APP实时监测功能

将物联网技术运用到建筑物消防设施监控系统中具有一定的现实意义。通过对物联网结构的数据分析，形成了建筑工程消防物联网体系，实现了对建筑物消防工作关键要素的实时监控；并能够根据应用平台的大数据分析结果，对建筑物内消防装备的运作情况作出综合评价。建筑消防物联网管理系统为消防物联网、大数据管理平台的建设奠定了基石，是解决建筑物内灭火装置检测和维修管理问题的有效方式之一，它还能够进行动态监管，以及时发现建筑物灭火装置的风险，从而提升消防系统的灭火效率。

4 结 语

消防物联网设备智能化系统已经成为消防建设项目中不容忽视的关键部分。不久的将来，越来越多的项目将会利用消防物联网设备智能化系统，逐渐构建起“智慧消防”的体系，每个城市的消防主管单位都可以与多个项目的物联网设备智能化系统实现连接和集成，形成数据融合共享的城市物联网消防与远程监测系统。利用现代化信息科技，对建筑消防工程形成了立体化全信息管控，形成完整全面的智能消防解决方案；并通过图形化、多集成、多接口的技术表现形式，切实提升城市的消防现代化管理水平。