1 引言

建筑消防問題關(guān)系到居民的日常生活， 而高層建筑因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)部空間大等特征，火災(zāi)風(fēng)險明顯增加。 為解決當(dāng)前高層建筑消防監(jiān)督管理方案的不足， 相關(guān)技術(shù)人員在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的基礎(chǔ)上開發(fā)了功能互聯(lián)的新型消防管理模式，在實現(xiàn)高層建筑消防安全中發(fā)揮著重要作用，值得關(guān)注。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了不同功能模塊的整合， 為滿足高層建筑物消防監(jiān)督管理要求，本文將通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)構(gòu)建建筑消防狀態(tài)識別體系，通過識別消防狀態(tài)生成報警信息，支持建筑物消防日常監(jiān)督與智能分析等功能。 通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)設(shè)備功能整合，可以全面提升消防監(jiān)督管理體系[1]。

現(xiàn)階段， 基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑消防監(jiān)督管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為4 個功能模塊，分別包括服務(wù)層、感知層、應(yīng)用層與展示層，其詳細(xì)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑消防監(jiān)督管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在圖1 所示架構(gòu)下， 該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以整合火災(zāi)自動報警、煙霧探測、視頻監(jiān)控以及溫度監(jiān)控等功能，確保系統(tǒng)具有良好的敏感度與可靠性， 可在火災(zāi)發(fā)生的第一階段生成報警信息，為廣大群眾脫離火場爭取寶貴時間。

3 系統(tǒng)方案

3.1 功能設(shè)定

在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)層提供算法模型服務(wù)與數(shù)據(jù)管理服務(wù)，在消防監(jiān)督管理中通過觀察消防設(shè)備狀態(tài)、 消防預(yù)警及消防報警模型等方法提供火災(zāi)處理數(shù)據(jù)。 該技術(shù)可依托數(shù)據(jù)監(jiān)督與數(shù)據(jù)分類方法快速整合高層建筑物內(nèi)現(xiàn)場火情信息， 并將其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上報至消防部門。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)信息采集

在消防信息采集中使用ZigBee 技術(shù)支撐無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，同時設(shè)置物業(yè)終端、消防終端。 物聯(lián)網(wǎng)信息采集數(shù)據(jù)流程如圖2 所示。

圖2 信息采集流程

信息采集是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)消防監(jiān)督管理的關(guān)鍵， 通過信息采集裝置， 依托物聯(lián)網(wǎng)提供的動態(tài)信息感知功能可以詳細(xì)調(diào)取各個設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其上傳至消防管理系統(tǒng)中。根據(jù)圖2 介紹的數(shù)據(jù)處理流程可知， 該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的終端采樣裝置在接收消防信息后可基于ZigBee 協(xié)議處理信息并上傳； 當(dāng)路由器采集消防信息后可根據(jù)響應(yīng)規(guī)則對信息進(jìn)行第一次加工，并將其上傳至協(xié)調(diào)器中；協(xié)調(diào)器整合信息后，通過串口電路、以太網(wǎng)電路等渠道將信息上傳到因特網(wǎng)上；以太網(wǎng)處理信息后即可上傳至系統(tǒng)平臺[2]。

該系統(tǒng)通過調(diào)取消防設(shè)備關(guān)鍵信息評估狀態(tài)（見圖3），若發(fā)現(xiàn)消防設(shè)備存在故障或狀態(tài)異常，會生成報警信息，并與當(dāng)?shù)匾曨l監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，確保物業(yè)可及時指派專人修復(fù)。

圖3 消防設(shè)備關(guān)鍵信息狀態(tài)評估架構(gòu)

在物聯(lián)網(wǎng)平臺上引入火災(zāi)預(yù)警信息處理模型， 該模型可采集消防系統(tǒng)發(fā)布的火情信息， 并對高層建筑物內(nèi)部環(huán)境展開實時監(jiān)督。 當(dāng)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的溫度、煙霧水平異常時，系統(tǒng)拍攝現(xiàn)場資料上傳云端，并生成報警信息，由工作人員判斷是否發(fā)生火災(zāi)；若設(shè)計時間內(nèi)工作人員未給予反饋，系統(tǒng)可默認(rèn)火災(zāi)發(fā)生并發(fā)出警報。 在發(fā)出火災(zāi)報警信息后，物聯(lián)網(wǎng)主機(jī)將火情信息發(fā)送至消防部門終端，同時播放現(xiàn)場安防視頻，由消防人員判斷火災(zāi)情況，為快速處理火災(zāi)提供資料支持。 例如，物聯(lián)網(wǎng)可以自動評估局部設(shè)置自動計算用水量變化的合理性，在系統(tǒng)中輸入限值后，對于低于限值的情況產(chǎn)生報警信息，其計算方法見式（1）：

式中，V 為室內(nèi)消防給水的最大用水量，m3；qli為室內(nèi)第i 種水滅火器的設(shè)計流量值，L/s；tli為室內(nèi)第i 種水滅火系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時間，h。

3.3 消防監(jiān)督數(shù)據(jù)整合

該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以整合消防臺賬數(shù)據(jù)、火情數(shù)據(jù)以及消防設(shè)備故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，通過定期清洗其中的無效數(shù)據(jù)保證系統(tǒng)響應(yīng)能力。 在數(shù)據(jù)整合后即可以實現(xiàn)消防設(shè)備識別、消防異常預(yù)警以及建筑物消防安全評估等。 其詳細(xì)功能如表1 所示。

表1 消防監(jiān)督數(shù)據(jù)整合資料

在表1 所介紹的功能模塊基礎(chǔ)上， 物聯(lián)網(wǎng)平臺可通過消防異常預(yù)警功能采集現(xiàn)場火災(zāi)實時資料， 系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置視頻分析算法快速識別火警預(yù)警信息，包括溫度、煙霧等。 確定火災(zāi)發(fā)生后， 物聯(lián)網(wǎng)平臺通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集圖像并構(gòu)建區(qū)域模型，利用該模型與消防車輛定位系統(tǒng)的整合，引導(dǎo)消防車輛快速抵達(dá)火災(zāi)點； 若周圍存在消防通道占用情況系統(tǒng)自動發(fā)出警報信息，確保物業(yè)等相關(guān)部門盡快處置。 為強(qiáng)化其消防報警功能，在物聯(lián)網(wǎng)平臺上采用視頻分析算法，可對火災(zāi)發(fā)生高風(fēng)險區(qū)域（包括通信機(jī)房、電纜夾層、站用變等）進(jìn)行24 h 監(jiān)督， 上述空間一旦檢測到溫度升高并伴有煙霧等情況系統(tǒng)立即發(fā)出報警信息，通知相關(guān)人員快速處理。

3.4 消防監(jiān)督信息處理

現(xiàn)場采集的消防監(jiān)督信息可以直接接入探測終端與主機(jī)上，系統(tǒng)通過整合消防報警信息、消防設(shè)備狀態(tài)信息后，方便物業(yè)進(jìn)行消防設(shè)備運維管理與隱患排查， 消防部門也可通過調(diào)取消防數(shù)據(jù)完成日常巡檢、隱患整改、警情處理等，對于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中存在消防隱患的信息反饋至物業(yè)， 由物業(yè)及時處理。

4 應(yīng)用優(yōu)勢

基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的高層建筑消防監(jiān)督管理系統(tǒng)建成后，有助于提升消防監(jiān)督管理能力，發(fā)現(xiàn)消防設(shè)備潛在質(zhì)量隱患。

4.1 滿足日常消防監(jiān)督檢查要求

構(gòu)建消防物聯(lián)網(wǎng)后， 高層建筑中的消防設(shè)備均獲得不同電子標(biāo)簽，將電子標(biāo)簽輸入傳感器，確保消防部門在消防檢查時通過掃描電子標(biāo)簽即可獲得消防信息。 例如，根據(jù)系統(tǒng)中消防設(shè)備的采購、檢修時間，判斷建筑消防設(shè)備工作年限是否符合規(guī)定等。 同時，物聯(lián)網(wǎng)傳感器交互系統(tǒng)支持隨時查閱高層建筑物的火災(zāi)檢查記錄，通過物聯(lián)網(wǎng)定期更新消防設(shè)備信息，將消防信息上傳至建筑消防室， 確保在發(fā)生火災(zāi)時及時救援并可指導(dǎo)建筑內(nèi)部人員自救[3]。

例如， 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高層建筑中的每個消防栓中增設(shè)遙感檢測模塊， 確保消防部門在認(rèn)可時間內(nèi)通過移動端或固定端采集消防栓的運行狀態(tài)信息，其優(yōu)勢表現(xiàn)為：

1）利用物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計消防栓的工作狀態(tài)，判斷有無違法規(guī)定問題，如消防栓水壓不足等。

2）若高層建筑發(fā)生火災(zāi)，消防人員通過物聯(lián)網(wǎng)可確定最近消火栓位置，及時投入消防救災(zāi)工作中，以降低損失。

4.2 有助于保障消防設(shè)施完好

高層建筑中的人流量大且成分復(fù)雜， 經(jīng)常出現(xiàn)消防器材破壞、丟失問題，這也成為現(xiàn)代高層建筑消防監(jiān)督管理中的常態(tài)化內(nèi)容。 傳統(tǒng)做法是指派責(zé)任人定期檢查消防設(shè)置擺放點，通過肉眼觀察消防栓、 噴淋裝置與水箱等重要設(shè)施齊全且質(zhì)量合格。 但上述巡檢過程存在明顯問題，一方面高層建筑物的消防設(shè)備巡檢難度高，因為消防器材數(shù)量大且分布面廣，需要投入大量的人力資源，這對于日常巡檢工作而言難以實現(xiàn)。 另一方面， 單方面通過肉眼觀察的方法難以精準(zhǔn)判斷消防設(shè)備的功能變化， 如部分消防設(shè)施無法通過現(xiàn)場檢測的方式判斷性能指標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效解決了上述問題， 其與每個消防設(shè)備建立信息連接后， 即可根據(jù)每個消防設(shè)備信號反饋結(jié)果判斷狀態(tài)， 如物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)現(xiàn)某消防設(shè)備的信號異常則可以判斷設(shè)備損壞， 即可指派工作人員到現(xiàn)場檢查。 與傳統(tǒng)工作模式相比， 基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的高層建筑消防監(jiān)督管理具有更高的管理效率與質(zhì)量，與人工模式相比，物聯(lián)網(wǎng)平臺運行效率更快，對設(shè)備異常狀態(tài)的敏感度更高，具有技術(shù)優(yōu)勢。 除此之外，該系統(tǒng)可以直接接入城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與智慧消防物聯(lián)網(wǎng)平臺，實時監(jiān)測高層建筑消防裝置狀態(tài)，包括消防給水及消火栓系統(tǒng)的消防水泵電源工作狀態(tài)、故障狀態(tài)；消防電梯的停用和故障狀態(tài)；自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)的消防水泵電源工作狀態(tài)、消防水泵故障狀態(tài)。

5 結(jié)語