智慧消防中一些主要信息技术的应用途径

智慧消防中一些主要信息技术的应用途径一、智慧消防中主要信息技术简介1、 智慧消防简介“智慧消防”就是指运用物联网、大数据、云计算等技术手段，将消防设施、社会化消防监督管理、灭火救援等各位要素，通过物联网信息传感与通讯等技术有机链接，实现实时、动态、互动、融合的消防信息采集，传递和处理，全面促进与提高消防监督与管理水平，增强灭火救援的指挥、调度、决策和处置能力，提升消防管理智能化、社会化水平，满足火灾防控“自动化”、灭火救援指挥“智能化”、日常执法工作“系统化”、部队管理“精细化”的实际需求，实现智慧防控、智慧作战、智慧执法、智慧管理，最大限度做到“早预判、早发现、早除患、早扑救”，打造从城市到家庭的“防火墙”。智慧消防作为智慧城市安全领域的重要组成部分，已经逐渐由市场行为转变为政府力挺的城市发展模式，同时按照国家发布的《消防信息化“十三五”总体规划》、《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》、《应急管理信息化发展战略规划框架》等一系列政策要求，智慧消防建设已成为各地政府为民服务工作的一项实事工程。2、 相关技术简介智慧消防是一种先进的解决方案，与传统消防相比，注重打通各系统间的信息孤岛、提升感知预警能力和应急指挥智慧能力。通过更早发现、更快处理，将火灾风险和影响降到最低。真正意义上的智慧消防绝不仅仅是消防设备数据联网到平台，通过运用物联网、云计算、视频智能识别、VR、AR和MR等高新技术，实现环境感知、行为管理、流程把控、智能研判、科学指挥等目标。（1）物联网、云计算技术物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。首先，智慧消防物联网通过广域部署的感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、可燃气体探测器等无线感知设备，结合消防水栓用水量、水压监测，消防水池液位监测功能，构成城市消防物联网基本单元。同时，以LoRa、NB-loT、WiFi等无线通讯技术为载体，利用大数据、云计算等技术应用将物联网基本单元的位置分布、设备状态、火情监测等数据接入云端进行整合分析，最终通过APP手机客户端、网页端呈现给住户、物业、消防主管部门，为区域火灾防控提供智能化、信息化手段。云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。智慧消防云平台不断整合发展过程中积累的大数据、人工智能等领先能力，为消防行业提供云端解决方案，助力消防行业实现数字化转型。未来的云端运算发展，由于海量数据在云端进行储存与运算，因此，网络安全对于大数据及云端运算而言，将具有极关键之地位，更是让智慧消防的发展可以无后顾之忧的重要支撑。（2） 视频智能识别技术视频智能识别技术也被称之为视频分析技术，实际上就是借助人工智能形式，对图像数据信息进行识别与计算。传统的烟感等报警器稳定性、可靠性比较差，且误报率较高，随着可视化在消防领域的应用，在烟感探测器上装集成摄像头，或“火眼”等产品创新研发。“火眼”统采用独创的具有先进算法的计算机图像模式识别技术，充分利用已经安装的监控摄像系统实时探测监控区域内可能产生的火焰和烟雾，并发出火灾报警信号。（3） VR、AR和MR技术虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。通过虚拟现实技术，在现场可实现力量查询、地理信息测量、作战部署标绘、辅助单兵定位等功能，辅助指挥员开展计划指挥和临机指挥；在室内可开展熟悉演练、战例复盘、作战指挥推演、三维场景展示，辅助指战员开展业务学习。如消防安全教育VR平台、VR消防训练系统、VR全景视频监控等，都是VR应用于智慧消防的具体成果。增强现实（AugmentedReality，简称AR），也被称为扩增现实。它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息、声音、味道、触觉等）通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在°AR技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。AR技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。MR又叫混合现实（Mixreality，简称MR），既包括增强现实和增强虚拟，指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。混合现实MR）的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。二、基于物联网、云计算技术的智慧消防云平台基于物联网、云计算技术的智慧消防云平台充分依照《消防信息化“十三五”总体规划》、《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》、《应急管理信息化发展战略规划框架》、《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》等一系列政策要求的重点内容，针对消防工作措施要求提供成熟、完善的智慧消防云平台，为城市消防监督管理部门进行科学监管与执法提供真实有效的依据，为科技强警提供技术保障，实现城市智慧消防安全管理工作“人防”、“技防”、“物防”于一体的应用目标。1、 平台定义“基于物联网、云计算技术的智慧消防云平台”立足于满足火灾防控“自动化”、灭火救援指挥“智能化”、日常执法工作“系统化”、部队管理“精细化”的实际需求，大力借助和推广大数据、云计算、物联网、地理信息等新一代信息技术，创新消防管理模式，实施智慧防控、智慧作战、智慧执法、智慧管理。2、 主要构成基于物联网、云计算技术的智慧消防云平台主要由感知层、网络层、应用层构成。如下图所示:

应用层实时监控 GIS系统 视频联动 WEB服务应用层移动通信 服务中心局域网RFID 数据采集设备 视频数据维护 数据挖掘 数据共享 微信服务移动通信 服务中心局域网RFID 数据采集设备 视频（1）感知层感知层设备包括联网终端（用户信息传输装置）和水位、压力等传感器。消防设施的数据采集方法主要有两种：1） 协议分析方式对于火灾报警主机、电气火灾监控系统等具有数据输出通信口的消防设备，可以通过通信口（RS232串口、打印机并口等）接收数据，并进行协议分析后得到消防设备的运行状态数据，包括火警、故障、动作等。用户信息传输装置有多个通信口，可以接入多台不同的消防设备。2） 直接采集方式对于一些非智能的消防设施，通过安装传感器和数据采集模块，实现数据采集,如采集消防水泵压力、消防水箱液位、防火门启闭状态等。联网终端与数据采集模块、传感器组成一个分布式数据采集系统现场总线一般采用RS485总线，比较简单，可靠性较高。对于不方便布线的地方，可以采用无线网络，如ZigBee网络。采用无线通信的传感器（或数据采集模块）常采用电池供电需要定期更换电池。消防重点部位（如疏散通道、值班室、机房、库房等）的视频图像信息采集方法可采用与联网单位已有的视频监控系统进行对接，调取需要的视频信息和安装单独的视频监控系统两种方式。（2） 网络层联网单位与监控服务中心之间的通信方法可分为有线通信和无线通信两种方式，有线通信包括宽带方式（ADSL、HFC等），无线通信包括GPRS、3G、4G、5G等方式可以根据实际情况选择。系统具有采用多种通信网络的能力以适应通信技术的发展和满足应用的需求。可以同时采用有线和无线两种通信方式，实现通信链路的冗余备份提高可靠性。（3） 应用层应用层系统建立在消防物联网服务中心，包括数据库服务器、WEB服务器、GIS服务器、存储系统等硬件设备以及应用软件。应用层系统实现消防设备运行状态的实时监控，并可为各类用户（公安消防部门、联网单位、维保单位等）提供不同的应用服务。综上，通过利用RFID（射频识别）、无线传感、云计算、大数据等技术，依托有线、无线、移动互联网等现代通信手段，整合已有的各数据中心，扩大平台的联网用户数量，完善系统报警联动、设施巡检、单位管理、消防监督等功能。在传统监测火灾自动报警系统的运行状态及故障、报警信号基础上，利用图像模式识别技术对火光及燃烧烟雾进行图像分析报警；监测室内消火栓和自动喷淋系统水压、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道阀门启闭状态、防火门开关状态，利用单位视频监控系统监控安全出口和疏散通道、消防控制室值班情况；接入电气火灾监控系统或装置，实时监测漏电电流、线缆温度等情况；通过手机APP系统，动态监控、立体呈现联网单位消防安全状态，全面提升社会单位消防安全管理水平和消防监督执法效能。3、平台意义智慧消防是建立在智慧城市之下的，就是要通过对云计算、物联网、大数据、地理信息等现代信息技术的综合利用，大力创新消防管理模式，开展智慧防控、作战、执法和管理，最终实现对火灾防控的自动化管理，对灭火救援的智能化管理，对执法工作的系统化管理，对管理运营的精细化管理。建设“智慧消防云平台”可以有效提升单位主体责任的落实。通过平台的应用，单位提升了自主管理能力，实现了社会单位由被动应付向主动跟进转变，从而提升了防火监督管理的效能。改善日常防火监督检查效率。平台对辖区管理单位实现在线监督，通过物联网数据分析实现精准防控，不仅提升监督检查效能，规范执法，而且大大化解了监督检查压力，节省警力。社会单位安全隐患巡查方面传统消防：采用纸质检查记录，易造成档案堆叠、信息闭塞，防火巡查不到位、检查记录不真实的状况。智慧消防云平台优势：通过在单位的消防重点部位及消技设旅张贴加密的NVFC射频标签并建立身份证标识。运用RFID技术，手机扫描标签进行每日防火巡查工作，并且系统自动提示各种消防设施及重点部位的检查标准和方法，自动记录巡查人员检查痕迹。重点部位可视化监管方面传统消防:监控能力有限，注意力不集中，海星无用沫频执挥的传输和存褚，造成带宽及存褚资源的严重浪费，同时，淹设了少星的有用信息，使得有用信息的提取变得困难：图像质星容易受到光照变化雨雾天气等环境影响，影响目标信息的辨别。智慧消防云平台优势：可以对所备控的场景进行不间断分析，对异常事件进行检测、损警和录像。有效捕捉异常报警事件，及时发现威胁，降低误报和漏报现象。提示值班人员关注相关监控画面提前做好准备，防止在混乱中由于人为因素而造成的延误。遇到异常事件需要从海量录像中查找时，可以进行智能筛选，大大缩减查找时间。感烟探测方面传统消防：传统的独立式感烟探测器使用寿命短；在独立式报警器发生报警时，如果火灾事发现场没有人员，或者室内人员行动不便，报警不会被及时发现，不能达到真正报警的作用。智慧消防云平台优势：只需2分钟，就可以手机和火灾探测器的绑定和固定安装。无需布线，信号强，适用于多种火灾多发场所。操作简单，适合多种人群，多个手机账号绑定，及时推送报警信息，物联网+安全。电池寿命长达2年之久，有低电量报警功能，日常维护方便。建筑消防用水监测方面传统消防：人工试水巡查间隔长、工作繁重，消防用水检查难、确认难，难以及时发现的水管爆管、接错慢漏问题。智慧消防云平台优势：实时监测单位室内消火栓、喷淋末端试水最不利点压力以及消防水箱水池的液位实时情况，水压、液位值实时监测，能够第一时间发现消火栓系统、喷淋系统、水池水箱的异常情况、确保消防用水的健康运行，减少建筑消防缺水、少水带来的安全隐患。实现消防用水可视化管理、提高系统管理便捷性，监控中心一旦收到消防用水报警信息，并发出报警声音，同时实时数据和历史趋势曲线展示。（5）电气安全监测方面传统消防：电气火灾多发，引起电气火灾发生的原因较多：电线短路、接触不良、电气设备老化、质量差、违规操作、超负荷用电等看不见的电气火灾隐患。智慧消防云平台优势:通过在单位配电柜中加入前端感知设备（电气火灾监控探测器、电流传感器、温度传感器以及剩余电流传感器），实时采集电气线路的剩余电流、导线温度和电流参数。城市物联网消防远程监控系统通过服务和云计算技术实现对电气安全数据多维度、全角度的科学分析及处理，用户可以在线查看电气安全的历史事件，可以查看周报表。三、基于视频智能识别技术的智慧消防人流量监管平台根据中华人民共和国公安部颁布的《关于人员密集场所加强消防安全管理的通告》，需加强对人员密集场所的监督和控制。通过视频智能识别技术，实现对人流量监管，预防和杜绝火灾事故的发生，保障劳动密集型企业、人流密集型场所群众的安全。1、平台定义基于视频智能识别技术的智慧消防人流量监管平台对密集场所人流密度进行客流检测，当监测到人流超出能承受的最大能力时，立即触发告警提示，及时发现重大的客流安全隐患，进而帮助场所管理人员能够在第一时间做出判断。可以有效解决人流量大，且高度集中时段不好管理的问题，防止和遏制重特大火灾造成的群死群伤事故，确保消防安全。智慧消防人流量监管平台可以对人脸进行自动纪录、比对、识别；对人群等计数及流量控制；对人体行为进行判断和人员体征进行识别（包括性别、身高、体型）；自动生命周期衰竭规律的视频存储和检

索；结合实战处置和预案调用等。智慧消防人流量监管平台还可以用于商业人流智能分析，包括：购物人数统计、购物习惯分析、购物流线优化、购物需求分析、店铺业态优化布置、购物人流周期变化分析等。2、主要构成智慧消防人流量监管平台主要包括用户组态界面层、组态核心交互层、数据结构驱动层、数据后台处理层。用户组态层组态核心交互层数据结构驱动层数据后台处理层监控画面组态-［通讯结构组态,卜—『—* 通讯核心数据算法逻辑*产 >应用API自动预案策略■蛆前馈式通风模型数据分析底层、、子系统联动组态卜-用户组态层组态核心交互层数据结构驱动层数据后台处理层监控画面组态-［通讯结构组态,卜—『—* 通讯核心数据算法逻辑*产 >应用API自动预案策略■蛆前馈式通风模型数据分析底层、、子系统联动组态卜-据分析存储（RDBMS）数据统计数据整合 •控制核心协议通讯底层io尸* 数据汇总智能报警提示用户组态界面层包括：监控画面组态、通讯结构组态、自动预案策略、子系统联动组态、智能报警提示。组态核心交互层包括：通讯核心、前馈式通风模型、控制核心。数据结构驱动层包括：数据算法逻辑、应用API、数据分析底层、协议通讯底层IO。数据后台处理层包括：数据分析、数据整合、数据统计、数据汇总。利用当前先进的机器视觉、计算机图形图像视频分析技术、模式识别技术、人工智能机器学习、深度学习技术，侦测预设区域的移动人流密度统计，可以有效的排除光、影、热的影响；每两分钟自我校准，排除检测区域内的干扰物体；当所监控的客流数量达到设定的阀值时进行客流报警，并启动相应的预警方案，防止产生安全事故。3、平台意义传统视频监控系统只能获取视频源，并进行存储，不具备抽取和分析功能。如果所监控的客流区域人数已经超过了所有消防通道、应急出口所能承受的最大值后，依然对所有进店客人不加限制的话，一旦出现火灾，停电等紧急事件时，疏散通道和紧急出口根本无法承受如此大流量的人口，极易出现推挤、踩踏、甚至是选择跳楼逃生的情况，产生群死群伤的恶性事故，为人民的生命财产带来严重的损失。而基于视频智能识别技术的智慧消防人流量监管平台能够自动抽取和自动分析视频源中的关键信息，增加视频智能分析模块，借助数字图像处理和数据分析技术，过滤掉用户不关心的信息，仅提供用户有用的关键信息，并依据设定的规则进行判断和显示。并且基于视频智能识别技术的智慧消防人流量监管平台是全自动、全天候、实时监控，它可以提前估计出公共场所的最大客流承受能力，及时发现重大的客流安全隐患，进而帮助场所管理人员能够在第一时间作出判断。在客流高峰时期采取适当的措施，正确引导客流，防患于未然，避免事故的发生。四、基于VR的智慧消防培训演练平台根据《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》（公安部令第61号）、《关于加强超大城市综合体消防安全工作的指导意见》（公消[2016]113号）、《大型商业综合体消防安全管理规则（试行）》（应急消[2019]314号）等国家政策，需要组织开展消防知识、技能的宣传教育和培训，组织灭火和应急疏散预案的实施和演练等。通过基于VR的智慧消防培训演练，完备“学、练、演、考”四个方面，既可以培训学习，实战演练，又可以指挥作战，观摩点评。1、平台定义基于VR的智慧消防培训演练平台主要是通过利用VR虚拟现实技术可以开发多种不同的消防训练系统，从而实现多种训练目的：逃生、技能、战术、协同、指挥等，相对于传统演练，VR能使培训更有效果，让救援更及时和快速。VR虚拟现实技术将现实中家庭、学校、地铁、商场、办公室等场景还原，让人身临其境，大限度地模拟火灾的现场和人体各种感知，能让体验者深切感受到火灾就在身边的错觉，并根据系统的提示做相应的操作，在这一步步的过程中，学习消防安全逃生知识，掌握逃生技巧，从而保证了人们掌握火灾的扑救和火场逃生技能。同时贯穿技能、战术、协同、指挥，使消防员熟悉装备原理、功能和操作程序，训练消防员对装备的操作、保养和维修技能。2、主要构成VR智慧消防培训演练平台构建出一个具有信息显示、消防展厅、消防演练、灭火救援、火势评估等功能模块的消防安全应急虚拟系统。同时还提供自由漫游、交互式操作、人员疏散、紧急救援、灭火操作以及各类信息显示等功能。主要包括界面系统、培训演练系统、分析系统以及相应的数据库。（1） 界面系统实现初始界面的展现，角色、场景的选择，以及系统各种信息的动态存放、提取及显示，包括了场景地图、生命值、装备、建筑、火势、消防设施、安全疏散等信息的显示功能。用户可以根据不同的信息做出决策，让学习者及时掌握各类信息，真切地感受到火灾现场。（2） 消防培训演练系统消防培训演练系统又分为两个子功能模块。消防演习模块：学习者选择角色进入虚拟火灾场景，角色跟随并学习消防专家对消防器材的正确操作演示以及正确逃生等行为活动，并与学习者之前在展厅所掌握的知识相结合，形成知识的重构，加强对知识的掌握和领会。消防救援模块：虚拟角色要进行灭火操作、人员安全疏散等行为活动。角色进入不同的场景，可以由系统随机选择或自己控制选择起火点，角色通过地图找到起火位置和附近的消防设施，可以实时获取和操作消防器材，在相关信息和配套设备的支持下进行灭火作战，同时实施人员疏散救援活动。逼真的虚拟灭火救援演练活动不但使学习者熟练地掌握灭火消防器材的操作技术和救援技能，而且使其从心理上克服对火灾的恐惧心理。（3） 分析系统该系统功能模块会实时分析出整个学习及演练过程的综合信息，包括着火地点、火势的大小、消防设施状况、角色的生命值等信息，根据角色对灭火器材操作时间的长短，系统控制火势的大小和起火点的损害程度，并给出相应分析显示；计算角色与火焰或起火点的相对距离，来判断角色生命