物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用探討

成 績(jī) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用探討摘要：物聯(lián)網(wǎng)是各類傳感器和互聯(lián)網(wǎng)相互街接的智能新技術(shù)。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過程、結(jié)構(gòu)組成及其特點(diǎn)，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防安全領(lǐng)域的初級(jí)應(yīng)用。重點(diǎn)從家庭安全系統(tǒng)、消防資源、危險(xiǎn)化學(xué)品、應(yīng)急救援人員管理以及消防救援決策等方面，探討了構(gòu)建不同層次的消防物聯(lián)網(wǎng)可行性、功能結(jié)構(gòu)和具體應(yīng)用，為提升消防工作社會(huì)化水平和抵御火災(zāi)能力提供技術(shù)參考。關(guān)鍵詞：消防 物聯(lián)網(wǎng) 消防物聯(lián)網(wǎng) 構(gòu)架 1. 物聯(lián)網(wǎng)“物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡(jiǎn)稱IOT）”，是將射頻識(shí)別裝置（RIFD）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，系統(tǒng)可以自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦予物體智能，實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話，也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對(duì)話。2001年麻省理工學(xué)院的Auto-ID實(shí)驗(yàn)室最早提出“物聯(lián)網(wǎng)”概念。2001年在美國(guó)召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議Mobi-Coml999上提出了傳感網(wǎng)（智能塵埃）是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。同年，麻省理工學(xué)院的Gershefenld Nell教授撰寫了“when tings start to Think”一書，這些都是物聯(lián)網(wǎng)開始發(fā)展的標(biāo)志。2005午1月，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在突尼斯舉行的會(huì)議上，發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，正式確定了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2008年3月在蘇黎世舉行了全球首個(gè)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議“物聯(lián)網(wǎng)2008”，探討了“物聯(lián)網(wǎng)”的新理念和新技術(shù)與如何將“物聯(lián)網(wǎng)”繼續(xù)推進(jìn)發(fā)展。在中國(guó)，溫家寶總理等高度關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的研究發(fā)展與應(yīng)用工作，并提出了“感知中國(guó)”的概念。物聯(lián)網(wǎng)由三個(gè)層次構(gòu)成：底層是利用RIFD感應(yīng)器、傳感器、智能前端等數(shù)據(jù)采集設(shè)備隨時(shí)隨地獲取物體信息用來(lái)感知數(shù)據(jù)的感知層，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應(yīng)用的基礎(chǔ)；中間層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，包括移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)以及信息網(wǎng)管中心等，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)處理有云計(jì)算平臺(tái)，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去并接受指令；最上面是應(yīng)用層，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，對(duì)物體實(shí)施智能化控制。這三個(gè)層次也被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)特征：即全面感知，可靠傳遞和智能處理。2. 物聯(lián)網(wǎng)的社會(huì)效益物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐漸應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，如智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、平安家居、物流監(jiān)控、公共安全和工業(yè)檢測(cè)等。在消防安全領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也開始了初級(jí)應(yīng)用，最普遍的是建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這是一種專門用于感知火情、傳輸信息和應(yīng)急處理的小型物聯(lián)網(wǎng)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在此基礎(chǔ)上發(fā)展成為城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，從本單位監(jiān)測(cè)報(bào)警發(fā)展到了實(shí)現(xiàn)區(qū)域性和大范圍的遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警，是一種較大型的消防物聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)）、遠(yuǎn)程監(jiān)控通信網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心3個(gè)部分組成，實(shí)時(shí)掌握聯(lián)網(wǎng)單位消防系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)將報(bào)警信息實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，達(dá)到實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速處理各類火情的目的。此外，北京在煙花爆竹管理、太原在古建筑防火監(jiān)測(cè)以及上海在消火栓智能管理中也開始探索應(yīng)用消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防領(lǐng)域已得到初步應(yīng)用，但采用技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、應(yīng)用領(lǐng)域比較分散，也沒有形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。同時(shí)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)與消防安全管理領(lǐng)域的框架結(jié)構(gòu)、技術(shù)銜接等研究也還處于起步階段。如何進(jìn)一步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防安全領(lǐng)域的應(yīng)用，提高消防工作信息化水平，實(shí)現(xiàn)從“感知消防”到“智能消防”的跨越，還需要大量的實(shí)踐和探索。3. 消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)消防物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，要立足于消防現(xiàn)實(shí)斗爭(zhēng)的需要，利用最先進(jìn)的科技發(fā)展成果，從最基礎(chǔ)和最基本的消防需求出發(fā)，逐步建立具備基本功能的小型消防物聯(lián)網(wǎng)（如已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，家庭、社區(qū)安全網(wǎng)、消防設(shè)備管理網(wǎng)等）；在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需求和不同功能把這些小型消防物聯(lián)網(wǎng)有機(jī)組合，建成區(qū)域應(yīng)用的中型消防物聯(lián)網(wǎng)（如滅火救援指揮系統(tǒng)、危險(xiǎn)物品管理系統(tǒng)等）；最終目標(biāo)是構(gòu)成大范圍的立體網(wǎng)狀消防物聯(lián)網(wǎng)，通過不同范圍、不同層次和不同領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)組合，實(shí)現(xiàn)社會(huì)安全管理綜合功能（如城市應(yīng)急系統(tǒng)等）。3.1消防物聯(lián)網(wǎng)基本構(gòu)成消防物聯(lián)網(wǎng)的感知層由溫度、煙霧、聲音、氣體等探測(cè)儀器，攝像頭、GPS等各種具有探測(cè)能力的設(shè)備組成，將這些感知設(shè)備安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)域或者嵌人消防用具和相關(guān)設(shè)備中，感知和識(shí)別物體以及狀態(tài)，實(shí)時(shí)采集和捕獲各種使用場(chǎng)景所產(chǎn)生的相關(guān)信息，接收并執(zhí)行各項(xiàng)指令。建筑物安裝的火警報(bào)警裝置、消防車安裝的可提取消防車出水壓力、速度、流量等參數(shù)信息的壓力檢測(cè)和GPS定位裝置等都是感知設(shè)備。傳輸層包括有線或無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)等，將感知層的各種信息傳遞到應(yīng)用層，并將應(yīng)用層的指令傳回感知層。應(yīng)用層是消防物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，是表達(dá)和執(zhí)行人的意志、完成人機(jī)完美交流的核心。應(yīng)用層可以是家庭成員、單位管理人員等，也可以各類單位、消防部門或公安機(jī)關(guān)及政府決策部門。根據(jù)消防物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模，不同的人、不同的部門可以實(shí)現(xiàn)不同的需求。比如個(gè)人可以感知家中電氣設(shè)備安全狀況并發(fā)出工作指令；單位管理人員通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)滅火設(shè)施的RIFD電子標(biāo)簽管理，實(shí)現(xiàn)定期保養(yǎng)、實(shí)時(shí)查驗(yàn)等；消防監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停各類消防設(shè)施并接收工況信息等；政府管理人員可以掌握各類應(yīng)急資源、綜合調(diào)度指揮應(yīng)急救援工作等。3.2分類構(gòu)建消防物聯(lián)網(wǎng)3.2.1 U-HOME家庭安全系統(tǒng)家庭是社會(huì)的基本單元，約50%以上的火災(zāi)發(fā)生在居民家庭中。推行建立居民家庭小型消防物聯(lián)網(wǎng)、提高預(yù)防家庭火災(zāi)能力是投資少、見效快、技術(shù)可行的有效手段。這一系統(tǒng)可以依托已經(jīng)開展的U-HOME家庭系統(tǒng)實(shí)施。具體做法是可在各類家用電氣設(shè)備中嵌人RIFD電子標(biāo)簽或傳感器，實(shí)時(shí)感知設(shè)備的工作狀態(tài)，有無(wú)超溫、超壓、過負(fù)荷等不安全因素；在自來(lái)水、天然氣等管道中設(shè)置傳感器，實(shí)時(shí)感知流速、流量、氣壓、溫度等信息，檢測(cè)有無(wú)泄漏發(fā)生等；在門、窗等鎖具上設(shè)置傳感器，掌握啟閉狀態(tài)；在家用電氣設(shè)備中嵌人感溫、感煙探測(cè)器，感知火災(zāi)的發(fā)生等等。通過一系列設(shè)備的組合，建立覆蓋家庭安全各方面的物聯(lián)網(wǎng)感知層，通過無(wú)線或有線的網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信息實(shí)時(shí)傳遞到主人的手機(jī)或其他移動(dòng)終端，供主人掌握信息和作出判斷并發(fā)出指令，網(wǎng)絡(luò)再將這些指令傳輸給設(shè)備，設(shè)備作出相應(yīng)動(dòng)作。把U-HOME家庭物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)納人社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)、消防救援網(wǎng)或城市綜合應(yīng)急系統(tǒng)中，又可以成為城市安全監(jiān)控、災(zāi)情處置等綜合智能管理體系的基礎(chǔ)感知層。3.2.2 消防資源動(dòng)態(tài)管理消防資源是指能夠用于滅火和應(yīng)急救援的所有物資裝備，即包括消防部門配備的車輛器材裝備、儲(chǔ)存的滅火和搶險(xiǎn)救援物資，也包括社會(huì)其他部門可以用于滅火和應(yīng)急救援的所有物資裝備，如消火栓、消防水池等各類消防水源，企事業(yè)單位配備的車輛器材裝備、儲(chǔ)存的滅火和搶險(xiǎn)救援物資等等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將分布在不同單位、不同地方以及不同種類的消防資源，按類型、功能、有效性、所屬單位等屬性進(jìn)行分類，利用RIFD標(biāo)簽、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，將分散的資源等信息集成到統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行集中、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的智能管理和應(yīng)用。即可以按照消防中隊(duì)、支隊(duì)、總隊(duì)?wèi)?zhàn)斗序列分級(jí)統(tǒng)計(jì)，也可以實(shí)現(xiàn)區(qū)級(jí)、市級(jí)和省級(jí)區(qū)域系列統(tǒng)計(jì)，同時(shí)也可按消防部門、企事業(yè)單位、公用事業(yè)部門等行業(yè)系列統(tǒng)計(jì)。這樣，指揮決策部門通過智能裝備管理系統(tǒng)就可動(dòng)態(tài)掌握資源的使用和庫(kù)存情況，為應(yīng)急救援決策提供科學(xué)依據(jù)。另一方面通過消防物聯(lián)網(wǎng)實(shí)行集約管理，可以避免重復(fù)投資、節(jié)約資源，物盡其用。3.2.3 危險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)管理危險(xiǎn)源包括各類化工裝置、罐區(qū)及危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛等，容易發(fā)生各類安全生產(chǎn)和火災(zāi)爆炸事故。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能動(dòng)態(tài)管理，預(yù)防事故發(fā)生或者及時(shí)處置事故。利用GPS定位系統(tǒng)，可隨時(shí)掌握車輛行駛的軌跡、位置和狀態(tài)，有無(wú)超載，超速，是否按照規(guī)定的路線、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸；通過相應(yīng)探測(cè)感知設(shè)備，掌握載運(yùn)物品狀態(tài)，有沒有超出臨界安全點(diǎn)，閥門是否打開等。對(duì)化工裝置、罐區(qū)、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各種工況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力、溫度、流速、數(shù)量以及大氣、水、罐區(qū)氣體濃度、裝置壓力等環(huán)境信息.監(jiān)測(cè)信息通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸層送指揮中心，中心服務(wù)器對(duì)感知的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況能夠在第一時(shí)間自動(dòng)報(bào)警并做出處置決策，將災(zāi)害事故影響降到最低。緊急情況下單位、交通運(yùn)輸、安全生產(chǎn)和消防應(yīng)急救援等部門可以通過更高層次的消防物聯(lián)網(wǎng)掌握這些信息，統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)出相應(yīng)的處置指令；與消防資源網(wǎng)絡(luò)結(jié)合可以掌握事故區(qū)域周圍消防資源情況；與應(yīng)急救援指揮決策網(wǎng)絡(luò)結(jié)合則可以大幅縮短應(yīng)急救援響應(yīng)時(shí)間。3.2.4 人員動(dòng)態(tài)管理消防救援人員既包括專業(yè)消防人員，也包括其他應(yīng)急救援人員如礦山搶險(xiǎn)人員、醫(yī)療救護(hù)人員、危險(xiǎn)化學(xué)品專業(yè)人員以及環(huán)境保護(hù)人員等。隨時(shí)掌握這些人員的狀況、位置分布、實(shí)時(shí)狀態(tài)以及救援人員在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)所處環(huán)境狀況等，對(duì)掌握災(zāi)情、正確采取救援措施以及保護(hù)救援人員、實(shí)施智能調(diào)度至關(guān)重要。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以達(dá)到上述需求。如在救援人員的通訊聯(lián)絡(luò)工具中安裝感應(yīng)裝置，通過無(wú)線方式連接起來(lái)，形成一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的人員管理系統(tǒng)，將救援人員的位置、分布、數(shù)量通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街笓]中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的實(shí)時(shí)管理，便于調(diào)度指揮。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將信息通過設(shè)在各類救援裝備上的射頻識(shí)別（RIFD）裝置、紅外感應(yīng)器、GPS系統(tǒng)、有毒氣體感應(yīng)裝置、溫濕度探測(cè)器等傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合組成物聯(lián)網(wǎng)，使指揮員能夠遠(yuǎn)程感知災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)或深人內(nèi)攻的人員信息，掌握環(huán)境溫度、有害氣體濃度等數(shù)據(jù)，確定救援人員位置并進(jìn)行溝通等。3.2.5消防救援決策智能指揮借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，特別是已經(jīng)分類構(gòu)建的不同領(lǐng)域和功能的小型消防物聯(lián)網(wǎng)，可以構(gòu)建立體消防物聯(lián)網(wǎng)，方便實(shí)施火災(zāi)撲救和應(yīng)急救援智能化的決策指揮工作。決策者可以從消防物聯(lián)網(wǎng)中快捷掌握事故性質(zhì)、規(guī)模、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、氣象條件等信息以及得到現(xiàn)場(chǎng)狀況的實(shí)時(shí)信息，救援資源分布和應(yīng)急人員在位狀況等，也可以掌握各種因素、資源、人員等變化情況，有效提高現(xiàn)場(chǎng)指揮、救援行動(dòng)的科學(xué)性，全面實(shí)現(xiàn)指揮決策的智能化。4. 面臨的問題和目標(biāo)4.1面臨的問題發(fā)展規(guī)模問題。規(guī)模制約消防物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，要真正建立一個(gè)有效的“消防物聯(lián)網(wǎng)”，重要的是要具備一定的規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用。目前消防物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展剛剛起步，專研究和開發(fā)人員少，技術(shù)水平滯后于信息技術(shù)發(fā)展水平，已有的初級(jí)物聯(lián)網(wǎng)仍徘徊在較低層次上，會(huì)在一定程度上制約消防物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題。目前，物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個(gè)廣泛認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，最具代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有歐美支持的EPCl Gobal“物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)和日本的UID物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。由于標(biāo)準(zhǔn)問題涉及行業(yè)、技術(shù)話語(yǔ)權(quán)和經(jīng)濟(jì)甚至政治利益，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一之路還很漫長(zhǎng)。同時(shí)完善的政策和法律法規(guī)體系也是決定消防物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素。安全問題。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息本身安全是首要解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)中包含著海量信息。如果信息安全措施不到位，或者數(shù)據(jù)管理當(dāng)中存在漏洞，就可能會(huì)面臨襲擊或被跟蹤、被定位、被識(shí)讀，破壞了信息合法有序使用的要求，可能導(dǎo)致人們的生活、工作陷人混亂。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將使經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)家安全面臨新的考驗(yàn)。4.2目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)將成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的新的驅(qū)動(dòng)器，必將獲得飛速發(fā)展和更為廣泛的應(yīng)用?；诔跫?jí)消防物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和已取得的成效，大力推進(jìn)消防安全技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全新結(jié)合，構(gòu)建新型社會(huì)消防安全管理系統(tǒng)，必將進(jìn)一步提高社會(huì)消防安全管理質(zhì)量、提升社會(huì)預(yù)防和防御