基于信息化技术的建筑消防设施智能维保管理系统

赵梓先

摘  要：该文在对消防设施基础维护保养现状及存在问题进行分析的基础上，结合实际给出了融合物联网、移动互联网和进场通信等先进智能技术的数字化消防設施维保方法。并配合相关的人防物防手段，有效提升了建筑物消防设施管理的智能化水平，并提升维保管理系统的完备程度。着重从消防设施的物联网、云计算、CPS技术的应用角度出发，对远程监测功能的实现和关联消防维保人员的工作主要流程进行分析，同时对信息化消防设施维保的具体应用方式和注意事项进行介绍。

关键词：消防设施;智能维保;CPS技术;系统设计

中图分类号：TP315            文献标志码：A

0 引言

每座建筑物在设计和施工建造阶段都需要为消防安全工程提前制定好方案。其中的消防设施的类型规格、分布位置、作用范围都要在建筑物消防安全规范标准的基础上根据实际情况而设定。建筑物投入使用后的消防设施维保工作需要按照既定流程有序开展，然而受到相应操作专业性较强，对维保人员的责任心、综合能力、工作成本要求较高等因素的影响，在维保推进过程中经常遇到各种阻碍。从渠道上来看，仅依靠社会力量和市场化环境难以有效优化消防设施的维保效果。所有设施的远程监管和系统化维护都需要依赖更全面的监督警力[1]。

1 信息化技术在建筑消防设施智能维保中的应用形式

1.1 利用信息传输载体远程监控报警主机状态

通过应用成本更低、传输效率更高的远程信息化监控方式，能够实现以信息技术为载体的新型火灾技术防控体系。相关系统和装置的使用，构建了以火灾报警控制器为中心的全时段全覆盖监控系统，通过传感器的数字信号收集实现消防设施终端的状态监控，周期性地将设施运行数据传送至城市消防远程监控中心。这种大幅提高消防设施维保工作效率的方式，在信息化的系统架构基础上，完全脱离了电脑的性能限制，将消防设施作为新的信息终端，以端到端的方式建立物联网数据传输系统，让火灾报警信息在智能手机等终端也可实时查询。

1.2 智能标签革新维保工作形式

基于近场通信技术NFC的非接触式数据传输技术，可以让维保员和巡检员在分散的消防设施上进行定点数据交换。通过身份ID的识别，将设施与日常的维保工作及对应的责任人关联起来，进而提升人防和消防维保的智能化水平[2]。

2 建筑消防设施智能维保系统的设计路线

CPS （Cyber-Physical Systems）又称信息物理系统，是在环境感知的基础上，深度融合3C（Computation、Communication、Control）技术的网络化物理设备系统，通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环，实现深度融合和实时交互，以此来增加新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体，能够实现虚拟信息世界和现实物理世界交互与协同的智能系统。利用CPS技术与物联网设备之间的组合应用优势，可以构建全时段监控的消防设施在线网络系统。实时监控消防设施的主要运行指标，并通过大数据分析判断比对其运行状况，还可以推断出故障发生的概率和大致时段，提前做出预警。根据建筑消防设施的维保需求，结合CPS技术的应用特点，宜采用Linux平台搭建模块化的消防设施管理系统，并按照用户类型设置不同等级的用户权限。功能方面，智能维保系统需配备多终端结构，通过电脑、手机、大屏幕等用户交互设备实现火灾报警控制器的状态监测。各子系统内配备多类型传感器，同步监测水压、温湿度、开关量等设备物理量。另一方面，用户可接入互联网智能设施管理平台，经智能手机等终端实时查看火灾报警系统的运行状态，并根据自动生成的报警系统运行数据图表判断设施状态及变化趋势。在该系统中也可以充分体现消防维保人员的工作详情，将传统的行为监测拓展至时间、位置、人员、事项的四维结构。结合维保人员巡检时的NFC近场通信记录和室内定位数据，杜绝设施漏检或人为造假等问题发生[3]。

3 消防设施智能维保管理系统的体系架构

根据CPS技术的作用原理，可将消防设施智能维保管理系统的结构层级设定为4层，即物理感知层、网络通信层、数据服务层和用户应用层。更加具体的CPS体系结构与功能属性如图1所示。

3.1 物理感知层

物理感知层主要通过多传感器组网的方式对监控范围内的各类消防设施进行数据采集。作为系统的基础层级，物理感知层即CPSU一般都配备传感器、控制器和执行器。可以打通不同类型消防设施之间的数据传输交互通道。并与网络通信层、数据服务层构成硬件设备端的数据采集与分析中心，将硬件数据汇集至大数据分析平台进行集中处理[4]。

3.2 网络通信层

网络通信层集成了支持无线传输和互联网融合的上传下载功能模块。基于CPSU和数据服务层实现无线网络传输功能，可选用的无线网络通信方式包含WSN、ZigBee、3G、4G、5G、Wi-Fi等，具有良好的技术适配性。另外，其与数据服务层和应用层之间可通过计算单元、存储服务器和应用服务器，经由有线连接的方式实现数据传输。系统内置的无线数据传输模块具有良好的独立性，可使用常规的网络通信卡或移动通信运营商的5G/4G/3G制式，稳定高效地传输来自消防设施的数字信号和多媒体信息。

3.3 数据服务层

数据服务层主要针对CPS中提供的计算功能，高效地完成数据的解码、分析、处理和存储工作。能够在动态获取和数据传输的同时，对消防设施的运行状况进行监控，并结合设备故障代码，火灾报警提示和设施周围物理环境综合得出相应的控制指令。另一方面，大数据服务中心也能在基础数据服务之上进一步提高数据的处理能力。例如规划构建可容纳500T数据存储和提供10G高速流量的大数据中心，形成联合通信服务器、数据库服务器和用户中心的综合管理体系，为后续更大强度和频次的消防设施数据处理提供硬件支持。

3.4 用户应用层

用户应用层面向用户，提供一些交互功能，为消防设施的智能化管理提供有效途径。根据用户常见的使用需求设置的数据管理软件和远程控制软件，可在不受时间和空间限制的情况下，为用户提供消防设施的状态数据信息。并依托大数据、物联网、云计算等先进的信息技术，对硬件与软件资源进行充分融合。通过智能数据分析模型将硬件采集到的数据信息实时传递给云端服务器，并纳入数据库的存储范围。对消防设施的运行数据进行智能分析和统计，同时配备在线监控、实时报警、监督检查多功能应用平台。并可通过图表和地图等形式实现数据可视化。

4 消防设施智能维保管理系统的应用流程

常规的消防设施维保记录表内包含的内容大致相同，而融合了CPS技术的智能维保系统，则可通过移动设备端的定制App提供可视化交互界面，在上述检测内容的基础上关联视频、图片等多媒体形式的现场维保情况。这样既能提升消防设施维保工作的质量，也能更加精准地对设施的维保内容进行记录。如果后续出现消防设施的异常，也能有的放矢的回溯日常维保记录，快速找出故障和异常的产生原因并予以排除，大幅降低了消防设施维保工作的人力物力成本。此外，系统提供的模块化管理方式也具有良好的可扩展性，也可由用户自定义使用场景或设计维保记录文档的格式，拓展服务范围的同时，有效提高了该类产品的性价比和市场竞争力。此外，利用SaaS等软件部署理念，可根据用户需要配置相应的系统功能、监测项目和数据传输方式，以多元化的配置方案适应更多的客户需求，进而逐步提高市场占有率和客户使用满意度。

参考文献

[1]侯国栋.如何加强建筑消防设施维护管理的信息化建设[J].消防界（电子版），2020（4）：53.

[2]彭妮娜，陈吕义.基于条码识别技术的建筑消防设施信息化管理系统设计与实现[J].江西化工，2014（2）：246-247.

[3]邓铁军，吉韵芝，邓红波.基于BIM技术的交通枢纽工程消防管理信息系统[J].铁道科学与工程学报，2019，16（2）：542-549.

[4]吴荣文，黄丰伟.基于BIM的可视化消防设备信息监管研究[J].中国信息化，2017（11）：81-83.