曲靖市社会单位消防安全智慧云平台的设计与实现

毕 明

(曲靖市消防救援支队，云南 曲靖 655000)

0 引言

习近平总书记在党的十九大报告中提出，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，建设数字中国、智慧社会[1]。智慧城市建设正是“大智移云”新一代信息技术在城市发展供给侧结构性改革中的综合应用，也是城市可持续、健康发展的重要支撑。消防安全作为城市高速发展的重要基础和保障，是智慧城市建设的主要内容之一，“智慧消防”应势而生。为响应国家创新发展战略和人工智能驱动产业发展的导向，全国大中小城市都在积极推进智慧消防建设，并作为城市防灾减灾信息化建设的重要抓手。然而，目前国内尚没有统一的技术标准、商业模式和总体规划，以及政策支撑和专项资金支持、相关人才及组织架构优化都十分欠缺，需要建设城市不断探索、创新和总结经验。

1 智慧消防的建设与发展

2007年,消防行业推出城市消防远程监控系统，在大中城市开展建设和推行，可以说是“智慧消防”概念的雏形。之后发展到今天的“智慧消防”系统也是基于远程监控和户籍化、网格化管理的基本思路，进一步拓宽数字化、网络化和智能化功能及应用场景的创新发展[2]。2017年10月，公安部发布《消防信息化“十三五”总体规划》和《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》指出，要依托“智慧城市”建设，调整城市物联网消防远程监控系统运营现有的“中介模式”，打造城市消防远程监控系统“升级版”，目标是充分利用物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术对消防信息数据进行集中存储、分析和利用，消除消防信息数据孤岛，搭建智慧消防物联网云平台，实现“传统消防”向“现代消防”的转变[3]。全国各地纷纷探索智慧消防的建设模式和框架，分别在贵州、宜昌、江苏、甘肃、山东等多地开展试点建设和经验推广，取得一定的建设成效[4,5]。但是，由于智慧消防概念的泛化，试点城市结合自身情况建设成果各有特色和优势，加之各地前期信息化建设的基础差异和发展不平衡，使得其他城市照搬照抄试点经验做法受到诸多因素的制约，导致难以一盘棋推广。2020年4月，国务院安委会发布全国安全生产专项整治计划《全国安全生产专项整治三年行动计划》中指出消防安全整治要积极推广应用消防安全联网监测，在积累消防大数据的基础山开发分析研判应用场景，并且推动建设基屋消防网格信息化管理平台。2021年底前地级以上城市建成消防物联网监控系统，2022年底前分级建成城市消防大数据库[6]。因此，每个城市都面临智慧消防的建设推广和深化应用，以及向数据要效能，真正建成“消防大数据库”并据此开展“智慧应用”，切实解决本地的消防痛点问题，取得实效[7,8]。

2 平台规划与整体框架

曲靖市作为中小城市，其消防救援部门一直以来受体制限制，执法力量建设难以与本地社会经济发展同步，虽然自身警务生产能力已经接近极限，但提供的消防公共服务与当前经济社会发展需要仍不相匹配。因此，建立一种基于物联网和大数据技术，科学、高效，便于快速复制的管理方式就成了应用智慧消防系统亟需解决当前现实矛盾问题的有效出路之一。曲靖消防在面临基础薄弱、经验不足、经费有限的条件下，确立了立足本土需求，有选择地借鉴试点经验，统筹整体规划的指导思想，确立了有步骤、分主次、重实效、可发展的原则逐步开展智慧消防建设。整体智慧消防建设分二期进行，第一期为社会单位消防安全管理智慧云平台；第二期为灭火救援指挥智能云平台。

2.1 整体建设思路

曲靖市自2015年开始积极推进“智慧消防”系统开发和试点单位联网建设，在多次论证中逐步形成了曲靖社会单位消防安全智慧云平台建设的基本指导思想是立足现实工作需求和火灾规律，有选择地借鉴试点地区的成功的经验，充分利用本地社会资源，采用政府+商业运作模式，以高危单位和重点单位为先期示范建设，逐步推进针对居民住宅、出租房以及“九小场所”火灾防范的物联网火灾预警系统建设，实现从消防安全重点单位生产安全保障到居民百姓生活起居的逐步全覆盖，构建“广覆盖、立体化”的“智慧消防”管理网络。最终目标是实现以信息为先导，整合、引导和优化配置消防各类资源，使消防各项工作从定性要求变为量化考核、柔性变为刚性、静态变为动态、单一变为综合，改变以往存在监管和处置滞后的弊端，形成及时发现问题、及时解决问题的闭环管理机制。

2.2 平台目标定位

曲靖社会单位消防安全智慧云平台定位为数据收集、数据分析、数据预警、优化反馈的模块动态化消防信息集成系统，即结合互联网技术、数字通信技术、移动定位技术，收集数字化的地理信息、建筑消防设施、单位消防管理过程等方面的信息和数据，根据预设的计算模型和算法，对信息数据进行自动分析，做到及时预警、决策建议等。核心功能是主动实时获取单位的消防安全信息并联网消防监管和综合安全平台，并在预定的周期内，对单位消防安全情况进行评估并生成评估报告。通过嵌入平台的若干子系统，实现对消防安全管理责任履行、消防设施运行、消防安全检查监控、火灾隐患整改、消防培训考核等方面存在的问题。并将消防安全标准化管理状态实时推送到各单位消防安全领导机构或责任人手机终端，以信息化、数据化手段为单位消防安全管理提供科学依据，最大程度提升单位消防安全自我管理能力。根本目的是解决社会单位消防责任落实不到位和消防部门监管滞后及抽查空白的瓶颈问题。通过平台自动获取信息、分析研判和预警进而变相获取人力、物力和效率，实现信息跑代替人员跑，提升消防监管效能；精准治理代替普遍管理，降低政府消防管理成本；单位自主代替政府统包，形成以单位自我管理为核心的社会消防治理格局。

2.3 基本结构框架

曲靖智慧消防云平台由信息采集发送系统，储存计算系统和使用终端多样化应用的基本框架构成，可分为四层结构：感知层、传输层、服务层和应用层，如图1所示。其中感知层为数据采集基础层，传输层为多数据融合传输，两者为递进关系；服务层和应用层为并列层，两者间可互为数据利用。

图1 曲靖智慧消防云平台的整体框架

(1) 感知层。 通过感知识别技术自动采集消防系统中各类数据信息，是综合安全物联网区别于其他网络特殊之处。感知层位于综合安全物联网四层模型的最底端，是所有上层结构的基础。智慧消防的感知层主要为消防报警各类传感器网络、视频监控系统、无线探测器。

(2) 传输层。传输层将感知层获取到的信息传递到服务层，作为物联网重要的基础设施，传输层包括所有有线和无线、长距离和短距离的通信系统。传输层解决的是感知层获取数据的传递问题，数据可以通过移动通信网、TCP/IP专用网络或公共宽带网络、公用电话网、虚拟专网，以及多种方式单独或混合组网。

(3) 服务层。服务层处理传输层传递的数据信息，并对外部用户提供应用服务，服务层在结合云计算的技术后为用户提供更加高效便捷的服务。

(4) 应用层。应用层作为物联网技术与消防行业专业技术的深度结合，结合行业需求实现了消防行业的智能化，智慧消防应用层利用分析处理后的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。

2.4 运行流程与关键技术

曲靖智慧消防云平台的工作流程分为三个阶段。

首先，通过物联网和自动化控制技术手段对单位消防设施设备或火灾高风险部位进行信号采集和状态控制，对设备电流、电压、水压、液位、气压、火灾报警数据、管理流程等数据实时读取、监控和存储，实现大规模、全周期采集，为大数据分析与应用提供客观、完整的数据基础。

然后，智慧消防平台将所监管单位网点的设备设施运行状态及产生的相关历史数据进行分类管理，包括设备控制、报警、故障记录等实时状态信号，进行同类数据融合与对比，实现对单位网点周期消防安全状态进行评估，动态评估表征的若干单位消防的安全状态。评估方法采用综合风险变量与风险常量的风险指数法：风险变量主要包括自动报警系统报警事件、故障事件，现场安全控制事件和隐患、故障整改事件；风险常量为PGustav法评价的建筑火灾风险指标；

最后，利用GIS技术将曲靖市火灾风险信息用空间数据的方式呈现，形成某行业或区域的消防安全状态综合火险等级分布地图，并推送至主管部门终端，为消防安全整治提供科学的数据基础。

社会单位消防安全管理平台建设关键技术，如图2所示。

图2 社会单位消防安全管理平台的建设思路

3 平台的功能设计

社会单位消防安全管理云平台的功能设计主要依据社会单位消防管理责任和监管部门监管法定职责要求，包括4个模块，14个服务项目。

3.1 单位内部消防管理模块

3.1.1 消防安全重点单位标准化管理

通过内嵌的工作流程指导和规范消防安全重点单位内部管理，实现从消防安全目标的设定、流程推动目标执行，全过程纠错到考核及持续改善的PDCA闭环标准化管理，为单位的综合消防安全状况评估积累全过程的消防安全管理信息数据。

3.1.2 单位消防设施的巡检及故障处理

实时监测联网单位火灾自动报警系统和其他建筑消防设施的运行状态，自动或人工对相关设备进行巡检测试，及时发现设备运行故障，确认故障类型和故障状态，及时将故障发送维保，由智能服务云平台高效快捷调度维修人员现场处理故障。故障信息同样通过消防物联智能终端存储上报处理结果到数据中心，联网单位通过智慧消防系统——用户服务平台随时了解故障处理结果，并对维修人员进行评价或是投诉处理，提高建筑消防设施的完好率。

3.1.3 消防维保管理

在平台上的实时报警和实时故障事件经过业主确认可直接生产维保任务单，在平台上通过数据可视化技术可直观的显示维护维修进度，可记录维护维修节点时间和内容。维保单位维护人员对消防设施维护维修后，需要回填表单，系统自动生成维护维修表单，流转到业主管理人员APP终端，确认后自动终结任务单。

3.2 消防安全信息实时数据采集与分析模块

3.2.1 重要消防系统数据实施采集与传输

为联网单位和监管部门实时推送重要消防设施系统的关键技术指标数据，可直接反应消防系统的运行状况和设备运行实情况，如图3所示。

图3 平台实施反馈消防设施运行数据截图

3.2.2 与消防技术标准规定指标值的比较判断

平台根据消防技术标准规定指标值预设采集数据的比对标准值，并设定采集数据与标准值或范围的“”偏差和“-”偏差，清晰直观展示当前系统状态和标准值之间的偏差，为联网单位和监管部门实时推送重要消防系统的实时数据符合标准的情况，如图3所示。

3.2.3 数据异常的预警和报警

通过后台报警诊断模块，对各系统的指标数据进行诊断，超过或者低于限值指标的将触发系统报警，触发报警后将推送给平台相关人员，为联网单位和监管部门实时推送。同时，系统根据设计的机器学习算法，对采集到的历史数据进行规律和特征学习，提前预警诊断出系统当前和管理过程中的异常情况，并采用分值量化的方式呈现，如图3所示。

3.2.4 历史数据的定期汇总与统计分析

通过每周或每月的历史数据记录，绘制各类采集数据统计的变化曲线。系统预设限定值，对于达到限值时系统将自动对数据触发值进行冻结，以便提醒人为进行调取和参与研判，如图3所示。

3.3 消防安全自动评价模块

3.3.1 社会单位定期消防安全评估

将系统采集的消防设备(重点部位)状态信息和消防重点单位标准化管理系统采集的单位基础信息(管理信息)结合，通过专门编制的风险评估算法，实时分析评估出单位风险指数，并可视化为火灾风险热力图，如图4所示，其中蓝色代表低火险，黄色代表中度火险，橘色代表高度火险，红色代表极高火险。

图4 曲靖社会单位火灾风险热力瞬时截图

3.3.2 行业或区域的消防安全评估

实时接收储存联网单位发送的报警、故障、动作、人员履职、隐患整改、人员培训等海量信息，上传至“智慧消防”信息云中心，融合以上大数据与数据挖掘，并对比提前设置样本指标，综合评估单位(片区、行业)的消防风险状态，并推送联网用户和监管部门，有效解决单位内部消防信息不对称，社会治理不精准的问题。

3.4 其他辅助安全服务模块

3.4.1 三维可视化服务

利用三维可视化技术把目标对象进行3D建模，主要建筑物外立面结构、内部结构、疏散通道、消防设施位置可按设备现场的实际位置进行布置表现，利用物联网技术将现场时实数据和三维模型叠加，实现后端实时掌握现场空间部局，消防设施，危险源状态等情况。为消防应急救援提供精准指挥、科学指挥提供决策支撑。

3.4.2 消防视频联控和管理服务

监管部门后台可实时调取联网单位现场视频监控进行查看，提高对消防管理工作管理力度和消防队救援响应时间。

3.4.3 资料管理服务

给用户提供消防资料管理，在项目管理过程中，消防管理人员更迭会导致消防过程管理资料出现不连续的情况，使消防管理工作处于被动状态。

3.4.4 报表服务

该系统能按周、月、年，多种固定报表格式及灵活自定义条件组合方式，为日常管理及决策分析提供支持。

3.4.5 新闻通知服务

承担消防主管部门对辖区内的社会单位进行通知和发布，消防主管部门消防动态和辖区的消防安全情况和通知等。

4 结论

(1) 把握智慧城市建设整体布局并结合当前消防工作面临的困境和瓶颈问题，充分论证现实的切实需求，明确建设目标的分期建设任务，稳扎稳打逐步推进，避免一蹴而就，脱离现实的资金限制以及社会接受程度，一味追求高大全。

(2) 确立智慧消防建设立足本土的指导思想和建设原则：有重点分步实施；用户服务可选标配与选配功能；数据开放兼容，可持续拓展。

(3) 智慧消防系统体现防消结合，开发社会单位消防安全管理平台与消防救援决策指挥平台能够兼容，统一底层架构，数据共通，支撑防火管理和灭火救援决策。

(4) 智慧消防系统的核心目标不在于数据采集而使数据利用，既包括单项采集数据的应用，还包括多数据的融合挖掘，探索数据应用场景。