智慧消防创新技术应用浅析

摘要：近期国家出台了《关于全面推进智慧消防建设的指导意见》，快推动了我国消防工作必须朝着科技化、智能化、信息化方向发展，促进火灾防控和灭火救援工作的积极转型。除此之外，随着消防部队的改革转制，消防部队已经从现役体制逐渐走向职业化与专业化，并且努力与国际接轨，国家也不断加大对智慧消防创新技术的研究力度，相信在不远的未来，在现代化的城市中智慧消防平台将是推动城市安全健康发展的重要动力。

关键词：智慧消防;创新技术;信息化建设;具体应用

在设计智慧消防平台时，一定要从用户的实际需求出发，以全面服务消防管理工作为宗旨，确保智慧消防功能更加全面、更加完整。并且能够利用现代化的信息手段，利用可視化、空间定位、3D建模、视频监控等先进技术，最大程度的发挥出智慧消防平台的最佳性能，并保证智慧平台功能具有一定的先进性和前瞻性。在建设智慧消防平台时可以利用的先进技术不外乎以下几类。

一、三维地理信息系统

三维地理信息系统是以GIS平台为基础，并且在系统中输入各种消防基础数据与消防业务数据，可以提供消防应急指挥、消防资源管理与消防信息统计分析等多种功能，是一个综合性能强大的消防救援辅助决策系统。在三维地理信息系统中，救援指挥人员可以直观的观察到火灾现场的具体情况，同时能够明确火灾现场周围的环境以及重点设施分布，并且可以通过三维模拟的方式来对周边消防设施的配备情况进行最优调配以及优化消防车的行进路线。这一系统能够为消防指挥提供更加直观的现场信息，从而帮助决策者作出正确决策，这不仅可以让消防部门的预案模拟推演过程更加直观，同时对于辅助消防官兵来说，也能够对火灾区域的具体情况进行全面了解，从而对整个消防救援过程进行动态化调整，进而不断优化救援预案，能够为联合作战提供更有价值的技术支持。

现如今为了强化不同地区之间的联系和沟通，消防部门已经将消防地理信息系统进行了优化升级，利用PGIS技术，建立起了不同地区、不同警种的互动平台，为不同单位的联合行动奠定了扎实基础。在PGIS平台中，各警务系统可以对平台中的数据进行全面共享，能够在合力的作用下促进社会的和谐发展。为了促进智慧消防平台的更好建设，消防人员需要将新一代PGIS与传统的GIS系统进行对接，确保新一代PGIS系统能够更好的在消防系统中发挥作用。在PGIS技术的支持下，消防智慧平台可以在火灾发生时第一时间做出反应，能够结合火场的实际情况合理调配消防人员和消防车辆，并且对救援工作进行实时监控，进而动态调整救援方案，所以具有更强的实战性。新版本的PGIS软件架构，要求现有的消防GIS能够与PGIS进行同步优化和升级，能够最大程度的满足移动消防的警务需求，支持移动互联网终端用户交互，并且能够做到与商业互联网功能的开放对接，促进消防业务数据和互联网地图数据的深度融合，并最终形成多元化的地图数据资源，能够为消防系统提供更加专业的数据服务，促进消防救援工作的智能化开展。

为了强化新一代的PGIS系统在消防实践中的应用，真正为我国的消防事业作出贡献，消防人员要在智慧消防平台上建立数字化的监控平台，在监控区域内，工作人员必须能够通过各种监控设备及时发现区域内的火情，例如无人机的航拍画面、地图平台实时更新的图片、街道的摄像画面以及卫星的航拍图等，对管辖区域进行24小时监控，一旦发现火情迅速出警。除此之外，也要促进消防区域的网格化。为了促进消防救援工作的顺利开展，消防部门可以将所辖区域进行网格化的分区管理，一旦发生火灾，智慧消防平台中心就可以根据网格化的划分最近选择消防单位，确保消防救援能够在第一时间开展。

二、无人机辅助3D快速建模技术

无人机辅助主要是利用无人机的倾斜测量技术，需要利用无人机搭载定位定向系统和多角度的倾斜相机，来对地面的影像信息进行全面精准的获取，为3D建模提供数据支持。在无人机技术的帮助，三维模型不仅更加精准，同时建模成本也大幅度下降，所以利用无人机测量技术来构建建筑物的三维模型，已经在智慧消防系统中发挥着重要作用。倾斜相机在指定点位进行拍摄时，可以同时获取1个正射影像和4个倾斜影像，定位定向系统则可以同时记录5个相机快门触发时的无人机GPS和高度信息，并且能够将影像进行自动匹配。这也就是说，利用倾斜相机能从不同的角度提取地面建筑物信息的功能，无人机倾斜测量技术可以通过定位定向系统同时获得更加全面的定位信息，这可极大程度的降低信息采集的工作量。

三、三维智慧消防可视化技术

在完整的三维建筑物模拟可视图上，设计消防三维封装模型，也就是说在地图上设置起火源，然后结合起火的位置布置指挥部，并合理安排消防车与消防员，对消防预案与力量部署进行可视化设计，这可以极大提高应急软件的应用能力，在突发火灾时能够在软件系统的指挥下做到临危不乱，快速反应。

在虚拟环境中的碰撞检测可以对场景进行适当简化：三维建筑物的地图为静态环境对象，消防三维封装模型为动态活动对象，由用户具体控制封装模型的运动方向和行动位置，进行碰撞检测的最主要任务就是判断在某一时刻，三维封装模型是否会与地图上的建筑物模型发生冲突。

四、北斗导航定位技术

在全球范围内，北斗卫星导航系统都可以全天候为用户提供高精准定位的导航服务，并且定位精度误差小、授时精度优。除此之外，北斗卫星导航系统不仅可以提供导航定位功能，同时还具有通信功能，并且具有终端设备集成度高、设备轻型、功耗低和操作简单等优点，在消防救援工作中利用终端卫星导航设备，不仅可以为救援车辆提供更加精准的导航路线，同时也能够从源头上躲避拥堵路段，减少消防车辆到达火场的时间。在北斗导航技术的支持下，控制中心可以实时掌握参与救援人员和车辆的地理坐标等详细信息，有助于为灭火救援指挥提供更高精度的参考数据。

五、空间定位技术

（一）移动定位技术

移动定位技术在使用过程中需要充分利用无线移动网络，通过具体分析无线信号，然后结合相应算法对移动终端进行精准测量，从而实现精准定位，并且能够对定位信息进行即时跟踪与监控。移动定位技术又主要分为基于移动网络的定位技术和基于移动终端的定位技术。

1、基于移动网络的定位技术

基于移动网络的定位技术主要是Cell-Id定位技术，也就是常说的蜂窝小区定位技术。每个小区都有独立的信号收发装备并具有独特坐标号，包括经纬度坐标等，这些设备与用户终端相连，即可确认终端位置。如果需要定位的区域具有密集的小区，那么采用此技术具有极高精度，并且在实施过程中也简单方便。现如今119接警系统对报警人的位置定位也大多采用移动网络的定位技术，可以快速定位到报警人的小区位置。但是值得注意的是，基于移动网络的定位技术需要有密集的网络覆盖，并且对终端设备要求较高，因此在实际推广过程中往往受到一定技术限制。

2、基于移动终端的定位技术

基于移动终端的定位技术需要知道多个已知基站位置，并利用基站发射出相应信号，在信号中含有基站的具体位置信息，如果移动终端接收到这些信号，通过判断自身与基站之间的几何关系，然后在科学算法的支持下就能够精准计算出自身位置。基于移动终端的定位技术具有精准度高的优势，但是也具有明显缺点：网络的软硬件与终端台要及时进行更新升级，否则会影响定位精度。现如今基于移动终端的定位技术大多是在手机等移动终端内利用GPS接收机进行方向定位。

（二）室内定位技术

在室内定位技术的支持下，可以实现空间三维的准确定位，例如在重大灾害事故中，利用室内定位技术可以快速定位消防人员的准确方位。室内定位技术可以利用多种方式，在使用过程中需要结合应用的具体环境选择相应方法。

1、Wi-Fi定位技术

Wi-Fi定位技术也就是无线网络技术，在我国社会发展的现阶段，不同的无线网络服务商已经将无线网实现了市区的全范围覆盖，移动终端用户可以随时随地享受无线服务。Wi-Fi定位技术主要是利用连接终端的信号强弱以及数据交流计算出终端的具体位置，然后结合该建筑场所的平面图形寻找到移动终端使用者。Wi-Fi定位技术的定位误差在20米左右，其精度要明显高于小区蜂窝网络定位技术，现如今已广泛应用于各种商业应用。

由于建筑结构不同，不同位置信号强弱有明显差异，因此Wi-Fi定位技术可以在理论上解决其它技术所做不到的立体定位问题。这是因为Wi-Fi定位技术在计算具体位置时仅仅凭借Wi-Fi的最近接入点，并不能充分利用总体的信号强弱来判断，这也就导致Wi-Fi定位技术在判断空间位置时会出现较大误差。而且现如今Wi-Fi定位技术的最大覆盖半径只有90米，并容易受其他信号干扰，所以其应用在消防救援过程中精度无法准确保证，并且无法完成长距离定位。

2、ZigBee定位技术

ZigBee定位技术主要是一种短距离传输电子设备之间的通信技术。其传输过程要充分依赖由65000个无线数传模块组成的无线数据传输网络，这与GSM网十分相似。网络数传模块的功能相当于移动网络基站，并且具有独一无二的身份标志，也就是ID号。在无线数据传输网络中，每一个数传模块都可以互相联通，网络节点之间的距离可达上千米。ZigBee定位技术相对成熟与完整，因此在空间定位上也具有一定优势，是现如今作用于消防救援空间定位的主要技术组成之一。在美国已经建立了以ZigBee定位技术为主要研究内容的实验室，并取得了十分显著的成绩。现如今我国的ZigBee定位技术已经广泛应用在煤矿开采环节的井下工作人员定位与消防救援空间定位中。

3、UWB定位技术

UWB定位技术在应用过程中具有一系列明显的优势，例如速度高、功耗小、成本低等，是一种十分前沿的无线通信技术，也就是我们常说的超宽带技术。这种超宽带技术能够实现超精准定位，同时也能够与移动终端进行匹配，UWB定位技术是未来消防救援单兵定位的最主要研究方向。

六、大数据分析与云计算技术

智慧消防平台通过三维地理信息系统、无人机数据采集、北斗导航等技术的支持，汇集成了海量的原始数据，这时就必须利用大数据分析技术对这些数据进行深入挖掘，提取出数据中的有用信息，为消防救援的后续开展提供必要的数据支持。这些大数据主要包括视频监控数据、联网单位消防设施监测数据、消防内部数据、天网视频数据等。并且数据在应用过程中也必须包括当前明细数据、高度综合数据与轻度综合数据等，然后根据不同的报表内容分割不同的数据粒度，能够对所有大数據进行立体储存。同时在智慧消防系统中也必须结合消防的基础数据和各个行业领域的详细数据共同打造WEB资源池，同时结合不断开展的新业务，将新业务数据进行汇总和集成。

云计算技术主要是依托互联网实现的，云计算应用在智慧消防工作中，主要是应用在数据资源的整合分析和火灾监控两个方面。大数据是云计算启动和运行的基础，需要将消防工作每天产生海量的基础数据源源不断的汇集到大数据平台中，然后利用云计算技术提炼出有用信息，使这些数据信息变成有价值的、可靠的火灾形势分析报告和业务指令，灭火救援提供数据支持。

七、灭火动力学理论

对灭火动力学理论的研究主要集中在以下5个方面：外墙保温系统防火与竖向火蔓延、高大空间钢结构建筑火灾防火、基于虚拟现实的公共建筑火灾人员逃生训练、危化品扩散危险性分析及防控、防火设计与风险评估方法。研究人员需要深入探讨在不同的空间状态下，不同物体的燃烧特性，并能够将数学建模和计算机技术相结合，对时间和空间进行仿真模拟，为制定动态化的数字消防预案提供科学依据。

七、视频智能分析技术

视频智能分析技术是及模拟识别、人工智能、图像处理等多个领域的创新技术，能够将目标从背景中分离，实现对目标的具体分析，同时视频智能分析技术还能够最监控区域内的异常情况，例如警戒区警戒线闯入、占用救援通道和消防通道等进行预警。

八、人工智能技术

人工智能型机器设备主要具备图像识别、语音识别、语言处理以及人类意识模拟等功能。人工智能技术应用在智慧消防领域中，能够让消防设施在面对初期火灾时进行自我诊断、自我运行以及智能控制，从而将火灾扼杀在萌芽状态。除此之外，在浓烟、有毒物质以及高温的复杂火灾现场，具有人工智能技术的机器设备或者无人机可以在一定程度上替代消防员，参与灭火工作以及搜救被困人员，这不仅有助于提高消防作业安全系数，同时也能够妥善进行灾情处置，将火灾危害降到最低。

九、物联网技术

物联网技术是互联网技术的有效拓展与补充，物联网技术主要是将互联网技术中的用户端拓展至所有的物品间，以此来完成信息的流通与交换。物联网技术应用在消防领域有着十分重重要的作用，首先，能够进一步提高社会消防安全管理质量。现如今社会消防安全管理在工作过程中存在着一些疏漏问题，例如安全责任制无法落实到具体的部门与人员、不能根据实际情况及时制定消防设施维护计划等。传统的技术手段已经无法满足现代社会的消防安全管理的变化需求，在此背景下物联网的技术的出现迅速解决了消防安全管理难题。例如，利用RFID技术与视频监控系统能够对重点消防单位控制室进行24小时监控，确保消防工作岗位人员24小时在岗;可以利用传感器技术收集建筑中的消防设施详细数据，对数据进行汇总并同时利用大数据技术对其进行远程管控，如此可极大程度的提高消防监管工作安全性和规范性。其次，物联网技术可以极大程度的提高消防队伍的灭火救援水平。现如今随着电子产品的大范围普及，火灾现场的情况更加复杂，为了最大程度的保证消防人员的安全以及灭火救援的及时性，物联网技术提出了这样的方案：所有进入火场的消防人员都必须携带随身电子标签，并在标签中显示消防人员的空气呼吸器压力、入场时间等具体信息，这些信息会被储存至数据库中并直接显示在控制室的显示屏上，那么一旦消防人员的空气呼吸器压力值与标准值出现偏差，指挥人员就可以利用无线网络要求消防人员立即撤退至安全区域，同时利用传感器监测消防人员的心跳、体温等生命特征，一旦发现偏离正常值，迅速安排其他救援人员前往协助。

综上所述，社会消防平台的建设不仅可以促进消防救援工作的高度信息化建设，同时也可以利用智能化的现代技术，构建具有一定可视化和立体化的火灾防控体系，这可以有效提高全社会的火灾防控能力以及消防救援管理水平，真正做到消防工作的未雨绸缪，实现由传统消防向智慧消防的升级转型。

参考文献：

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作者简介：

卜建军（1976.12-），男，汉，江苏镇江，本科，单位：上海市松江区消防救援支队，研究方向：灭火救援