基于物联网技术的智慧消防在崇明农村地区的应用探讨

摘要：物联网技术的发展提升了消防工作科技化、信息化、智能化水平，激发了消防管理模式的创新。本文根据现阶段物联网技术的发展及已经在城市消防业务中的实际应用案例，分析了智慧消防对传统消防管理带来的变化，重点探讨基于物联网技术的智慧消防如何落地农村，解决崇明广大农村地区消防瓶颈问题，带动广大农村地区的消防管理工作实现突破，减少崇明农村地区火灾和亡人火灾事故。

关键词：消防;物联网;智慧消防;农村

近年来，随着物联网基础理论研究的突破、标准体系不断建立，越来越多的物联网关键技术被不断地攻克，智慧交通、智能电网、智慧环保、智慧农业、智慧公安等，均是物联网理论体系和技术的具体应用。近年来，上海市大力推动消防物联网、智慧消防项目落地，2020年，上海市委办公厅、市政府办公厅印发《关于深化我市消防执法改革的实施意见》（沪委办〔2020〕29号），推进智慧消防监管，明确将智慧消防建设纳入上海市“一网通办”“一网统管”管理体系，加强与城市网格化综合管理平台对接互通，加快融入上海政务信息化系统，提升工作效能，以此应对上海超大型城市日益复杂多变的消防安全形势。

然而，与上海市中心城区高度城镇化不同的是，在郊区一带还有广大农村地区，其消防工作依然十分薄弱，消防安全管理依然是老办法、老思路，长年困扰农村消防工作的瓶颈问题没有得到有效的解决。

1  崇明农村地区消防安全现状

上海市崇明区包含崇明、长兴、横沙三岛，总面积约1411平方公里，其中崇明岛地域面积最广，为中国第三大岛屿。全区共有人口约67.8万人，其中80%以上生活、居住在农村地区。而崇明区老龄化程度非常高，素有“长寿之乡”之称。在分析近五年崇明区火災数据后发现，60%的火灾发生在农村地区，92%的亡人火灾也是发生在农村地区，且在火灾中死亡的人员绝大部分是60岁以上的老人，孤寡独居、伤病、残疾以及卧床吸烟等不良生活习惯让他们成为火灾事故的主要受害者。

分析原因主要有以下几方面：

一是农村地区消防基础设施建设薄弱。崇明岛经历了大兴农场建设以及改革开放大发展等历史进程，没有统一的整体规划，常常沿河或道路两侧连片修建，缺乏防火间距和消防车道。农村地区房屋结构多为砖木结构，屋顶使用木板、油毡等可燃材料的大有存在。消防水源主要依赖天然水源，受季节及潮汐等气候影响，可靠性不高，用于消防车停靠的取水码头不足，车辆难以停靠，火场供水能力大打折扣。

二是农村不良生活习惯容易引发火灾。随着改革开放的加快，近年来崇明农村生活条件有了很大的改观，但农村家庭在装修过程中，大量使用木扣板、塑料扣板装修等情况普遍存在，大量农村家庭喜欢用木柴和秸秆生火做饭，屋前屋后堆放大量柴草，农忙期间私自焚烧秸秆的行为屡禁不止。孤寡老人常在家中堆放捡拾的垃圾、废品，有点香供佛、卧床吸烟、酗酒等生活习惯，稍有不慎便会引发火灾事故。

三是崇明区老龄化程度较高。崇明区60周岁以上老年人口约有24.6万人，占其总人口的36.3%〔1〕。但崇明老人生活、居住地相对偏远，周边消防水源不足，居住房屋防火等级低，抵御火灾能力薄弱。受农村散户散居和传播媒介少的影响，老年人防火意识淡薄，家内常年使用廉价电器、燃气产品，卧床吸烟、焚烧秸秆等农村陈规陋习屡禁不止，火灾隐患突出。与此同时，由于子女进城务工，留下大量和子女分离的“空巢老人”，这些老年人遇到火灾时，受自身行动能力限制，加上缺乏周边帮助，往往很难自救逃生。

上述问题严重制约农村消防工作发展，而多数又是硬性问题，难以在短时间内得到改善，有些还涉及消防规划，如何确保崇明农村地区消防安全形势的平稳可控需要依托当前新技术、新方法来加以解决。

2  基于物联网技术的智慧消防模式带来的消防管理革新

2.1  基于物联网技术的智慧消防系统

物联网是通过传感器网络物理世界客观信息，将信息进行处理后通过以太网等技术，汇总至综合信息管理平台，通过数据分析和平面展示，实现物理世界的全面透彻感知。国家973计划物联网首席科学家刘海涛提出智慧城市“通过物联网等信息技术，构建了一个具有高感知度的城市基础环境，实现城市内及时、互动、整合的信息感知、传递和处理，以提高民众生活幸福感、企业竞争力和城市可持续发展能力”[2]。

智慧消防是基于物联网技术对火灾监控、消防设施维护管理、设施远程控制操作等消防重要环节进行业务模式重构，将社会化消防监督管理和消防部队灭火救援所涉及的各类消防信息有机衔接起来，改“分散型”监管为“集中型”监管，构建覆盖现场的消防传感器网络，实现消防工作全程的无遗漏监管。通过云计算、大数据等技术，进行消防信息查询处理、数据挖掘、融合研判与态势分析，变“被动式”事件触发式管理为“主动式”计划管理，为防火监督管理和灭火救援提供可靠的信息支撑，达到事前预警、事中预案处置、事后可复盘。

2.2  具体应用探讨

通过基于物联网技术的智慧消防系统，广泛的消防感知网络，能有效解决崇明广大农村地区居民居住分散、火灾发现晚、到场处置不及时、水源不稳定的现状，为农村地区消防安全管理、火灾防控及火场扑救提供有效的技术支撑。下面选取崇明两处典型农村场景进行探讨。

农村应用场景一：相对集中的分散居住、传统农业耕作的应用场景——三星镇新安村。

新安村位于崇明岛的中西部腹地，四周与其他村庄接壤。本村由两个自然村合并组成，面积3300余亩，总人口约1270人，550余户，沿路呈自然分布状态。村民主要以耕地、粮田为生，年轻者则就近到市区劳作。

农村应用场景二：成片集中居住，新型农村商业发达的应用场景——陈家镇瀛东村。

陈家镇瀛东村位于崇明岛的东南角，是一个以集体经济模式为主的新农村，形成了淡水养殖业、绿化种植业和生态旅游业的产业格局。随着崇明区世界级生态岛的建设，瀛东村“渔家乐”生态旅游产业发展迅速，建有餐厅、宾馆和32幢酒店式别墅。

上述两村的住户分布、住房条件截然不同，但户内消防需求一致，只是传输组网实现方式根据传感器接口数据和信息单元位置分布有所不同。农村地区的消防处于智慧消防系统前端，在物联网参考体系结构中对应的主要是感知层、网络层，以及部分应用系统〔3〕。现结合农村实际，以上述两村为例，探讨农村地区的智慧消防前端系统方案。

2.2.1  网络层

在两种应用场景中网络层技术实现方案基本相似：

瀛东村住房均是别墅，布局及结构一致性较好，可在村委会设置物联网信息采集传输主机，每栋别墅设消防控制主机，管理所有信息单元;根据需要设智能协议转换器，物联网信息采集传输主机和智能协议转换器采集的所有信息通过LSN基站上传到消防数据中心。新安村住房一致性较差一些，且沿路相对集中、自然成块，推广住户安装带通信功能的独立式烟雾报警器，在住房自然成块集中处设置智能协议转换器，将就近接入的所有信息单元通过LSN基站上传到消防数据中心。

瀛东村的农家乐规模小且相对分散，主要采用独立式烟雾报警器，通过智能协议转换器将所有信息采集上传到消防数据中心。别墅住宿区域，信息单元集中，在每栋别墅设控制主机，管理所有信息单元，住宿区域设置物联网信息采集传输主机，所采集的信息通过LSN基站上传到消防数据中心。

本案例中考虑到农村建筑物和电磁环境，采用了LSN基站通信。其具有信号覆盖范围广、绕射能力强、功耗低的技术优势;具有安装简便，不需长期支付通信费用，具有减少组网综合成本的优势。

2.2.2  感知层

感知层技术实现基本相同，只是根据需求不同调整相关传感器设置。前端感知探测功能块主要有：

燃气泄漏监测：监测厨房等燃气泄漏;

用电负荷情况监测：监测用电电流及主要配电设备、线缆温度变化;

烟雾监测：布设于农家乐客房、厨房、餐厅等经营性场所，农村独居老人、行动不便人群，监测烟雾的发生;

天然水源监测：监测天然河道水位变化，掌握实时水位数据，为应急处置提供辅助信息;

温湿度检测：布设在林地，根据温、湿度指标及其他相关信息预警火灾隐患风险等级;

消防设施监管：布设传感器监测自动消防设施运行状态，利用现有或新增监控探头对处于公共区域的消防栓、取水码头、消防车道等消防设施进行管理。

2.2.3  应用层

智慧消防的业务应用层涉及农村现场的系统主要有：

GIS系统：所有信息点物理位置信息及设施编号均映射到GIS地图上，并与其属性、实时信息等显示关联，实现火场位置显示、现场视频映射以及消防车路径导航等功能。

微型消防站管理系统：建立微型消防站管理档案，掌握微站实有队伍、装备及值班备勤等情况，推动微站日常防火检查、宣传及初起火灾扑救三项职能落地，并实现支队接出警平台统一调派管理。

消防监管App协同软件：主要针对村委会管理人员或微站站长。接收隐患报送、整改反馈、实时警情、故障等各种消防信息，具备电子地图和关联信息显示，能发布预警信息和宣传提示等。

综上所述，智慧消防在崇明农村地区的网络拓扑简图如下：

2.3  基于物联网技术的智慧消防给农村消防安全工作带来的变化

2.3.1  解决农村地区火灾发现慢、报警慢的问题

通过布设在独居老人、行动不便人员等重点人群及农村视频监控等各类传感器，构建广泛的传感器网络，及时采集视频、温度、烟气、燃气等相关数据信息，归纳汇总到数据信息平台，尽早发现生活用火不慎、随意焚烧秸秆等农村常见火情，及时调动周边微型消防站力量到场处置。

2.3.2  解决自动消防设施“在岗不作为”、微型消防站人员不在岗的问题

通过物联网信息采集自动消防设施运行状态和设备报警、故障等信息，上传到消防物联网监管平台，实现对自动消防设施运行状态实时监管;通过视频监控探头或手机App，实现微型消防站运行情况可视化，掌握日常管理的主动权。

2.3.3  解决农村地区火灾事故快速响应问题

处置农村地区火灾事故，早一分钟到场，就意味着少一分人员伤亡。通过GIS系统，能够清晰标定农村地区微型消防站、消防取水码头、事发位置，以及周边关联、辅助信息，并且实时掌握其状况;通过指挥调度系统能即时掌握各类消防资源情况，同预案管理系统协同提升消防作战指挥调度水平，实现精准指挥调度，快速应急处置。

3  结语

物联网新技术应用到农村地区消防安全管理，实现崇明农村智慧消防系统，能有效解决农村地区火灾和亡人火灾高发、频发瓶颈，减少“小火亡人”事故，但也要清醒的认识到，广大农村地区同城市的消防工作的环境差异较大，特别是消防意识相对淡薄、科技文化水平相對较低，在推行智慧消防系统时仍然存在不少困难。同时，智慧消防的产出更多是从社会效益、间接经济效益层面体现，不能混同于一般建设投入来考量经济效益。这也导致了建设成本承担人、维护成本承担人、系统维护方、监管方和消防工作利益获得方之间的权、责不好清晰划分，这就需要属地政府将智慧消防建设纳入城市综合管理平台，实现“一网统管”。

参考文献：

[1]张振利，陈翔锋.加强农村消防基础建设 避免亡人火灾事故频发 崇明县消防工作实践与思考[J].新安全东方消防，2013（5）：28-29.

[2]刘海涛.物联网之感知社会论[J].上海：华东师范大學出版社，2011.

[3]GB/T 33474-2016.物联网 参考体系架构[S].2016.

Discussion on application of

intelligent fire protection based on internet

of things technology in Chongming rural areas

Chen Xiangfeng

Chongming District Fire and Rescue Brigade of Shanghai

Abstract：The development of the internet of things technology has promoted the technological， informatization， and intelligent level of fire protection work， and stimulated the innovation of fire management models. Based on the current development of the internet of things technology and actual application cases that have been used in urban fire protection services， this paper analyzes the changes brought by smart fire protection to traditional fire management， focuses on how smart fire protection based on the internet of things technology can land in rural areas， solves the fire protection bottleneck problem in Chongming rural areas， drives the fire management work to achieve breakthroughs and reduces fire accidents in Chongming rural areas.

Keywords：fire protection; internet of things; intelligent fire protection; rural areas