基于大数据的智慧消防监管平台方案设计

季永强 张宇英 徐浙英 程斌荣 车辉

摘要：传统消防系统存在消防监督力量不足、技术手段匮乏和监测手段单一等问题，无法适应城市消防的需求。大数据等新技术的发展极大地促进了智慧消防的建设，提高了城市消防服务水平。基于此情况，首先对智慧消防监管平台的系统架构进行了介绍，然后对平台的数据采集层、数据存储层、数据处理层、数据应用层和数据展现层进行了详细设计和阐述。智慧消防监管平台汇总城市各类消防数据，构建消防数据共享与交换机制，并通过对数据的分析、挖掘，实现城市消防监测、报警通报、快速处置、追责惩治和指挥调度等功能，极大地提高了城市消防的服务水平。

关键词：大数据；云计算；大数据平台；数据挖掘；数据展现

在各种灾害中，火灾是威胁公众安全和社会发展最主要的灾害之一，它威胁着人们的生命和财产安全。据初步统计，2020年全国共接报火灾25.2万起，死亡1183人，受伤775人，直接财产损失40.09亿元。火灾暴露出社会单位消防安全主体责任落实不到位、施工现场安全管理不到位、电气和高层建筑专项治理不到位以及安全監管不到位等问题。2017年，国务院办公厅印发《消防安全责任制实施办法》的通知，要求进一步健全消防安全责任制，提高公共消防安全水平。大数据[1]、物联网[2]、云计算[3]和地理GIS系统[4]等技术的快速发展，有力地推动了智慧消防[5]的建设，全面提升了我国消防的运行效率，提高了应急响应的速度，保障了人民群众的生命财产安全。

智慧消防监管平台收集汇总城市所监测到的消防工作、设施管理和火灾报警等数据，感知并绘制城市消防责任网，实现对消防工作、设施物资、火灾隐患的觉察、跟踪、预测和预警，全面、实时地掌握消防安全责任，达到了消防安全责任感知、精细化消防监督管理、及时应急处置等目标。

1 系统架构

智慧消防监管平台以监督管理基础理论模型为指导，以数据流向为主线，以追责惩治为结点。平台从数据的采集、存储、分析、应用、展示等业务逻辑，构建了消防安全感知、预警、通报、处置的闭环工作流。将平台分为五个层面进行解构：

①数据采集层：主要由基础数据采集、消防系统数据采集和数据汇聚三部分构成。基础数据采集包括动态数据采集、静态数据采集，以及整合政务预警监测平台相关软硬件资源；消防系统数据采集主要是整合现有防火单位消防系统的相关软硬件资源；数据汇聚主要是面向辖区第三方公司，通过在第三方数据汇聚点整合部署必要的监控采集设备，实现对消防设施、人员、报警的实时监测和监督管理。

②数据存储层：是为采集到的动态、静态数据提供基于云平台的存储空间，并提供基于云安全服务中心的数据流量清洗服务，由安全数据存储中心和云安全服务中心构成。

③数据处理层：对存储数据提供分析机制和技术支撑手段，由大数据综合分析系统和应急预案应用中心构成。

④数据应用层：基于数据源的采集分析，提供面向消防部门、联网单位、维保公司、消防志愿者和公众等用户的业务应用。由智慧消防监督管理系统、智慧消防综合应急调度指挥平台、社会单位消防安全自我管理系统、云安全数据存储中心、消防政务智慧便民服务系统、社会消防安全教育培训管理系统、智慧消防志愿者管理系统和第三方中介信息服务系统等组成。

⑤数据展现层：基于大数据分析结果，提供面向用户的可视化监督管理实时展现，由可视化监控大厅、智慧消防感知系统和界面展示三部分构成。

2 数据采集层设计

数据采集主要面向政府、消防部门、联网单位、维保公司、志愿者和公众等，其核心目的是“摸清家底、认清风险、找出隐患”。采集方式有四种，即静态数据采集、动态数据采集、共享数据采集和事件数据采集。数据采集层依赖Web、App等方式，利用最新的物联网技术进行数据采集。采集内容包括消防从业人员信息、建筑物信息、社会单位人员信息、专业人员信息、消防系统信息、视频监控信息、消防资源信息等。

3 数据存储层设计

系统采用虚拟化云平台对海量数据进行集中存储，为大数据的挖掘、分析奠定基础。海量数据存储系统采用云计算和分布式架构设计来实现，通过多个节点并发采集和存储数据，实现系统整体的超强I/O性能和存储能力。经过大数据综合分析子系统处理，挖掘数据之间的逻辑关联关系，为上层监督管理和通报预警应用提供丰富的数据资源和服务支撑。

4 数据处理层设计

4.1  大数据综合分析系统

大数据综合分析系统对消防系统、人员、报警信息进行全面、快速、准确地捕获和分析，然后把当前遇到的报警数据与过去发生过的火灾事件进行关联回溯和大数据分析，最终展现出未来可能产生的威胁风险，并提供一个体系化的安全解决方案。

大数据综合分析系统是智慧消防监管平台的核心，具备全面的安全分析能力，以供数据的直观展示和用户的使用。分析系统主要是通过流式计算框架对发生的火情进行实时调度资源分析、应急预案匹配和机器学习。平台支持两大类机器学习模型的构建和匹配，支持通过机器学习的方式建立行为模型，并将模型应用于实时工作中。通过机器学习可以结合历史报警信息、天气信息、建筑物信息，预判出火灾隐患的重点单位，同时进行不断的修正，给日常的工作检查提供重要的参考依据，做到有的放矢。

4.2  大数据管理体系

大数据管理体系包括多源异构数据的接入管理、多元化数据存储管理、数据规则引擎、数据访问与索引以及数据挖掘等功能。其中，多源异构数据接入管理负责物联网设备接入、视频接入、互联网数据接入和其他信息系统数据接入。

5 数据应用层设计

数据应用层是智慧消防系统的核心，以物联网、大数据等信息技术为支撑，进行数据采集与数据交换，实现互联互通。通过对消防数据资源的关联和挖掘，实现各类消防数据的查询、统计、分析、预测、预警和决策，为消防的监控预警、火灾防控、灭火救援、分析研判等提供便捷化、精细化、智能化的服务。

5.1  智慧消防监督管理系统

智慧消防监督管理系统包括消防责任管理子系统、监督子系统和日常管理子系统。其中，消防责任管理子系统细化了公安、教育、人力资源社会保障等13个具有行政审批职能的部门，以及发展改革、科技、工业和信息化等25个具有行政管理或公共服务职能部门的消防安全职责；监督子系统辅助监督管理文件的下发及日常检查工作的实施；日常管理子系统用于消防部门和社会单位的日常管理。

5.2  智慧消防综合应急调度指挥平台

智慧消防综合应急调度指挥平台包括报警子系统、接警子系统、作战指挥子系统和战情分析子系统等。其中报警子系统提供一键报警、电话报警服务，通过多途径确认火灾报警的信息；接警子系统用来分析源数据，导出报警人信息、所在位置信息、所在位置单位信息，智能分析火灾情况，拉响出警警报，及时通知消防员待命或者最近的消防中队出警；作战指挥子系统根据建筑特点、人员分布、处理报警能力制定应急救援预案，并结合火情、人员变化情况，动态调取人员和物资，动态调整救援预案；战情分析子系统综合利用实时视频、物联网数据、单兵系统及指挥作战系统，实现多级、多维度、全方位综合指挥调度一体化系统，实现重大灾情实时多级联动、信息全面共享及多方会诊。

5.3  社会单位消防安全自我管理系统

社会单位消防安全自我管理系统包括应急预案子系统、应急演练子系统和应急处置子系统。应急预案子系统结合社会单位的实际情况，有针对性地制定灭火应急疏散预案和演练计划，使社会单位学会应对和处置突发火灾事故的方法，熟练掌握应急处置的程序和措施，提高社会单位防范自救、抗御火灾事故的能力；应急演练子系统根据电子应急预案，明确各社会单位负责人的职能，明确分工、责任到人；应急处置子系统通过上报与发布预案机制，融合各种预案的共性要求，支撑统一的应急管理机制。系统同时支持应急组织的建立与应急演练，提供对事故响应过程的追踪监控与处理效果的分析。

5.4  消防政务智慧便民服务系统

消防政务智慧便民服务子系统提供行政审批、智能客服等消防政务便民服务，包括发布审批流程、网络预审批、群众办事“最多跑一次”等。该系统包括网上行政审批系统和智能客服机器人系统。

5.5  社会消防安全教育培训管理系统

社会消防安全教育培训管理系统能够帮助公众提高消防安全意识、学习减少火灾危害的知识、提高逃生处置能力、增强防火安全方面的社会责任。该系统包括法律法规培训、消防逃生技能培训、消防考试、“网络教室”业务分析、课件管理系统分析和课件管理活动图分析等。

5.6  智慧消防志愿者管理系统

智慧消防志愿者管理系统为志愿者、公众等社会人员提供信息服务。志愿者信息服务包括志愿者培训、积分管理、活动发布等；公众的培训教育服务包括消防咨询、消防常识、消防考试等。

5.7  第三方中介信息服务系统

第三方中介信息服务系统通过搭建一个第三方中介服务平台，提供商家入网、产品备案、产品流向跟踪、从业人员及时培训、行业信息发布等功能和服务。

5.8  智慧消防物联网监控系统

智慧消防物联网监控系统主要包括火灾自动报警系统、消防水源监控系统、电气火灾监控系统、九小场所监控系统、消防通道监控系统、消防设施监控系统、视频查岗系统等。物联网系统通过安装在消防安全重点单位的用户信息传输装置、智能火灾报警器、智能水压表、智能水位仪及安防监控系统信息，采用有线或无线网络实时上传至智慧消防系统平台，实现对重点单位火灾报警设备的火警和运行状态信息、消防管网的水压、水箱水池的水位信息、电气线路的剩余电流电量和温度信息、安防视频监控信息的远程集中监控管理，确保重点单位的消防安全。

6 数据展现层设计

数据展现层通过大数据分析平台、App和可视化监控大厅实现。展现层利用大数据综合分析系统输出的数据，动态呈现城市重点单位、高层建筑、民居等各类建筑物的火情分布态势、火情原因分布、建筑物健康状态、消防系统风险等情况。系统通过对安全数据建立完整索引，实现了对数据的交互式查询分析，支持依据事件属性对大数据进行过滤、归并、钻取等分析操作，支持可定制、直观的安全态势展示方式，支持基于地图的实时威胁呈现，支持高度定制化的工作面板呈现方式，支持为不同用户定制个性化的工作面板，支持柱状图、饼状图、雷达、表格、地理信息系统、曲线图等可视化展示，支持时间轴实时事件监控显示，支持依据事件属性生成多维度报表，支持按照天、月度、季度、年度及自定义等时间周期生成报表。

7 结语

消防安全关乎着人们的生命财产安全，历来都受到党和国家领导人的高度重视。但传统消防系统存在消防监督力量不足、技术手段匮乏和监测手段单一等问题，无法满足城市消防的需求。大数据、云计算和物联网等新一代信息与通信技术的快速发展以及在消防领域的应用，极大地推动了智慧消防的建设，提高了消防的信息化水平，促进了现代消防的发展。智慧消防监管平台通过数据共享与交换机制，打破了数据孤岛现象，实现了数据的互联互通，并通过对消防数据的挖掘分析，实现了城市消防监测、报警通报、快速处置、追责惩治和指挥调度等功能，极大地提高了城市消防的服务水平，保障了人民的生命财产安全。

参考文献：

[1]车辉，邢慧芬，樊玉琦，等.基于大数据的火灾智能预警系统[J].计算机系统应用，2020，29（10）：120-126.

[2]吕银华，车辉，樊玉琦，等.基于物联网的智能消防预警系统的实现[J].消防科学与技术，2018，37（11）：1548-1551.

[3]查红海.“云計算”在消防领域的应用价值探讨[J].今日消防，2020，5（4）：21+23.

[4]李瑛琦.淺谈GIS系统在消防实际工作中的应用[J].今日消防，2021，6（8）：37-39.

[5]吴先洪，车辉，杨波，等.基于大数据的智慧消防系统架构探讨[J].物联网技术，2021，11（6）：47-49+54.

Big data-based intelligent fire

supervision platform scheme design

Ji Yongqiang1，Zhang Yuying1，Xu Zheying1，Cheng Binrong1，Che Hui2

（1.Hangzhou Zhongcheng Consulting and Supervision Co. Zhejiang Hangzhou 310000;2.Zhili Town Public Utility Service Center，Zhejiang Huzhou 313008）

Abstract：The traditional fire system suffers from insufficient fire supervision force， lack of technical means and single monitoring means， which cannot adapt to the needs of urban firefighting. The development of new technologies such as big data has greatly promoted the construction of intelligent fire and improved the service level of urban fire prevention. Based on this situation， the system architecture of the wisdom fire supervisory platform is firstly introduced， followed by the detailed design and elaboration of the data collection layer， data storage layer， data processing layer， data application layer and data presentation layer of the platform. The wisdom fire supervision platform summarizes all kinds of urban fire prevention data， builds fire data sharing and exchange mechanism， and realizes the functions of urban firefighting monitoring， alarm notification， rapid disposal， pursuit and punishment， and command and dispatch through analysis and mining of data， which greatly improves the service level of urban firefighting.

Keywords：big data; cloud computing; big data platform; data mining; data presentation