物联网技术在消防领域的应用及关键问题研究

赵树海

（烟台消防救援支队，山东 烟台 264000）

0 引 言

基于物联网（Internet of Things，IoT）的消防运行管理体系在面向城市管理、辖区单位消防安全工作方面发挥了突出作用。在物联网技术支持下，消防应急救援工作也实现了动态化管理，便于建立现场通信联络工作机制与信息中心，主要实现对灾情的可视化指挥，也丰富了消防领域相关技术内涵，为未来消防应急救援工作突破技术壁垒创造有利条件。

1 物联网技术滞后于职能任务需要

面对“全灾种、大应急”的新形势、新要求，物联网技术滞后于职能任务需要。

（1）基于物联网技术的源头监管手段匮乏、范围有限、能力不强，火灾风险智能分析和隐患动态监测预警水平较低，无法满足事中事后监管的需要。部分系统数据采集方式落后、应用水平不高、开放共享程度不够、数据资源碎片化等问题比较突出，存在信息“孤岛”。

（2）灵敏真实、快速机动的灾害现场感知网络尚未形成，利用物联网采集汇聚信息的准确性和时效性有待提高，辅助指挥决策的效能不佳，与“全灾种、大应急”综合救援需要还有差距。

（3）应急通信装备的集成化、网络的抗毁性、扩展性不高，物联网技术还未合理有效地应用于现场应急通信，复杂恶劣环境下的保障能力仍需加强，尚不能完全满足“全天候、全地域”的通信保障需要。缺少成体系的配套技术和相关的资源支撑，难以及时准确地应对突发事件，各职能部门难以形成有效的联动响应。

2 物联网技术发展与消防领域的关联

物联网是当前新一代信息技术的核心代表，它最早出现于20世纪末期，专门指代各种信息传感设备，如射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）、传感器技术、全球定位系统（Global Position System，GPS）红外感应器、激光扫描仪、气体感应器等都属于物联网技术体系的组成部分[1]。物联网实际上是在互联网基础上结合巨大网络所构建的信息交换与通信机制，它在实现物物、物人、物网连接过程中也更便于实现技术识别、管理与控制，形成物联网相对丰富多元化的技术架构，其中就包括了感知层、网络层以及应用层。以应用层为例，它与用户（如人、组织以及其他系统）接口相互连接，满足物联网智能应用需求。就应用层而言，它还建立了现场传感器机制，配合RFID电子标签实施有效管理，做好实时查验工作，确保消防智慧中心、单位传感器传送信息到位，合理掌握监控各类资源，满足消防综合调度指挥与管理要求。

以物联网技术作为基础，结合移动定位系统建立数字通信技术与计算机软件平台，为城市消防安全、应急救援指挥工作提供支持，确保消防救援队伍能够建立一套适合自身的应急方案，保证消防信息采集以及传递工作、汇总分析到位。而在发布辅助决策功能内容，建立智能化消防数字平台过程中也能实现对城市消防安全过程的有效监控，建立预警处置机制，确保指挥调度与管理功能的有效完善，满足消防工作要求，全方位提高目前城市中的防灾、减灾、救灾能力[2]。

3 物联网技术在消防领域的应用

物联网技术在消防领域中被广泛应用，提高了消防技术安全管理水平，也提高了消防救援工作效率。物联网技术在消防领域中的应用主要体现在以下几个方面。

3.1 在灾害救援现场对消防救援人员的体征参数、位置等情况实施动态管理

在实施智能化接警和智能指挥方面，借助物联网技术满足相关技术需求，确保救援设备、救援人员以及应急通信工具与安装信息传感设备、射频识别RFID装置的相互管理，建立GPS数据收集系统，形成相关互联机制。综合利用互联网、卫星网、指挥调度专网等各类通信网络与指挥中心建立可视化指挥体系，确保形成一套基于物联网的网络信息管理系统。在物联网技术支持下，针对消防作战行动中消防人员的生命体征、内攻位置以及空气呼吸器压力等参数进行动态分析与管理，实时汇聚灾害现场人、装备等核心要素，全面掌握应急救援总体态势，保证实时数据传输到后台指挥中心，满足指挥部对内攻人员所处环境信息等进行全方位掌控，达到可视化、透明化、扁平化指挥需求。就救援人员随身携带的传感器而言，它需要在救援作业过程中提取生命体征信息，对异常数据进行收集分析，必要时做好报警处理，确保第一时间组织撤离与营救工作，最大限度提高内攻作战人员的整体安全保障水平[3]。

在消防资源动态管理工作方面，主要基于灭火与应急救援所需物资装备，以便装备储存、管理，建立资源动态管理体系，保证消防装备物资管理系统充分利用GPS、RFID、无线传感器网络建立现代通信技术体系，并保证数据采集技术的实时性和可靠性；建立云处理技术体系，保证对消防救援队伍装备物资建立实时高效的管理机制，在RFID物联网技术的基础上提高物资管理的信息化、自动化水平，强化统筹管理能力与资源整合共享机制，进而提升消防救援队伍的核心战斗力和消防安全管理水平。

最后在动态管理过程中，通过合理利用GPS定位系统，分析人员位置与状态以及规定时间内的装置压力、环境等监测信息，建立网络传输层，保证第一时间处置决策到位，满足消防救援队伍基于更高层次建立物联网信息系统，进行统一协调、统一指挥。此外，在利用周围消防资源情况过程中，建立应急救援指挥决策网络，提高救援效率，大幅度缩短应急救援响应时间[4]。

3.2 现场应急通信方面的应用

在现场应急通信方面，主要基于物联网、大数据技术展开，运用物联网技术建立现场通信联络机制，保证信息有效采集和数据整合，确保应急通信的准确性与可靠性。在现场通信联络过程中需要最大限度增加消防数据采集与整合技术的融合度，发挥数据的作用与价值，确保消防救援工作顺利开展。基于处理数据，优化灭火抢险救援工作，建立基于决策能力的大数据技术发展机制，实现数据共享与数据互通，形成融合机制，提高现场通信联络效率，如此也能打破信息壁垒限制，打通数据共享机制，使得消防救援队伍与政府相关部门共同解决问题。同时，围绕大数据技术，充分发挥信息系统功能支撑，做到对于数据信息价值的深度挖掘，建立一套健全辅助的决策系统，为强化灭火救援工作提供有力支持[5]。

3.3 对灾情现场实施远程辅助决策

通过城市消防远程监控系统，使各种传感设备建立视频采集体系，感知采集现场信息，借助消防物联网网络层传输到监控中心，利用信息管理系统进行智能化管理操作，提高辅助决策能力。接入火灾、水压、水泵等多种消防和告警设备，这些设备可根据系统配置生成相应信号，PC端与App端进行联动，实现管理与执行的协同。例如，在消防喷淋管网中根据需要安装感应芯片，做到远程动态掌握喷淋装置压力，监控喷淋管网内是否有水并分析水的压力；通过烟感和温感感知设备，随时掌握火灾现场的烟感与温感状态；在消防泵开关阀安装电子芯片，利用水流触发传感器，随时掌握消防水源信息；针对安全通道是否有利于人员逃生问题，通过智能视频监控技术和视频处理技术分析前端摄像机中的拍摄范围、现场火势发展、人员疏散等情况，动态掌握消防疏散通道中的安全隐患问题[6]。

4 物联网技术在消防领域应用中需要突破的关键性问题

物联网技术在消防领域中发展需要突破诸多技术要点，主要分为3个方面。

4.1 技术水平尚不能达到实际要求

消防物联网发展在国内依然处于起步阶段，其技术实践应用还相对不够成熟，可以说物联网技术发展还存在很大的发展空间，需要在标准化、成本、安全等方面建立消防物联网健康快速发展机制和核心技术发展机制，结合产业化应用分析技术差距，分析技术水平存在的薄弱环节和短板。具体来讲，需要基于物联网核心架构中的各层次技术体制进行分析，确保接口满足标准化技术要求，建立物联网行业应用标准化机制，实现低成本技术应用，扩大技术应用规模，建立统一消防技术标准，保证技术产业化发展水平得到提升。目前的消防物联网技术发展机制中，需要基于产业化发展应用与良性循环机制来探讨消防物联网技术应用内容，建立物联网RFID标签，预先嵌入与消防工作相关的技术机制，提高消防物联网建设水平，保证消防工作效率得到有效提升[7]。

4.2 存在网络安全及设备维护等问题

在运用物联网技术过程中会发现诸多网络安全与设备维护问题，消防部门应围绕物联网技术充分发挥信息系统的功能支撑作用，建立深度挖掘数据信息价值的体系，形成相对健全的辅助决策系统，为灭火救援工作提供强有力支持。具体来讲，要通过分析、建立网络安全设备来响应指挥中心的接警机制，保证实现灾情信息数据的有效上传与分析，确保火灾地理位置分析与判断精准可靠。但是在实现多方力量的有效调动过程中，消防指挥调度网络安全也存在一定的问题，如缺少安全防御系统，同时设备维护问题也相对较大，在灭火救援过程中明显存在统一部署、统一行动、统一逐级指挥不到位以及城市运行管理平台存在信息数据自动监测显示不准确等问题[8]。

4.3 与5G技术的结合方面问题

物联网技术与5G技术相关联，共同建立智能5G消防物联网技术体系，二者可建立智能终端，配合5G技术嵌入计算机系统设备，保证智能终端体系结构与硬件结构、软件结构相互关联。从硬件层面讲，需要结合智能终端建立5G消防技术体系，将控制器、运算器、存储器、输入设备与输出设备建立联合智能终端，保证运算器与控制器建立联合机制[9]。

在软件层面上，则需要配合5G技术丰富的物联网技术内容，保证基于组件软件消防管理机制，确保形成物联网智能消防装备，其中就包括了大量的软件产品。在5G时代到来以后，应该基于智能消防终端建立RFID视频识别机制，分析相关安全管理内容，结合烟雾、温度、气味、火灾等进行综合识别，确保做到及时报警，对火灾现场的实际情况进行针对性分析。如通过对摄像机点位视频进行针对性智能分析，在原有报警信息的基础上增加可视化，可以提升整体消防安全；通过高效的联动，配备具有数据采集和智能运算能力的智能可穿戴设备，提高现场处置能力。

目前，可以参考通过5G网络实现即时互联，将带来更多富有想象力的新场景，为消防工作水平提高、内容丰富创造更多可能性。如消防人员可以通过优化5G网络所提供的VR/AR模拟训练来提升技能和训练效率，在未来一段时间，消防智能设备如智慧烟感、智慧温感、智慧消防栓等将会逐渐普及，数据的集成、分析与综合运营等需要继续探索，不断丰富完善[10]。

5 结 语

在物联网时代背景下，消防工作应该基于物联网技术体系中的技术内容和管理工作机制，全面提高消防工作效率与水平，充分探索物联网技术，有效实现资源配置与资源整合，满足产业结构化升级优化，拓宽其技术发展途径。在这一过程中，也应该基于物联网应用过程分析基础设施建设不平衡、技术标准不统一等问题，在未来继续加大物联网技术的应用对策，投入建立物联网建设发展机制，全面提高消防安全管理水平，进而实现对传统消防到智慧消防的巨大转变，为消防工作提供强有力辅助支持。