艾优花
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：为了提升建筑物电气火灾消防系统效能，设计了一体化的智慧消防系统。融合消防业务，利用 LDAP 提供统一入口进行系统集成；利用 Web API 技术实现不同系统数据库之间的数据整合，消除“信息孤岛”，支持网络感知、数据监管、辅助实战指挥等智慧应用；将公众纳入消防救援体系，建立公众服务智慧消防系统，多方面地服务公众，充分发挥公众的主观能动性，提升救援效果和效率。该系统可以改善以往消防系统共享水平不高、应用程度不高、效能发挥不足的局面。
关键词：智慧消防 ；电气火灾；
0 引言
随着城市现代化程度的提高，生产、生活电气化，燃料的多样化，人口和物质的高度集中，各种新材料、新能源、新工艺、新技术投入使用，起火因素日渐增多，火灾形势日趋严峻。据统计，2018 年我国共接报火灾 23.7 万起，电气火灾仍居各类火灾。
消防状况是衡量一个国家及城市现代文明程度的标志之一。随着物联网、大数据、云计算等技术的不断发展，“智慧消防”为消防事业创新发展注入新的活力。设计一个有效防控电气火灾的智慧消防系统，对于促进社会进步具有重要意义。
1 建筑物电气火灾防控信息化现状分析
目前，我国大部分城市消防设施完备，针对不同建筑应配套的消防装备、火灾警示、自动灭火、防火与疏散、通用与防烟排烟、消防供水等也都有明确的标准，存在的主要问题是信息化支撑能力不足。一是电气使用源头监管手段匮乏、范围有限，火灾风险智能分析和隐患动态监测预警水平较低，如不能随时掌握电气状态、不能及时处理消防通道被堵塞、自动喷水灭火系统故障等。二是政务服务信息化程度低，服务公众的方法手段单一，公众消防意识淡薄和用电知识匮乏，消防应急科普偏差导致火灾事故紧急应对能力低下，如学生在老旧宿舍长时间使用大功率电器，使用绝缘线老化的电器；公众使用消防设备自救能力不足；火源阻挡了熟知的逃生出口，或者因为浓烟而无法辨别逃生方向。三是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。如实施内攻过程中，一方面消防员时刻面临浓烟、物体打击、高处坠落以及电泄漏等多种危险和困难;另一方面,指挥无法及时掌握现场情况，给出救援方案。
由于业务应用单一和平台多样化，使得数据资源碎片化，形成“信息孤岛”，导致消防物资不能物尽其用。开发统一的门户系统，融合消防业务，整合基础数据，提高数据共享程度，有助于消除“信息孤岛”。
笔者基于轻量目录访问协议(Lightweight DirectoryAccess Protocol，LDAP)，集成原有业务系统 ，并且通过Web API 服务来完成不同系统数据库之间的数据整合，设计了一体化的智慧化消防系统，便于统一资源管理及访问控制。系统以业务问题为导向，一是加强了电气使用源头的数据采集与监管能力；二是为公众提供多样化立体化的服务，尤其是加强消防科普的力度，提高公众的紧急应对能力；三是延伸网络感知触角，提升数据采集自动化水平和程度，进而辅助消防救援决策，打造运行的“智慧大脑”，提高信息化支撑能力。
2 智慧消防系统的设计
2.1 LDAP 的系统架构
LDAP 是一个开放、中立、工业标准的应用协议，通过IP 协议提供访问控制和维护分布式信息，是一种集中账号管理架构的实现协议，易配置，易管理，其统一身份认证过程如图 1 所示。
图 1 统一身份认证过程
基于 LDAP 可以实现多应用系统共存场景下单点登录(SSO)和统一身份认证，并且实现账户管理与访问控制管理的分离，为大数据平台的访问管理和配置带来了便捷性。从数据访问角度来看，LDAP 也是一种使用树形结构的数据库系统，特别适用于一次写入数据，多次查询搜索的应用场景。
Web API 是一种应用接口框架，能够构建 HTTP 服务以支撑更广泛的客户端如浏览器、手机和平板电脑等移动设备终端以及传统的桌面应用程序等框架。构建统一规范接口的 Web API，无需修改基层数据就可为各应用提供实时的数据接口服务，解决远程的数据实时传输和交互。技术原理如图 2 所示。
图2 Web API 技术原理
电气消防业务数据主要有电气实时数据，消防设施信息，建筑信息、实时交通、水利、气象等协同办公数据、实时现场感知数据、各类感知、预警、分析和辅助决策等数据，这些数据主要用于 Web 网站、微信、各种移动终端、桌面应用等平台。在这些应用服务下层，构建 Web API 层作为数据的公共接口层，可以保证接口提供给应用层的数据一致性。再通过业务逻辑层整合数据存储和数据访问层，调用不同数据库的数据。这样构建的 Web API 的接口层就能快捷灵活地为所有接入的应用提供丰富的数据接口。
综上所述并基于 LDAP，为建筑物电气消防业务提供统一入口进行系统集成，使用 Web API 技术实现各系统的数据交互，支持智慧应用，如图 3 所示。
图 3 LDAP 目录
该目录的根节点是 LDAP 服务器集群，分为 7 个子节点，分别是隐患数据感知、监管和现场数据感知、消防办公、协同办公、服务器组成、智慧应用和公众服务。
为解决应用多样化的服务效率问题，服务器集群按功能划分各司其职，包括数据库服务器、Web 服务器、移动信息服务器、公有/私有服务器、实时通信服务器、智能应用服务器等，总体实现感知网络数据覆盖应急救援、火灾防控、队伍管理、公众服务、应急通信等多个领域。并以数据为驱动，综合运用云计算、大数据和人工智能，智慧化调控调配公共资源和公共服务，进行消防设施状态监管，用电感知预警及风险研判，作战指挥智能辅助。
(1) 消防设施状态感知与监管。通过实时采集消防设施运行状态，实现智能预警、区域火灾风险动态评估等。
(2) 用电感知预警及风险研判。通过物联网传感终端，将供电侧和用电侧电气线路、电气设备和周边环境等数据实时传送至云平台，进行实时监控和自动警示，支持移动端信息交互，定期进行总体评价，指导用户对隐患进行排查和整改。有效解决电气线路老化、肉眼无法直观实时排查电气隐患、隐蔽工程等问题。
(3) 作战指挥智能辅助。根据火灾发生时的电气状态，5G 单兵通信装备、消防机器人和其他执法终端的现场视频、有毒气体、空气压力、生命体征等感知数据，运用大数据和深度学习技术，实现二维和三维数据可视化，发挥位置和感知信息支撑实战指挥的作用，自动生成作战方案、处置要点、风险预警及灾情研判结论，通过图像识别和语音识别技术为各级指挥员提供决策支持。
(4) 消防办公。利用网络感知技术自动化、智能化地采集与管理人、车、装备等救援资源，实现数据共享并应用于作战指挥全过程，充分发挥系统和数据效能。
(5) 公众服务。为公众提供火灾隐患举报、火灾警示、业务办理 、信息查询和消防宣传等一站式便捷的服务。
2.2 公众服务智慧消防系统
人是建筑物电气火灾应急救援任务中的弱势群体。随着消防知识的普及，人工智能和 5G 网络时代的到来，受灾公众完全有时间和能力根据智慧系统发出的作战指令，发挥主观能动性，进行紧急逃生甚至是救援作战。因此，提出受灾公众是消防救援体系中的新生力量，是系统监
管、人员排查、自动灭火系统失灵，火灾发生而消防救援队未到达现场时的作战部队，其地位如图 4 所示。
图 4 消防救援体系结构图
在公众服务节点下设计一个专门的公众应急智慧消防系统，包含提升公众应急反应能力的全部信息，即消防知识普及、消防基础设施、简单易懂的火灾自救模拟以及灾情发生时的实时智慧逃生路线，有助于提高公众的应急反应能力，进而提升应急救援系统的整体效能。具体如图5 所示。
图 5 大众版智慧消防系统功能结构图
(1) 基础设施查询。可以查询消防发布的建筑内的灭火器位置、消火栓位置、避难场所、水源所在地、出口和逃生路线图等。
(2) 火灾自救模拟。以简易动画形式展示消防发布的模拟火灾，针对火灾的大小和位置，为当前位置生成应急预案及展示逃生路线、并标注背离火源的避难场所和水源地。
(3) 智慧逃生路线查询。当火灾发生时，针对火灾与用户的相对位置，以简易动画形式展示消防为当前位置生成的应急预案及逃生路线，并标注背离火源的避难场所和水源地。
(4) 消防知识普及。展示消防发布的各类消防知识，包括消防法律法规、用电和火灾预防知识、火灾扑救、人员疏散逃生和自救互救知识等。
3 安科瑞智慧消防监控云平台介绍与选型
3.1 平台简介
安科瑞智慧消防综合管理云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动警示设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理的实际需求。
从火灾预防，到火情警示，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关警示和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。同时，通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备，有效解决用电单位电气线缆老旧，小微企业无专业电工、肉眼无法直观系统即时排查电气隐患、隐蔽工程隐患检查难等难题，及时排除安全隐患，安科瑞智慧消防监控云平台结构如下图所示：
3.2 平台功能
(1) 平台登陆
用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备警示信息、警示分类、警示统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器警示时可以在BIM模型中预警显示。
(2) 实时监控
智慧用电子系统可接入电气火灾、故障电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测和母排无线测温探测等等各类子系统，实现对相关消防系统设备的信息实时监控，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、电话警示统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知，快速处置
(3) 隐患管理
隐患管理包括隐患巡查、隐患处理、和隐患记录，隐患巡查的目的是为了系统在产生警示或隐患后，系统可以针对工程人员派发工单，处理完以后工程人员能够在系统中填写相关工单任务记录，以供历史查询。隐患统计支持对项目进行日、月、季、年的维度查询，并能够自定义时间查询，将项目下隐患以曲线，图表的形式展现
(4) 统计分析
统计分析包括数据汇总和分析报告，数据汇总以曲线和表格形式显示各个月份的警示和故障记录，同时显示控制日志，支持按照控制类和参数设置类分别显示，也可以按照操作是否成功分别显示，包括此次控制的操作情况，项目名称，设备信息以及对应的操作时间等；分析报告包括总体概况和设备回路特征分析。
(5) 运运维管理
根据运维调度管理的需要，智能调度技术人员可以分为不同角色，系统支持指定巡检计划和巡检日历，可支持巡检人员使用手机NFC芯片巡检打卡的功能。
(6) 手机APP功能
手机APP软件具有IOS版本和安卓版本，并与电脑终端系统的数据同步，能展示剩余电流、温度、电压、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线；短路、断线、漏电、超温、过压、欠压、过流等电气故障实时警示数据等；能实时显示项目地理位置、未排除隐患数、未处理巡检数等；通过APP消息推送的方式提醒用户实时警示信息；可以实现远程复位、远程分闸功能；可以对所有现场探测器进行远程参数设定及修改；可以对所有现场探测器的远程控制记录进行查询；
3.3 产品选型
电气火灾监控探测器
4结束语
基于建筑物电气火灾的智慧消防系统，基于 LDAP 架 构，集成原有业务系统，实现多种用户多个应用统一身份认证，方便账号的统一管理。通过 Web API 服务来完成不同系统数据库之间的数据整合，消除消防中心与电气状态、公众与消防科普知识、消防中心与消防设施、受灾公众与消防设施等方面的“信息孤岛”。面向网络感知，以数据为驱动，具有智能研判、精准指挥、智能辅助等特性。优化消防救援体系结构，积极调动受灾公众的主观能动性，使得信息化红利提高，改善以往共享水平不高、应用程度不高、效能发挥不足的局面。
参考文献
[1] 王伟丽，郭 歌.建筑物电气火灾一体化智慧消防系统设计 .
[2] 许传升. 公众消防应急科普队伍存在的问题及改进建议[J]. 安全，2018，39(12):61-62+66.
[3] 祁祖兴. 信息化在消防技术服务中的应用探讨[J]. 消防科学与技术，2017，36(7):1018-10
[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册，2020.06 版.
作者简介：艾优花,女,安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防监控系统，
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