浅析消防装备智能化自动控制技术

陈杰

（江苏省盐城市射阳县消防救援大队，江苏 盐城 224313）

高层火灾、自然灾害和社会突发事件等各种灾害频繁发生，对消防救援工作开展提出了严峻挑战，也给消防人员带来了较大生命安全威胁。研究消防装备智能化自动控制技术，对现有消防设施进行升级改造，从被动救援转变为主动，能够更好地协助消防人员完成救援任务，保证人员安全，从而全面推动消防救援技术发展，为社会和谐与安定提供保障。

1 消防装备发展现状及问题

在科学技术取得飞速发展的背景下，信息化、网络化、自动化和智能化技术逐步被引入消防行业，推动消防装备转型升级发展，达到高效扑灭火源、遏制火势和实施救援等目标。如高层建筑多配备火灾自动监控报警设施、火灾自动喷水灭火设施等，能够自动探测火情和发出报警，启动喷水设施灭火，防止火灾蔓延。在高层灭火上，使用导弹发射技术的消防车也得到了研发，可以通过向高处投射干粉达到理想的灭火效果，有效缩短救援时间。在智能化装备运用上，消防机器人、侦测类消防装备等也得到了研发，能够利用机器人代替人员进入火灾现场进行探测，识别火灾类型和选择适合的灭火方法，帮助消防人员完成事故区地势、人员情况等信息侦查，协助人员根据拍摄图像和采集数据等精准判断火灾等级，制定科学消防灭火计划。

从总体上来看，消防装备自动化和智能化水平依然不高，彼此间互通性不佳，无法保证实时、有效采集消防信息。在自动化消防系统设备数量、种类不断增加的情况下，由于缺少统一规范和标准，各种装备间将面临无法相互兼容和连通的问题，难以实现一体化管理，给消防任务的统一开展带来了阻碍，造成装备使用效率不高，整体灭火救援效果不佳。此外，带有智能化特点的消防装备仅停留在初级阶段，多数情况下，需被动执行人为控制指令，难以自主识别环境和做出正确反应。因此，尽管现代消防装备功能日渐丰富，但实际在消防工作中发挥的作用有限，无法自主开展局部或重点区域灭火救援工作。新时期，社会消防救援任务日渐复杂，应做到科学运用各种智能化自动控制技术，确保升级后的消防装备对提升救援战斗力具有实际意义。

2 消防装备智能化自动控制技术

2.1 打造智慧消防

在消防装备智能化升级过程中，应实现各种装备系统化、集中化管理，通过全面布局实现火灾探测报警、防排烟、消防水系统、应急照明和疏散系统等各种系统的联动，做到联网采集各种场所数据信息，将消防设施统一接入平台，形成完整的智慧消防网络。打造智慧消防体系，需要将物联网当成基础开发消防装备管理系统，运用RFID、传感器、监控等各种技术感知场所和消防设施信息，并通过互联网实现信息交互，进入网络平台实现数据整理，为各种数据服务和系统应用实现提供支撑。运用人工智能、大数据、云计算等技术，系统可以实现火灾信息监测，运用深度学习等算法实现火情发展趋势预测分析，通过自主分析和判断火情制定灭火救援方案，调动各类消防装备主动作业，实现立体化救援，最大限度降低群众的生命财产损失。在城市消防区域安全监控方面，通过建设智慧消防系统，实现各种自动化、智能化技术组合运用，通过区域编码和扫码，可以自动获取消防负责人、消防装备分布、区域安全检查等信息，通过远程监控方式加强区域各种设备设施监管，精准分析和判断可能存在的安全隐患，提醒相关部门处理，有效降低火灾发生的概率。

2.2 系统架构设计

根据智慧消防建设需求，设计消防装备联网管控系统，如图1 所示，由感知层、传输层、平台层、应用层和服务层构成，需建立标准规范体系、安全保障体系和运维保障体系，推动系统规范化建设，并通过加强系统管理保证系统安全、可靠运行，能够实现消防装备一体化管控。系统感知层需要接入各种消防系统，同时，通过视频感知、物联感知方式加强消防安全区域数据采集。采用视频感知方式，需接入天网、消控室等视频，然后通过接入区域火灾报警主机、感烟监测设备等完成火灾信息和消防设施状态数据汇总。通过物联网、互联网、电子政务外网等网络，能够实现系统数据传输，将数据上传至系统平台，包含远程监控中心、地理信息服务平台等，实现数据交换共享和高效利用。在系统应用层部署上，需完成城市物联网消防远程监控系统、电气火灾监控系统平台、高层住宅智能预警平台等各种系统平台应用功能开发。系统服务层对接消防部门、消防站和社会单位，可以通过消防室大屏、移动APP 等各种途径登录系统，共享平台各种消防信息资源，确保部门、单位负责人能随时随地掌握消防装备的运行情况，方便人员远程开展灭火指挥、救援任务布置等工作。在系统支持下，实现消防报警、监控视频、自动喷淋等系统联动，系统在探测到区域火灾信息后，与相应区域视频摄像头联动，使安防画面自动切换至报警点所在区域画面，保证值班人员第一时间掌握有关信息，为灭火、疏散组织等工作开展提供依据。通过系统平台统计、分析各建筑物消防装备相关信息，完成火灾风险评估和维保管理，实现消防装备自动巡检等操作，能够使消防装备保持良好状态，最大限度的发挥作用。

图1 智慧消防装备联网管理系统架构

2.3 系统终端设计

在系统终端设计上，应做好数据采集终端设计，确保可以全面采集各类数据信息。采用射频识别技术，通过绑定射频标签和标识码可以通过动态扫描获取设备信息，上传至系统平台，实现消防装备的集中管理。而将人工智能和消防救援装备结合在一起，开发各种智能终端自主判断火灾情况，能够实现火灾精准预警和信息反馈处理，自主开展区域灭火救援工作。首先，系统应配备自动跟踪定位灭火器，相较传统喷淋灭火装备反应速度更快，可以在火灾初期有效压制起火点。该装备使用红紫外线完成二氧化碳等气体探测，完成火源数据分析后，自动定位火源位置，调整水枪喷射角度，在30s 内完成射流操作，喷射半径达50m，灭火只需要20s 左右，在人防大空间使用可以有效提高灭火效率。其次，可以将火灾探测器与无线通信技术结合起来，配备无线烟感报警器，全面分析环境温度和烟雾浓度，实现智能预警报警，有效提高火灾报警准确率。设备通过无线网络将采集的数据传输至消防装备管理平台，可以方便人员远程监控和操作消防装备，并实现设备运维管理，有效降低系统维护成本。再者，配备人工智能消火栓，自带定位和联网功能，方便人员通过手机APP等途径远程监控消火栓水量、水压等参数，为人员调配和管理消火栓提供支持。最后，配备人工智能消防系统，集成了逃生、灭火、报警等多种功能，通过与系统云平台联动，可以汇总火灾信息完成应急逃生方案和路线优化分析（如图2）。将该系统安装在汽车上，发生火情后能在5s 内报警，10s 内开始灭火，1min 内提供逃生指示，提高救援成功率。

图2 消防装备远程管控平台

2.4 系统功能开发

在系统功能开发方面，应结合不同场景防火救灾需求设计相应功能模块，确保消防装备发挥最大价值。面向消防指挥部门，应开发基础数据管理模块，罗列显示消防车辆、消防机器人等装备信息，方便人员查询和管理消防装备。考虑到消防装备结构、功能日渐复杂，依靠人工排故方式难以保证装备的可靠性，需开发消防装备故障诊断模块，实时监测消防水枪等装备运行状态，能够及时发现装备异常，并给出初步诊断，提醒管理人员及时处理，以免装备在投入使用后发生故障，在火灾救援中贻误战机。针对工业区、商业区等人流密集区域实施消防安全监管，应开发火灾预警功能，综合运用物联网、GIS、紧急广播等技术，实现区域火灾隐患数据全方位探测的同时，合理预测火灾发生概率。通过与监控平台、消防部门联动，根据GIS 地图信息科学分配巡查维保任务，自动调度消防机器人开展巡检工作，有效预防火灾事故发生。针对高层住宅实施消防监管，开发专用实战指挥功能模块，联网实现火灾现场视频、探测器数据采集和分析的基础上，调度消防机器人或无人机实现现场全面侦查，协助人员制定科学救援对策。此外，开发消防员防护装备监测功能，实时获取装备位置信息的同时，运用温度、心率等传感器采集消防员体征情况等数据，对救援任务危险程度进行实时评估，可以在危险过高时提醒人员及时撤离，为人员生命安全提供保障，确保消防工作科学、有效地开展。

3 结语

基于消防装备升级面临的联动难、功效差问题，应加快推动装备技术创新发展，在广泛运用光电、电磁、计算机等技术加强火灾等信息探测的同时，将各种装备统一接入互联网中，实现设备联动控制和集中管理。运用智慧消防理念开发消防装备管理系统，通过做好系统终端布局，加强数据采集的同时，运用人工智能、大数据等技术实现各种数据整合分析，支持消防指挥决策等功能模块可靠运行，有效提升消防的实战能力，为人民的生命财产安全提供保障。