物联网技术在消防领域的应用探讨.docx

1、成 绩 物联网技术在消防领域的应用探讨摘要：物联网是各类传感器和互联网相互街接的智能新技术。本文介绍了物联网技术发展过程、结构组成及其特点，分析了物联网技术在消防安全领域的初级应用。重点从家庭安全系统、消防资源、危险化学品、应急救援人员管理以及消防救援决策等方面，探讨了构建不同层次的消防物联网可行性、功能结构和具体应用，为提升消防工作社会化水平和抵御火灾能力提供技术参考。关键词：消防 物联网 消防物联网 构架 1. 物联网“物联网（The Internet of Things，简称IOT）”，是将射频识别装置（RIFD）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备与互联网结合起来而

2、形成的一个巨大网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。物联网技术赋予物体智能，实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。2001年麻省理工学院的Auto-ID实验室最早提出“物联网”概念。2001年在美国召开的移动计算和网络国际会议Mobi-Coml999上提出了传感网（智能尘埃）是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。同年，麻省理工学院的Gershefenld Nell教授撰写了“when tings start to Think”一书，这些都是物联网开始发展的标志。2005午1月，国际电信联盟

3、（ITU）在突尼斯举行的会议上，发布了ITU互联网报告2005：物联网，正式确定了“物联网”的概念。2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网2008”，探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”继续推进发展。在中国，温家宝总理等高度关注物联网的研究发展与应用工作，并提出了“感知中国”的概念。物联网由三个层次构成：底层是利用RIFD感应器、传感器、智能前端等数据采集设备随时随地获取物体信息用来感知数据的感知层，是物联网发展应用的基础；中间层是数据传输的网络层，包括移动通讯网络、互联网以及信息网管中心等，对应数据处理有云计算平台，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信

4、息实时准确地传递出去并接受指令；最上面是应用层，利用云计算、模糊识别等各种智能技术，对数据信息进行分析处理，对物体实施智能化控制。这三个层次也被认为是物联网的三个特征：即全面感知，可靠传递和智能处理。2. 物联网的社会效益物联网技术在国内逐渐应用于多个行业，如智能交通、环境保护、政府工作、平安家居、物流监控、公共安全和工业检测等。在消防安全领域物联网技术也开始了初级应用，最普遍的是建筑火灾自动报警系统，这是一种专门用于感知火情、传输信息和应急处理的小型物联网。随着技术的不断发展和完善，在此基础上发展成为城市消防远程监控系统，从本单位监测报警发展到了实现区域性和大范围的远程监控报警，是一种较大型

5、的消防物联网。系统由远程监控终端（建筑火灾自动报警系统）、远程监控通信网和远程监控中心3个部分组成，实时掌握联网单位消防系统的运行状态，火灾时将报警信息实时传送至远程监控中心，达到实时发现、快速处理各类火情的目的。此外，北京在烟花爆竹管理、太原在古建筑防火监测以及上海在消火栓智能管理中也开始探索应用消防物联网技术。尽管物联网技术在消防领域已得到初步应用，但采用技术相对简单、应用领域比较分散，也没有形成规模和产业。同时对于物联网与消防安全管理领域的框架结构、技术衔接等研究也还处于起步阶段。如何进一步推进物联网技术在消防安全领域的应用，提高消防工作信息化水平，实现从“感知消防”到“智能消防”的跨越

6、，还需要大量的实践和探索。3. 消防物联网技术架构消防物联网的构建，要立足于消防现实斗争的需要，利用最先进的科技发展成果，从最基础和最基本的消防需求出发，逐步建立具备基本功能的小型消防物联网（如已经实现的建筑火灾自动报警系统，家庭、社区安全网、消防设备管理网等）；在此基础上根据实际需求和不同功能把这些小型消防物联网有机组合，建成区域应用的中型消防物联网（如灭火救援指挥系统、危险物品管理系统等）；最终目标是构成大范围的立体网状消防物联网，通过不同范围、不同层次和不同领域的网络组合，实现社会安全管理综合功能（如城市应急系统等）。3.1消防物联网基本构成消防物联网的感知层由温度、烟雾、声音、气体等探

7、测仪器，摄像头、GPS等各种具有探测能力的设备组成，将这些感知设备安装在监测区域或者嵌人消防用具和相关设备中，感知和识别物体以及状态，实时采集和捕获各种使用场景所产生的相关信息，接收并执行各项指令。建筑物安装的火警报警装置、消防车安装的可提取消防车出水压力、速度、流量等参数信息的压力检测和GPS定位装置等都是感知设备。传输层包括有线或无线传输网络等，将感知层的各种信息传递到应用层，并将应用层的指令传回感知层。应用层是消防物联网的关键，是表达和执行人的意志、完成人机完美交流的核心。应用层可以是家庭成员、单位管理人员等，也可以各类单位、消防部门或公安机关及政府决策部门。根据消防物联网的发展规模，不

8、同的人、不同的部门可以实现不同的需求。比如个人可以感知家中电气设备安全状况并发出工作指令；单位管理人员通过对现场灭火设施的RIFD电子标签管理，实现定期保养、实时查验等；消防监控中心可实现远程启停各类消防设施并接收工况信息等；政府管理人员可以掌握各类应急资源、综合调度指挥应急救援工作等。3.2分类构建消防物联网3.2.1 U-HOME家庭安全系统家庭是社会的基本单元，约50%以上的火灾发生在居民家庭中。推行建立居民家庭小型消防物联网、提高预防家庭火灾能力是投资少、见效快、技术可行的有效手段。这一系统可以依托已经开展的U-HOME家庭系统实施。具体做法是可在各类家用电气设备中嵌人RIFD电子标签

9、或传感器，实时感知设备的工作状态，有无超温、超压、过负荷等不安全因素；在自来水、天然气等管道中设置传感器，实时感知流速、流量、气压、温度等信息，检测有无泄漏发生等；在门、窗等锁具上设置传感器，掌握启闭状态；在家用电气设备中嵌人感温、感烟探测器，感知火灾的发生等等。通过一系列设备的组合，建立覆盖家庭安全各方面的物联网感知层，通过无线或有线的网络传输，将信息实时传递到主人的手机或其他移动终端，供主人掌握信息和作出判断并发出指令，网络再将这些指令传输给设备，设备作出相应动作。把U-HOME家庭物联网系统纳人社区物联网、消防救援网或城市综合应急系统中，又可以成为城市安全监控、灾情处置等综合智能管理体系

10、的基础感知层。3.2.2 消防资源动态管理消防资源是指能够用于灭火和应急救援的所有物资装备，即包括消防部门配备的车辆器材装备、储存的灭火和抢险救援物资，也包括社会其他部门可以用于灭火和应急救援的所有物资装备，如消火栓、消防水池等各类消防水源，企事业单位配备的车辆器材装备、储存的灭火和抢险救援物资等等。利用物联网技术，将分布在不同单位、不同地方以及不同种类的消防资源，按类型、功能、有效性、所属单位等属性进行分类，利用RIFD标签、无线网络等技术，将分散的资源等信息集成到统一网络中，进行集中、动态、实时的智能管理和应用。即可以按照消防中队、支队、总队战斗序列分级统计，也可以实现区级、市级和省级区域

11、系列统计，同时也可按消防部门、企事业单位、公用事业部门等行业系列统计。这样，指挥决策部门通过智能装备管理系统就可动态掌握资源的使用和库存情况，为应急救援决策提供科学依据。另一方面通过消防物联网实行集约管理，可以避免重复投资、节约资源，物尽其用。3.2.3 危险源动态管理危险源包括各类化工装置、罐区及危险品仓库、危险品运输车辆等，容易发生各类安全生产和火灾爆炸事故。利用物联网技术可以实现智能动态管理，预防事故发生或者及时处置事故。利用GPS定位系统，可随时掌握车辆行驶的轨迹、位置和状态，有无超载，超速，是否按照规定的路线、在规定的时间内进行运输；通过相应探测感知设备，掌握载运物品状态，有没有超出

12、临界安全点，阀门是否打开等。对化工装置、罐区、危险品仓库可以实时监控各种工况，实时监测压力、温度、流速、数量以及大气、水、罐区气体浓度、装置压力等环境信息.监测信息通过物联网传输层送指挥中心，中心服务器对感知的现场数据进行分析和处理，一旦发现有异常情况能够在第一时间自动报警并做出处置决策，将灾害事故影响降到最低。紧急情况下单位、交通运输、安全生产和消防应急救援等部门可以通过更高层次的消防物联网掌握这些信息，统一协调发出相应的处置指令；与消防资源网络结合可以掌握事故区域周围消防资源情况；与应急救援指挥决策网络结合则可以大幅缩短应急救援响应时间。3.2.4 人员动态管理消防救援人员既包括专业消防人

13、员，也包括其他应急救援人员如矿山抢险人员、医疗救护人员、危险化学品专业人员以及环境保护人员等。随时掌握这些人员的状况、位置分布、实时状态以及救援人员在灾害现场所处环境状况等，对掌握灾情、正确采取救援措施以及保护救援人员、实施智能调度至关重要。借助物联网技术可以达到上述需求。如在救援人员的通讯联络工具中安装感应装置，通过无线方式连接起来，形成一个基于物联网的人员管理系统，将救援人员的位置、分布、数量通过无线网络传输到指挥中心，实现对人员的实时管理，便于调度指挥。利用物联网技术，将信息通过设在各类救援装备上的射频识别（RIFD）装置、红外感应器、GPS系统、有毒气体感应装置、温湿度探测器等传感设备

14、与互联网结合组成物联网，使指挥员能够远程感知灾害现场或深人内攻的人员信息，掌握环境温度、有害气体浓度等数据，确定救援人员位置并进行沟通等。3.2.5消防救援决策智能指挥借助物联网技术，特别是已经分类构建的不同领域和功能的小型消防物联网，可以构建立体消防物联网，方便实施火灾扑救和应急救援智能化的决策指挥工作。决策者可以从消防物联网中快捷掌握事故性质、规模、现场环境、气象条件等信息以及得到现场状况的实时信息，救援资源分布和应急人员在位状况等，也可以掌握各种因素、资源、人员等变化情况，有效提高现场指挥、救援行动的科学性，全面实现指挥决策的智能化。4. 面临的问题和目标4.1面临的问题发展规模问题。规

15、模制约消防物联网发展，要真正建立一个有效的“消防物联网”，重要的是要具备一定的规模，才能使物品的智能发挥作用。目前消防物联网发展刚刚起步，专研究和开发人员少，技术水平滞后于信息技术发展水平，已有的初级物联网仍徘徊在较低层次上，会在一定程度上制约消防物联网的发展。技术标准问题。目前，物联网还没有一个广泛认同的标准体系结构，最具代表性的物联网架构有欧美支持的EPCl Gobal“物联网”体系架构和日本的UID物联网系统。由于标准问题涉及行业、技术话语权和经济甚至政治利益，技术标准统一之路还很漫长。同时完善的政策和法律法规体系也是决定消防物联网发展的关键因素。安全问题。物联网网络信息本身安全是首要解

16、决的问题。物联网中包含着海量信息。如果信息安全措施不到位，或者数据管理当中存在漏洞，就可能会面临袭击或被跟踪、被定位、被识读，破坏了信息合法有序使用的要求，可能导致人们的生活、工作陷人混乱。物联网技术也将使经济安全、国家安全面临新的考验。4.2目标物联网将成为推进经济持续发展的新的驱动器，必将获得飞速发展和更为广泛的应用。基于初级消防物联网发展和已取得的成效，大力推进消防安全技术与物联网技术的全新结合，构建新型社会消防安全管理系统，必将进一步提高社会消防安全管理质量、提升社会预防和防御火灾的综合能力。参考文献1 王保云. 物联网技术研究综述仁J,电子测量与仪器学报，2009，12:1-7.2 周霞,薛晓磊等. 基于物联网技术的消防安全系统的设计J,数字技术与应用,2010,10:11-12.3 胡向东. 物联网研究与发展综述J, 数字通讯,2010,4:17-21.4 张辉,陈古