基于物聯網技術的智慧消防管控系統的研究與應用

0    引言

近年來，電力系統內變電站著火事件時有發生，消防安全管控處于高壓狀態。加強變電站消防安全管理是電網企業的重要工作之一，預防火災，消除火災的安全隱患尤為重要。國網公司、省公司等對于消防管理的要求逐年提高，關于消防的技術、管理措施不斷升級。從目前電力系統消防管理總體情況來看，存在以下幾個問題：缺少適用消防專業的物聯網智能感知終端、缺少消防物聯網智能診斷決策系統、缺少“設備主人”消防管控的有效技術手段。

目前，大數據、物聯網技術的應用水平不斷提升，如何將智慧與變電站消防有機的融合應用，智慧消防應運而生，更好地將信息技術應用于消防領域，進而實現滅火救援和火災防控智能化，為變電站防火監督管理和滅火救援提供數據支撐，提高消防監督與管理水平。因此，本文提出基于物聯網技術的智慧消防管控系統的研究，并在變電站實施應用。

1   需求分析

1.1  業務需求

監管中心：實時接收用戶端聯網傳輸裝置發送的報警信息、報警點周圍圖像信息，通過現場數據全面感知、視頻圖像等信息的分析來確定真實火警、疑似火警、嚴重故障、一般故障。

運檢中心：安裝在變電站內的用于監控火災自動報警系統及其聯動系統運行狀態信息的設備，物聯傳輸終端采集到的各種信息傳送到消防物聯網管控中心。

1.2  功能需求

系統應實時接收、顯示聯網單位的火災自動報警系統及其聯動系統各個監控點報警信息，并通過語音通信和數據通信對火警信息進行判別確認，真實火警及起火部位及時向消防指揮系統傳送，提高火災報警的及時性和可靠性。

落實消防設備主人制，嚴格日常管理，隨時掌握本單位變電站消防設施運行情況，建立消防檔案，實現消防異常告警診斷，制作滅火預案，隱患登記整改等消防安全管理工作，提高單位自身的消防安全管理水平。

2  智慧消防管控系統

2.1  整體框架

基于變電站消防管控的相關需求，結合變電站消防實際狀況，提出建設具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧消防管控系統的整體框架如圖1。

在智慧消防整體架構的基礎上，通過云、管、邊、場、端五元素，最終實現 1 張物聯網、2 個核心數據庫、N 種智慧服務（1+2+N）的智慧理念。

圖1  智慧消防管控系統整體框架

2.2  主要功能

（1）全面感知實時監測

采用物聯網技術，研發具有前端感知的智能消防栓、智能滅火器、智能消防報警系統、智能消防水箱、泛在液位傳感器等智能化設備，如圖2。

圖2  消防設備全面感知

通過配置以上智能終端對整套消防系統進行實時有效監控，實現站內消防系統運行數據的智能化采集和高效監管定位，如圖3，利用數據分析和可視化技術，后臺直觀展示不同類型消防設施運行狀態及數據，實現在線監控消防設備，推動機器代人，提高消防安全智能化水平。

圖3  消防設備實時監控

（2）火災異常告警及診斷

當系統監控到火災異常告警時，聯動工業視頻、智能機器人等智能化設備進行火災告警觀察，實時掌握火災告警情況。系統自動定位火災告警地點、數量，分析火災報警是否存在誤報，并判斷分析火災告警情況重要程度，利用視頻監控進行伙食觀察、判斷，利用系統診斷分析模型，給出火災異常分析報告，可在系統后臺直接顯示及發送至手機APP，如圖4。運行人員可依據上傳視頻判斷火災情況，結合系統診斷報告，做出相應處理方案，實現火災異常告警及診斷處置的及時、有效、精準。

圖4  火災異常告警及診斷

（3）災情處置智能決策方案

本系統利用變電站3D建模技術，將變電站透視化、層級化、當發生火警時，系統及時啟動火災應急預案，將調動著火附近區域內所有工業視頻以及變電站內智能機器人進行火勢觀察，通知變電站運維人員采取措施、依據實際情況和要求進行判斷是否停電，并且聯動消防部門，將變電站所在位置、火勢情況等相關信息及時有效進行通知，給出最佳滅火方案和最佳逃生預案，如圖5。最終實現火警以最快速度，全方位的信息化智能方案控制消滅火災，確保變電站安全。

圖5  災情處置智能決策方案

（4）消防運維全過程管控

改變傳統的紙質作業模式，使消防作業透明化、系統化。系統提供消防設施故障一鍵報修，實現運維與維保工作無縫對接，在線完成從火災報警系統故障的自動上報、日常工作中的人工故障上報，到故障的指派、分發、協同處理，直至故障的確認和解決，上傳故障維修單據。設施運行數據真實有效，故障預警及時處理，設施完好率一目了然，在線生成維保報告，在線完成全過程閉環，使消防安全管理工作更加快捷高效。對兩項工作實現全過程管控，同時實現設備消缺、維保率及關鍵環節實現了有效監管，實現關鍵環節的見證，保證了設備完好率。

3   成效與應用

3.1  實施成效

該系統實施應用以來效果顯著，主要有如下幾點：

（1）智能化管控：改變傳統的作業模式，增加了巡檢頻率，實現了消防設備的實時監控、智能診斷、全過程管控，并提供最佳決策方案，有效保障了變電站安全性，提高變電站消防火災監管和管理水平。

（2）機器代人：變革消防巡檢方式，節省了人力物力。消防巡檢時間由3小時縮短至5分鐘。按每小時人力費、車輛調度費600元來算，嘉興地區200個變電站一年可節省150萬元。

（3）泛在物聯網應用：從初步試用LORA以及后期NB-I0T、以及最終的泛在物聯網智能運維終端的全面適應，探索了通訊技術在消防物聯網的實施應用。

3.2  應用情況

（1）智慧消防管控系統目前已在煙雨變、匯龍變全面推廣使用。首次實現變電站內智慧消防，具有代表性，推廣范圍廣，易復制。基于該系統申請獨有核心知識產權，已經形成專利鏈和專利池。

（2）本項目通用性、可拓展性廣，現場采集數據均可接入智能輔控平臺，統一管理，實現數據全面共享。

4   結論

本文研發了智慧消防管控系統，利用物聯網技術全面感知，實現了站內消防系統數據的實時采集和高效監控。異常告警時，系統智能診斷、自動判別，當發生火災，啟動火災應急預案，直觀展示火災位置附近的消防設置數量、位置，聯動消防部門，及時消除火災隱患。系統使消防作業透明化、系統化，消防設備主人實時跟蹤消防維保動態，在線完成消防管理上全過程的閉環，實現消防關鍵環節的見證。該系統具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征，提高了變電站消防監督與管理水平，增強消防滅火救援能力。

本系統可進一步研發深化，建立應用建筑等相關消防應用環境下的數據深度學習分析模型，涵蓋事件判定、火災風險、規則設置、數據統計、智能決策與修正火警機制，提升系統消防功能特性。

5  參考文獻

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注：本文來源于《電子產品世界》雜志2020年10月期