摘要：为解决当前“智慧消防”建设中存在的感知层接入硬件种类有限、接入技术手段欠佳等问题，探讨了窄带物联网技术（NB-IoT）在智慧消防建设方面的应用问题，提出了以NB-IoT终端为采集层、以公共物联网、大数据、云计算、区块链和人工智能等技术为网络层，以火灾风险研判、消防信息化管理、社会单位化管理、消防设备数字化管理及智能化灭火救援为应用层的“智慧消防”建设3层架构模式，以提升全社会消防安全管理的现代化、信息化和智能化水平。
关键词：窄带物联网；智慧消防；消防管理；灭火救援
0引言
据统计，仅2019年我国共接报火灾23.3万起，造成1335人死亡、837人受伤、直接财产损失达36.12亿元，严重的人员伤亡和财产损失对社会稳定和国民经济的健康、可持续发展造成了不良影响，加强社会火灾防控工作成为当务之急。现有的防火、灭火救援和火灾风险管控技术手段相对滞后，已不能适应经济和社会的高速发展以及现代化、信息化的管理需求，加之消防安全主体责任不能有效落实，消防安全管理水平与消防安全需求之间的矛盾凸显，开展“智慧消防”建设日渐成为解决这一矛盾的重要手段。
1“智慧消防”建设的意义和存在的问题
“智慧消防”建设的意义
开展“智慧消防”建设，限度地优化火灾防控机制，程度地融合消防、消防管理和灭火救援等业务的需求，实现“传统消防”向“智慧消防”的转变和跨越，可以解决传统消防监管体制效率低、社会单位主体责任不落实、动态火灾隐患监管不力等问题，使火灾防控工作模式由传统“树状”向*“网状”模式转变，推动消防管理体制和机制的转型升级，使消防工作做到有的放矢、科学管理，是当前和今后一个时期消防工作实现火灾风险预判、消防安全管理智能化、火灾与应急救援信息化的重要手段和选择。
2NB-IoT技术与“智慧消防”建设
2.1NB-loT的技术优势
物联网是“智慧消防”的实施基础。目前，常见的物联网主要使用的技术有NB-IoT、Wi-Fi、Sigfox、LoRa（LongRange）、ZETA、Zigbee（紫蜂协议）和蓝牙等7种。与其他技术相比，NB-IoT技术在“智慧消防”建设中具有五大优势。
一是网络建设范围广。
二是终端用电功耗低。
三是综合经济成本低。
四是数据安全有保障。
2.2NB-IoT技术的政策优势
作为我国物联网建设应用的主要技术标准，工信部在2017年就发文要求结合智慧城市建设，加快发展NBIoT在城市公共服务和公共管理中的应用。
3基于NB-IoT技术的“智慧消防”模式构建
3.1基于NB-IoT技术的“智慧消防”构架
“智慧消防”以消防设备的物联网化实现消防管理的数据化，是消防物联网、消防大数据、云计算等信息技术的有机融合，其系统的架构分3个层次：感知层（NB-IoT终端）、网络层（NB-IoT运营商、云计算、大数据）、应用层（消防、灭火救援和消防管理）如图1所示。
图1基于NB-IoT的智慧消防系统架构图
3.2感知层
感知层是“智慧消防”的神经元，物联网是中神经，“消防大数据”和云计算是其大脑，主要负责各类火灾报警信息和消防设施工作状态的采集，对被动防火系统如防火卷帘、防火门和主动消防系统如消防给水系统、防排烟系统、火灾自动报警系统、自动灭火系统等设施上集成NBIoT模块进行联网改造，使之能够接入物联网，让每一个探测器、每一个消火栓、每一个输入输出模块都成为“智慧消防”的一个神经元，如图2所示。
图2基于NB-IoT的智慧消防感知层架构图
在一些既有建筑的火灾隐患整改包括文物建筑、“九小场所”“三合一场所”和社会福利机构等单位，对其消防设施改造升级加装火灾自动报警系统时，将NB-IoT模块与感烟、感温、火焰、图像及手动报警按钮等火灾探测器相结合，构成独立式火灾探测报警器，通过NB-IoT网络对其进行虚拟组网并接到互联网云平台，采集和发送各种火灾报警信号，实现火灾探测器自动在线巡检、实时状态采集、火灾报警信号推送、消防报警人机互联和远程控制管理功能，对于避免频发“小火亡人”事故有着十分重要的意义，同时也可以有效规避传统的总线传输报警系统施工时凿墙开洞、破坏建筑结构和原有风貌等缺点。
应用NB-IoT对可燃气体探测报警系统和电气火灾监控系统进行升级改造，实现燃气管线、燃气浓度和电气线路的电压、电弧检测、漏电电流、线缆温度等情况的实时在线监测和智能化处置，在预防和减少电器火灾和燃气事故、减少灾害损失、前移防范关口等方面，具有十分显著的优势。
3.3网络层
大数据是云计算的基础，根据“智慧消防”应用需求，因地制宜的构建消防基础信息大数据库。在消防泵、防排烟风机、压力开关、水流指示器、液位计、监控器和输入输出模块上集成NB-IoT模组，自动采集实时监控各类消防设备工作状态、报警信号和动作信号，水压不足、水量不够等任何一项异常，都会触发数据传输模块将异常数据上传至IoT平台，做到对各类建筑消防设施状态信息数据信息的在线监控和远程监控与诊断，这些信息是消防大数据的重要组成部分，如图3所示。
图3基于NB-IoT的智慧消防网络层架构图
借助云计算技术的基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）等服务强大的数据接入、管理和服务能力，将大量事务性工作交由软件和系统处理，用户无需开发软件和建设数据，可以大地提高工作效率、降低管理难度与维护成本，逐渐辐射生产、流通、管理、预警等消防产业全过程，为消防产品生产企业、消防技术服务机构、社会单位、各级政府和消防救援机构的消防管理和灭火救援决策提供数据分析和技术支撑，提升消防安全监管和预警报警能力。
3.4应用层
“智慧消防”的应用主要包括：火灾风险研判、消防管理、消防安全管理、消防设备数字化管理、灭火救援等5个方面，并可根据实际情况拓展，如图4所示。
图4基于NB-IoT的智慧消防应用层架构图
一是火灾风险研判智能化。
二是消防管理信息化。
三是消防安全管理化。
四是消防设备管理数字化。
五是灭火救援指挥科学化。
4实施建议
（1）加强“智慧消防”建设、运维技术标准和管理制度的制定。要加强“智慧消防”标准化研究，进一步建立健全建设、管理和运维等全过程的法律法规、技术标准、管理制度和政策体系，借鉴相关行业成熟经验，从源头规范统一“智慧消防”建设的指导思想和功能、性能、采集参数等技术参数，研究制定《“智慧消防”建设技术标准》，促进“智慧消防”规模化、标准化发展。同时，要强化技术支撑，抓紧“产学研”各环节的战略合作，在消防信息化顶层设计、大数据建设等方向开展深度合作、形成技术生态产业链，开展研究与应用示范项目建设，占领产业技术制高点，促使“智慧消防”市场健康有序发展。另外，警惕消防大数据时代潜在的安全风险，按照政府授权、企业化管理、明确职能的原则，成立消防大数据技术服务机构，强化对供应商、用户等行为的规范及管理，确保信息安全。
5安科瑞智慧消防平台介绍
5.1平台结构
5.2平台主要功能介绍
5.2.1首页
用户登录*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、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
5.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的有机结合，实现了报警点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
5.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
5.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
5.2.5手机APP
APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。
5.3配置
5.3.1平台服务器：建议按照我方配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
5.3.2系统现场硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
5.4产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟，小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
6结束语
推广基于NB-IoT技术为基础的、以提高能为核心的“智慧消防”建设模式，创新社会消防安全治理方式，破解城市消防安全管理难题，构建信息化、立体化、全覆盖、智能化的社会火灾防控体系，可以有效避免火灾防控工作顾此失彼、跟在火灾和隐患后面跑的被动局面，进一步提高城乡基本公共消防服务水平，增强群众消防安全感。
