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物联网技术在安全与消防领域的应用

物联网技术是在计算机互联网的基础上通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。



图一、物联网体系架构图

物联网技术在安全与消防领域具有广阔得应用前景,依靠传感器将物与人、物与物通过网络连接起来,构建智能消防安全信息平台,实现安全生产与消防安全、灭火救援、部队管理的动态化、智能化、网格化管理,达到保障人的生命安全、提高物的管理效率、提升灭火战斗力的目标。

举例如下:。
(一)实现城市安全体系的智能管理
1、实现消防水源的智能管理。

消防水源是消防重要的基础设施之一,消防水源包括消火栓、天然湖泊、人工水源、消防水池等。消防水源是否充足直接影响着灭火救援行动的展开。目前,消防部门还没有对全部的消防水源进行统一动态管理,无法实时了解天然湖泊、人工水池的状态和消火栓的压力,我们只能依靠派员定期实地检查的方式,对属地的消防水源进行检查记录,这样不但效率低下,而且无法实施掌握消防水源的状态信息。
借助于物联网技术我们可以对消防水源进行统一动态的管理。比如在通过在消火栓、消防水池、天然湖泊等重要位置安装简单的通信设备,通过水流触发传感器,并定期将传感器信息发送至中心服务器,消防部门可以通过手机、电脑终端等设备实时查询消防水源的状态、压力等数据,实现消防水源实时联网监控,同时也借助于通信设备的定位信息,实现了消防水源位置信息的采集。通过物联网这一技术,使消防水源的实时信息准确无误的传递到指挥中心及作战车辆,为灭火救援行动的展开提供了水源的信息。
2、实现建筑物消防设施的智能管理

建筑物内的消防设施主要包括消防喷淋、消防泵、烟感、温感、安全疏散标志、消防安全门等。建筑物消防设施的好坏,对初期火灾扑救发挥着十分重要的作用。如何确保这些消防设施处于良好工作的状态,目前常规的做法是检查、检查、再检查,落实、落实、再落实,但这些行为都是人的个体行为,百密难免一疏,而借助于物联网技术,我们完全可以实现消防设备的全动态智能监控。
对于消防喷淋,我们可以通过在消防喷淋的管网中安装感应芯片可以掌握喷淋装置的压力,从而监控喷淋管网内是否有水,水的压力。对于消防水泵,通过在消防泵开关阀上安装电子芯片,可以远程掌握消防泵的开合状态。
对于烟感和温感设备,通过在烟感和温感后段安装通信芯片可以将烟感和温感的正常或告警状态传输到后方监控中心,中心监控人员可以随时掌握烟感和温感的状态。
对于消防安全通道,我们可以借助于智能视频监控技术,智能视频监控技术是在消防安全通道内使用视频监控应用基础上,通过视频处理系统,实时分析前端摄像头拍摄的范围内或者在指定区域内,是否有长时间占位的物体,当存在类型占用消防安全通道隐患时,智能视频监控平台会及时收到告警通知。通过该技术手段的应用,将高效协助防火监督员开展消防检查任务。
今后,利用3G或者城市无线网络,我们可以将每幢高层建筑、每个重点单位的消防设备状态信息联网,在指挥中心实现建筑物消防安全设备的远程智能监控。
3、实现人员密集度的智能监控
重大活动的特点就是人员高度聚集、客流量大、流动性强,这都为安防管理带来很大的压力,借助于物联网技术可以提供有效的客流监控和引导的依据,通过对各区间的人群总量,人员密度以及人员流动动向作实时监控,可以在发生火灾等紧急情况下的人群疏导,从而确保活动安全有序进行,体现出“以人为本”的核心理念。
物联网技术可以在重大活动的人员密度智能管理中发挥关键作用。基于3G网络,我们可以统计一定区域内用户数,从而对重要活动场馆内的客流进行分析判断,并且根据一定的数据模型,对整体用户数目进行预测。根据实时采集的用户位置信息,系统可以对定义区域内用户数进行准确的统计,从而进一步提供上述定义区域的实时移动客流统计和历史客流统计查询功能。系统根据前后时刻的用户的在特定区域的位置变化,可以计算出在某一时段特定区域的人员流入以及人员流入源与流出以及流出目的区域,从而可以判断人员的流向变化。流向图在紧急状况下也可以为指挥中心选择疏散方案提供辅助数据。

4、实现危险源全程动态智能管理

危险源监管是安全生产与消防监管的重中之重,那么在危险源管理中可通过物联网技术实现以下的危险源智能管理:
1)危险品车辆运输过程中的智能监控
危险品车辆在运输过程中一旦发生事故将造成严重的后果。目前,对于危险品运输车辆的管理主要依靠GPS定位系统,通过GPS系统可以在指挥中心随时掌握车辆行驶的轨迹。但是对于安全管理来说除了车辆的轨迹之外,运输过程中运送设备的状态也是我们需要掌握的,比如设备的阀门是否打开,运输车辆车柜门是否上锁,这些信息都是需要掌握的。借助物联网技术,可以及时掌握危险品运输车辆的位置和状态。
通过电子铅封技术,可以实现在日常危险品运输过程中对车柜门进行上锁、解锁、反向铅封等操作。通过中央电子铅封管理平台,集成已有管理系统的相关数据,电子铅封设备将统一登记与启用、锁与车辆一对一绑定,上述车辆状态可以在指挥中心进行统一的监控,这样有效地提高了危险品运输汽车的安全、有序运行。
2)化工装置、罐区及危险品存放地点的远程管理
化工装置、灌区、危险品仓库历来是消防安全重点部位,一旦这些场所发生事故将导致不堪设想的后果,因此对于这些危险场所实时监控,并且一旦发生问题能够在第一时间自动报警,将灾害事故影响降到最低,尤为重要。
借助于物联网技术,我们可以通过在危险品存放地点部署内置物联网模块的统一环境感知智能终端,组成环境感知网络,对大气、水、灌区气体浓度、装置压力等环境信息进行实时监测。监测信息通过统一通信协议和物联网管理平台送至指挥中心,中心服务器立刻对感知的环境数据进行分析和聚合处理,一旦发现有异常情况通过短信、语音实时报警。由于应用环境比较复杂,前端感知终端可以支持红外、气体、烟感等多路的无线或有线传输传感器。通过这一套物联网监控传输系统指挥中心可以实施了解重要部位的状况,从而起到危险品存放点的安全管理作用。
(二)实现部队执勤战备动态式智能管理
1、实现战斗车辆及人员的动态管理
通过物联网技术可以在每个中队的车辆和人员的战斗服上安装电子标签,通过无线或有线的方式连接起来,形成一个基于物联网的装备管理系统。这样的一个系统包括中心管理平台、采集终端、骨干终端、车载终端、识别标签构成。
对于战备车辆,通过在中队所属车辆上安装车载终端,车载终端由GPS模块、采集模块、无线通信模块构成,通过采集模块可以采集车载装备的标签信息,确认车上所载装备类型数量和人员数量。所采集信息和车辆位置均通过无线网络传至后方指挥中心,指挥中心可以随时掌握车辆位置、随车装备的情况。
对于战斗员,在灭火救援时穿着装有电子芯片的智能战斗服,战斗服内嵌感应芯片,可以将战斗员的位置、分布、数量同样通过无线网络传输到后方指挥中心,以实时对人员的管理。
整个系统以无线传感网络为核心,辅以GPS、无线通信技术,可以在技术形成一个消防中队的车辆和人员的完整管理体系。这样可以降低管理的工作量,提高了管理工作的质量和透明度。
2、实现消防装备的动态管理
现有的消防装备包括空气呼吸器、照明器材、堵漏装备、抢险器具、破拆工具、剪切工具、防毒救生装备等可谓类型多样,数量繁多。目前,装备的管理主要通过软件来实现,在日常管理中容易造成遗漏,且动态更新比较麻烦。物联网技术可以把不同地方、不同种类的消防装备进行集中智能的管理,将分散的人员、车辆、设备等各种属性的信息集成到一个网络中,提升消防工作和部队建设水平。
首先对所有的消防装备按照类型、功能、所属单位等属性进行分类,然后在每件消防装备都加上RFID标签,甚至今后RFID芯片作为标准配备固化到消防装备上,利用RFID、短距离无线网络等技术,在消防装备的使用、运输和存储过程中实时记录这些装备的数据信息,最后将这些数据按照中队、支队、总队分级统计。借助于物联网技术,今后指挥中心可以动态的掌握现有装备的数量和分布,库存装备的情况。一旦发生大型灾害事故,智能装备管理系统可以根据指挥中心已派车辆的情况,动态的显示有多少装备投入了火场,目前还有多少装备可供调用,救援行动结束后可以立刻统计出所消耗的装备数量。这样不但为指挥调度提供了科学的依据,还为火场总结提供了科学的数据。
3、实现灭火药剂的动态管理
各类泡沫灭火剂主要用来扑救油罐、化工、危险品等火灾。目前还没有专门针对各类灭火剂量的管理系统,这主要是灭火剂更新统计比较麻烦。同样借助于物联网技术,可以实现对于各类灭火剂的动态管理。首先是对各类灭火剂按照类型进行分类,然后在存放灭火剂的固定场所及消防车辆的内壁安装液面感应设备,这样可随时通过液面的高度来掌握灭火剂的数量,通过安装GPS芯片还可以知道位置的分布,最后借助于物联网将所有灭火剂的数据传送到中心服务器,这样我们就可以动态的掌握现有灭火剂的数量及分布情况。一旦出现大规模灾害事故,指挥中心就可以通过该系统调用各类灭火剂,救援结束后可根据库存情况统计灭火剂消耗量,为指挥调度战平总结提供了依据。
(三)实现灭火救援智能指挥
1、实现火场战斗车辆的智能调度
灭火救援过程中,车辆停靠的位置直接影响灭火救援行动的展开,车辆的类型、随车的装备、车辆的车况都是指挥调度时需要考虑的。今后借助于物联网的RFID技术,可以在消防车的水泵、发动机等重要位置安装相应的电子芯片,并通过在火场临时架设的数据采集终端,现场指挥部及后方指挥中心可以了解有多少车辆到达了现场,车辆的停靠位置分布如何,战斗车辆投入战斗的时间,多少车辆处于出水状态,有多少辆车在现场待命,有多少辆车处于长时间运转需要休整替换。通过车辆上安装的电子芯片,这些数据不再需要人工统计,而可以在PDA实时显示。
2、实现火场进攻路线的智能管理
在实施灭火救援过程中,进攻路线的选择、水带的敷设、分水阵地的设置、水枪阵地的位置是成功扑救火灾的关键因素,是各级指挥员到场后第一时间急需了解的信息。目前上述信息只能通过口述或电台询问来了解,不免会造成信息的错误和遗漏,在瞬息万变的火场直接影响指挥员的指挥决策。物联网技术的出现,使这些数据动态及实时的显示有了可能,通过在水枪头、分水、水带上安装的感应芯片,可以将水枪头、分水、水带的压力、位置、所属单位等信息上传到后方指挥中心,前方指挥员可以通过PDA或掌上电脑随时掌握一线战斗员的排兵布阵,从而根据火场的情况随时调整布署。
3、内攻人员的数字化装备
消防是和平时期最危险的职业,火灾现场的烟、热、毒对每一名消防战斗员都是一种威胁。通过在灭火救援装备上植入各种微型感应芯片、借助无线通信网络,与现在的互联网相互联接,我们完全可以让一线战斗员的装备“开口说话”。可以说,互联网是连接的虚拟世界,传感网则是连接物理的、真实的世界。
利用物联网技术完全可以构筑一套完整的单兵系统和现场指挥系统,它能将各种信息通过传感设备,比如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、有毒气体感应装置、温湿度探测器、与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。从而使后方的指挥员能够远程感知火场一线或深入内攻的战斗员的信息,实时掌握一线战斗员周围的温度、有害气体浓度、水枪压力等数据,从而做出准确的决策。同时,通过单兵系统对现场的视音频数据进行采集,确定消防员的位置,与消防员进行沟通,提高整体战斗力,保障战斗员的安全。
(四)实现远程监控管理的功能拓展
现代通信技术、计算机网络、信息技术、物联网技术的快速发展,为研究开发新一代火灾自动报警监控联网技术产品提供了有力支持。
目前,消防自动报警和控制系统已广泛应用于各类建筑和工程中,但是各单位的消防报警系统都为独立的系统,没有构成统一的消防监控网络。尤其是近几年,国内信息化建设步伐加快,智能化小区及城域119的联网等需求越来越强烈。随着物联网技术的日益成熟,借助于射频自动识别(RFID)技术能轻松的将各单位的火灾报警系统甚至于报警终端感应信息收集到指挥中心,实现远程消防管理系统,无人变电所及通信机房的远程监控,城域119管理系统。通过计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通讯技术(Communication)、和图形显示技术(CRT)等技术,能方便地将各厂商的控制主机及智能控制设备构成统一的监控网络。
同时,结合现代数字声像编码技术和宽带通信接入技术的发展,为火灾自动报警监控联网提供了更完美的解决方案――多信息火灾自动报警监控联网技术。多信息火灾自动报警监控联网技术,可以提供火灾探测报警系统设备的运行、现场情况的图像、音频同步信息,内容详尽,效果直观,可实现全方位消防监控管理,极大地提高了报警效率和监管水平。同时,提供信息直观性和报警操作交互性可以极大地简化报警环节,缩短报警时间,最终实现早期预警、自动报警,对消防部队快速准确扑救火灾起到重要作用。多信息技术是未来火灾自动报警监控联网技术的主要发展方向。

重要提示
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