基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧消防管控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

0    引言

近年來，電力系統(tǒng)內(nèi)變電站著火事件時有發(fā)生，消防安全管控處于高壓狀態(tài)。加強(qiáng)變電站消防安全管理是電網(wǎng)企業(yè)的重要工作之一，預(yù)防火災(zāi)，消除火災(zāi)的安全隱患尤為重要。國網(wǎng)公司、省公司等對于消防管理的要求逐年提高，關(guān)于消防的技術(shù)、管理措施不斷升級。從目前電力系統(tǒng)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(yè)的物聯(lián)網(wǎng)智能感知終端、缺少消防物聯(lián)網(wǎng)智能診斷決策系統(tǒng)、缺少“設(shè)備主人”消防管控的有效技術(shù)手段。

目前，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用水平不斷提升，如何將智慧與變電站消防有機(jī)的融合應(yīng)用，智慧消防應(yīng)運(yùn)而生，更好地將信息技術(shù)應(yīng)用于消防領(lǐng)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滅火救援和火災(zāi)防控智能化，為變電站防火監(jiān)督管理和滅火救援提供數(shù)據(jù)支撐，提高消防監(jiān)督與管理水平。因此，本文提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧消防管控系統(tǒng)的研究，并在變電站實(shí)施應(yīng)用。

1   需求分析

1.1  業(yè)務(wù)需求

監(jiān)管中心：實(shí)時接收用戶端聯(lián)網(wǎng)傳輸裝置發(fā)送的報(bào)警信息、報(bào)警點(diǎn)周圍圖像信息，通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)全面感知、視頻圖像等信息的分析來確定真實(shí)火警、疑似火警、嚴(yán)重故障、一般故障。

運(yùn)檢中心：安裝在變電站內(nèi)的用于監(jiān)控火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)及其聯(lián)動系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息的設(shè)備，物聯(lián)傳輸終端采集到的各種信息傳送到消防物聯(lián)網(wǎng)管控中心。

1.2  功能需求

系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時接收、顯示聯(lián)網(wǎng)單位的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)及其聯(lián)動系統(tǒng)各個監(jiān)控點(diǎn)報(bào)警信息，并通過語音通信和數(shù)據(jù)通信對火警信息進(jìn)行判別確認(rèn)，真實(shí)火警及起火部位及時向消防指揮系統(tǒng)傳送，提高火災(zāi)報(bào)警的及時性和可靠性。

落實(shí)消防設(shè)備主人制，嚴(yán)格日常管理，隨時掌握本單位變電站消防設(shè)施運(yùn)行情況，建立消防檔案，實(shí)現(xiàn)消防異常告警診斷，制作滅火預(yù)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(tǒng)

2.1  整體框架

基于變電站消防管控的相關(guān)需求，結(jié)合變電站消防實(shí)際狀況，提出建設(shè)具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧消防管控系統(tǒng)的整體框架如圖1。

在智慧消防整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過云、管、邊、場、端五元素，最終實(shí)現(xiàn) 1 張物聯(lián)網(wǎng)、2 個核心數(shù)據(jù)庫、N 種智慧服務(wù)（1+2+N）的智慧理念。

圖1  智慧消防管控系統(tǒng)整體框架

2.2  主要功能

（1）全面感知實(shí)時監(jiān)測

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)具有前端感知的智能消防栓、智能滅火器、智能消防報(bào)警系統(tǒng)、智能消防水箱、泛在液位傳感器等智能化設(shè)備，如圖2。

圖2  消防設(shè)備全面感知

通過配置以上智能終端對整套消防系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時有效監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)消防系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能化采集和高效監(jiān)管定位，如圖3，利用數(shù)據(jù)分析和可視化技術(shù)，后臺直觀展示不同類型消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控消防設(shè)備，推動機(jī)器代人，提高消防安全智能化水平。

圖3  消防設(shè)備實(shí)時監(jiān)控

（2）火災(zāi)異常告警及診斷

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控到火災(zāi)異常告警時，聯(lián)動工業(yè)視頻、智能機(jī)器人等智能化設(shè)備進(jìn)行火災(zāi)告警觀察，實(shí)時掌握火災(zāi)告警情況。系統(tǒng)自動定位火災(zāi)告警地點(diǎn)、數(shù)量，分析火災(zāi)報(bào)警是否存在誤報(bào)，并判斷分析火災(zāi)告警情況重要程度，利用視頻監(jiān)控進(jìn)行伙食觀察、判斷，利用系統(tǒng)診斷分析模型，給出火災(zāi)異常分析報(bào)告，可在系統(tǒng)后臺直接顯示及發(fā)送至手機(jī)APP，如圖4。運(yùn)行人員可依據(jù)上傳視頻判斷火災(zāi)情況，結(jié)合系統(tǒng)診斷報(bào)告，做出相應(yīng)處理方案，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)異常告警及診斷處置的及時、有效、精準(zhǔn)。

圖4  火災(zāi)異常告警及診斷

（3）災(zāi)情處置智能決策方案

本系統(tǒng)利用變電站3D建模技術(shù)，將變電站透視化、層級化、當(dāng)發(fā)生火警時，系統(tǒng)及時啟動火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，將調(diào)動著火附近區(qū)域內(nèi)所有工業(yè)視頻以及變電站內(nèi)智能機(jī)器人進(jìn)行火勢觀察，通知變電站運(yùn)維人員采取措施、依據(jù)實(shí)際情況和要求進(jìn)行判斷是否停電，并且聯(lián)動消防部門，將變電站所在位置、火勢情況等相關(guān)信息及時有效進(jìn)行通知，給出最佳滅火方案和最佳逃生預(yù)案，如圖5。最終實(shí)現(xiàn)火警以最快速度，全方位的信息化智能方案控制消滅火災(zāi)，確保變電站安全。

圖5  災(zāi)情處置智能決策方案

（4）消防運(yùn)維全過程管控

改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)模式，使消防作業(yè)透明化、系統(tǒng)化。系統(tǒng)提供消防設(shè)施故障一鍵報(bào)修，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維與維保工作無縫對接，在線完成從火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)故障的自動上報(bào)、日常工作中的人工故障上報(bào)，到故障的指派、分發(fā)、協(xié)同處理，直至故障的確認(rèn)和解決，上傳故障維修單據(jù)。設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)真實(shí)有效，故障預(yù)警及時處理，設(shè)施完好率一目了然，在線生成維保報(bào)告，在線完成全過程閉環(huán)，使消防安全管理工作更加快捷高效。對兩項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)全過程管控，同時實(shí)現(xiàn)設(shè)備消缺、維保率及關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了有效監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的見證，保證了設(shè)備完好率。

3   成效與應(yīng)用

3.1  實(shí)施成效

該系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)用以來效果顯著，主要有如下幾點(diǎn)：

（1）智能化管控：改變傳統(tǒng)的作業(yè)模式，增加了巡檢頻率，實(shí)現(xiàn)了消防設(shè)備的實(shí)時監(jiān)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(zāi)監(jiān)管和管理水平。

（2）機(jī)器代人：變革消防巡檢方式，節(jié)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(fèi)、車輛調(diào)度費(fèi)600元來算，嘉興地區(qū)200個變電站一年可節(jié)省150萬元。

（3）泛在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：從初步試用LORA以及后期NB-I0T、以及最終的泛在物聯(lián)網(wǎng)智能運(yùn)維終端的全面適應(yīng)，探索了通訊技術(shù)在消防物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施應(yīng)用。

3.2  應(yīng)用情況

（1）智慧消防管控系統(tǒng)目前已在煙雨變、匯龍變?nèi)嫱茝V使用。首次實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智慧消防，具有代表性，推廣范圍廣，易復(fù)制。基于該系統(tǒng)申請獨(dú)有核心知識產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)形成專利鏈和專利池。

（2）本項(xiàng)目通用性、可拓展性廣，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)均可接入智能輔控平臺，統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全面共享。

4   結(jié)論

本文研發(fā)了智慧消防管控系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面感知，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和高效監(jiān)控。異常告警時，系統(tǒng)智能診斷、自動判別，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，啟動火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，直觀展示火災(zāi)位置附近的消防設(shè)置數(shù)量、位置，聯(lián)動消防部門，及時消除火災(zāi)隱患。系統(tǒng)使消防作業(yè)透明化、系統(tǒng)化，消防設(shè)備主人實(shí)時跟蹤消防維保動態(tài)，在線完成消防管理上全過程的閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)消防關(guān)鍵環(huán)節(jié)的見證。該系統(tǒng)具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征，提高了變電站消防監(jiān)督與管理水平，增強(qiáng)消防滅火救援能力。

本系統(tǒng)可進(jìn)一步研發(fā)深化，建立應(yīng)用建筑等相關(guān)消防應(yīng)用環(huán)境下的數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)分析模型，涵蓋事件判定、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)則設(shè)置、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、智能決策與修正火警機(jī)制，提升系統(tǒng)消防功能特性。

5  參考文獻(xiàn)

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注：本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年10月期