智能一體式消火栓管理平臺-城市智能消防栓監控系統解決方案

　　前言

　　近年來，隨著社會經濟的快速發展，城市建設的步伐不斷加快，消防工作也凸顯重要，然而消防設施的信息化建設卻趨于落后;傳統的管理方式無法及時了解現場信息，比如消防設施被破壞、救火現場無法及時有效地找到消防水源、消防通道被堵塞等原因，延誤了最佳撲救時間，致損失擴大。

　　在消防隊裝備的消防車中，因自身運載水量有限，在滅火時往往需要尋找水源，這時，消防栓就發揮出巨大的供水功能。然而現實生活中，由于一些單位和個人的消防安全意識淡薄，消防栓被損壞的情況非常普遍，一旦發生火災，這些消防栓將無法發揮其應有的作用。對人民群眾的生命財產安全構成嚴重威脅。

　　隨著城市規模的不斷擴大，消防栓的安裝范圍也在不斷擴展，對于消防單位而言，對消防栓進行全面的、實時的監控管理成為一種迫切的要求。

　　一、現存問題及發展趨勢

      1、消防栓管理現狀

　　▲ 人工巡查：人員素質良莠不齊，處理問題專業度不夠，人工巡查耗時費力;

　　▲ 信息孤島：消防信息無法共享，信息傳輸方式單一，不透明;

　　▲ 統計誤差：手工記錄、紙質存檔，消防設施完好率無法統計，存在大量誤差;

　　▲ 檢查盲區：消防管網、消火栓水壓資料陳舊，無法動態監控;

　　▲ 監管缺陷：大檢查時“臨時抱佛腳”消防部門監管難上加難;

　　▲ 交接模糊：口頭通知，物業與維修單位交接模糊，人員績效不明確;

　　▲ 運維滯后：運維人員工作機制完全處于盲目和被動狀態，無法及時進行維護;

　　▲ 警情模糊：數據真實性無法保證，預警方式單一;

　　▲ 違規用水：消火栓被一些違章用水單位、個人肆意使用，浪費水資源，并導致部分消火栓無法正常使用;

　　2、消防栓管理發展趨勢

　　近年來，物聯網技術在現代社會的方方面面都得到了廣泛的應用，物聯網技術將傳統的物理設施與高速發展的互聯網絡進行聯網，使一些傳統的工作方式發生了質的改變。新的基于物聯網技術的城市智能消防栓監控系統，利用該系統，管理者通過統一的管理界面就可以對整個區域內分布的消防栓進行檢查。這一過程完全實現了實時性與智能化，對于提高消防系統的行動效率，消除城市安全隱患具有重大現實意義。

　　工作流程對比示意圖

　　消防物聯網是利用傳感器技術、互聯網通信技術和數據庫技術實時采集建筑物內、外消防系統管網水壓、水池水位、水泵控制器狀態以及閥門狀態等信息，通過有線或無線通信方式傳送到消防物聯網監控中心，中心對所監測的各個部位的數據進行實時監控，及時發現系統發生故障或報警的原因，提出系統維護的建設性方案。

　　二、城市智能消防栓系統概況

     1、系統組成

　　智能消防栓監控系統采用服務器-終端模式進行設計。具體由信息管理模塊，通信處理模塊、信息采集模塊，控制模塊四部分組成。信息管理模塊屬于服務器，通信處理模塊、信息采集模塊、控制模塊屬于終端。

　　信息管理模塊位于整個系統的最上層，主要負責對整個系統中收集到的各個模塊的數據進行處理。通信處理模塊，負責系統中采集到數據的收發工作。將數據壓縮打包后，利用無線通訊網絡，通用互聯網等途徑完成數據在終端與服務器之間的傳遞。信息采集模塊，負責對消防栓的實時信息進行采集，它主要由各種狀態傳感器與采集電路組成。控制模塊則對采集模塊與通信處理模塊進行總控與管理。

　　智能消防栓系統組網圖示

　　2、系統架構

　　智能消防栓監控系統采用物聯網技術、無線通訊技術、GPS 技術、數據庫等技術，監測消防栓狀態、地理位置、用水情況、水壓信息、安全信息等，運用系統軟件對消防栓的信息進行處理、分類、統計和分析，從而達到日常消防栓全面管理和戰時合理規劃，使用每個可利用消防栓，充分發揮救災現場的有限兵力。

　　智能消防栓監控信息系統通過在消防栓上安裝各種監測器，對目標進行監控和數據收集，并通過無線通訊系統進行實時數據傳輸，將數據提供給監控系統中心進行存儲、分析、查詢、檢索，供用戶劃分權限進行有效管理。

　　運用數據庫系統和 GIS 技術將消火栓分布情況、消火栓基本信息、各種監控信息集成在一個平臺上供用戶查詢和使用。

　　智能消防栓監控系統架構圖

　　3、系統原理

　　消防栓監控器系統構架由消火栓監控器、消防栓監控管理系統軟件兩部分構成，消防栓監控器安裝在市政消火栓上，消防栓監控管理系統軟件應用于監控機房，將各種監測數據進行記錄、分析、統計形成各類報表、電子地圖等。

　　消防栓傳感器實物圖

　　如圖所示：

　　A——智能蓋帽，包括消火栓監控器平臺、用水監測模塊、定位模塊、撞倒報警模塊;

　　B——管網水壓監測器;

　　C——消防栓閥門監測器;

　　A、B 和 A、C 之間通過短距無線通訊實現數據交換，由 A 收集處理后，通過LPWAN或GSM\3G\4G網絡發送到監控中心。當用水、撞倒、水壓超限等報警觸發時，可以通過短信將信息發送到監控中心，由監控中心將報警信息顯示或者發送到指定人員手機。

　　智能消防栓 APP，分為安卓和蘋果IOS兩個平臺，主要用于消防栓的基本信息輸入和消防栓巡檢記錄等功能，基本信息如消火栓編號、品牌、型號、安裝日期、安裝地點等，消防栓巡檢記錄為現場巡檢記錄，消防栓損壞情況，現場違章處理等。數據信息通過手機和系統賬號實現數據更新和下載。

　　智能消防栓 APP 具有導航和放樣功能，客戶可以輸入目標消火栓經緯度，由 APP 地圖指引到目標地點。

　　三、智慧消防栓業務應用

　　智慧消防系統以多層級管理、分布式部署、數據集中存儲為主要特點，強調以監控為核心，建設防控結合、以防為主的自上而下的一體化城市消防監控管理體系。

　　系統實時接收、顯示、處理聯網單位的報警信息和消防設施的運行狀態信息，通過遠程終端查詢，使用戶單位、服務商、消防主管單位及時掌握和處理現場警情。

　　消防管理部門隨時在線獲得準確實時的被控單位各類消防管理數據，有效做好消防監督管理工作，提升消防執法效率，實現消防管理工作信息化、現代化。

　　智能消防栓業務應用圖示

　　四、智能消防栓應用介紹

      1、水壓監測

　　一般城市市政消防管網的水壓在 0.25-0.35MPa，離泵站近的水壓值較高，未端水壓較低，也就意味著每個消火栓的出水口壓力也不盡相同，通過對消防栓附近管網安裝測壓點進行水壓監測，了解整體消防管網的水壓情況。

　　管網水壓監測器，可以根據客戶需求，設定最低水壓報警值和最高水壓報警值，使得用戶實時掌握管網水壓情況。

　　方案設定，管網水壓監測器采取平時待機，每隔 1 小時啟動一次采集水壓值，如果在設定范圍值內，通過短距無線通信發送到智能蓋帽，由智能蓋帽將數值存儲，在每天晚上 12 點定時發送到后臺服務器;當采集的水壓值超過設定范圍時，水壓監測器將水壓值實時發送到智能蓋帽，并由智能蓋帽實時將報警值發送到后臺服務器，由后臺服務器及時對相關人員進行短信、地圖閃爍等手段進行提示。

　　水壓監測組件有 2 種安裝方式，一種使用法蘭式水壓監測器，法蘭厚度在30mm 左右，安裝時，只需要把原有消火栓移動 30mm 即可實現安裝;一種是打孔式，通過在原有管道上的打孔技術，將傳感器探頭伸入管道內，即可實現安裝。

　　相對于智能蓋帽，水壓監測組件整體安裝與貼近管網部位，位于地下，所以體積要求不嚴格，可以選用大容量電池，理論使用時間 5 年。由于設備埋于地下，防水等級較高，因此建議由專業人員更換。

　　智能消防栓水壓監測圖示

　　2、水量監測

　　當消防栓被打開時，用水監測模塊開始工作，記錄消火栓打開的時間和關閉時間，并將信息通過消火栓監控器平臺發送至監控機房進行記錄，并將用水信息以手機短信方式發送于執法人員手機(手持機)上，以便于巡查小組進行及時制止和處理。

　　智能消防栓蓋帽，外形設計基本按原消火栓蓋帽，所以只需要更換原消防栓蓋帽，即可完成安裝。

　　智能消防栓水量監測圖示

　　3、消防栓撞到監控

　　當消防栓被撞擊甚至撞倒時，撞倒報警模塊開始工作，將報警信息、地理信息、時間信息等通過消火栓監控器平臺發至監測機房，方便搶修人員第一時間發現現情況，并及時趕到現場進行處理。

　　主要通過角度傳感器實現撞倒監測，設定指標為傾斜角度大于30度進行報警。

　　撞倒報警功能，集成在智能消防栓蓋帽中，所以只需要更換消防栓蓋帽，即可完成安裝。

　　智能消防栓防撞監控圖示

　　4、漏水監測

　　當消防栓附件管網出現破損并發生漏水時，漏水監測器將信息通過消防栓監控器平臺發送至監控機房進行記錄，并提醒相關人員。

　　5、消防栓閥門監控

　　當消防栓閥門被關閉時，關閉信息通過消火栓監控器平臺發送至監控機房，并提示閥門被關閉。

　　五、智能消防栓查詢系統

　　提供區域內的消防栓情況查詢，設備故障狀態查詢等。

　　1、GIS系統

　　▲ 消防栓分布;

　　▲ 報警聯動閃亮，包括撞倒報警、漏水報警、用水報警、消火栓閥門關閉報警等;

　　▲ 消防栓信息顯示及操作，包括消火栓基本情況及水壓信息等。

　　智能消防栓分布示意圖

　　2、智能消防栓用水數據統計、分析

　　對消防栓產生的用水數據進行統計、分析，了解該區域的整個用水分布情況，對違章用水處理提供依據。

　　城市的智能消防栓系統對于城市的基礎設施升級，提高消防栓管理及維護有著重要的現實意義，現有的消防栓主要供消防車從市政給水管網或室外消防給水管網取水實施滅火，也可以直接連接水帶、水槍出水滅火。智能消火栓的產生給這一過程提供了更加便捷安全的保障。