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04月12日

智慧消防技术应用(大数据、信息化)

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科技创新与应用之于智慧消防建设和消防产业升级起着至关重要的作用。

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消防大数据技术发展趋势与案例分析 

一、消防大数据的发展背景
    大数据、信息化是我国重要的国家战略。总书记在2018年两院院士大会上的重要讲话指出:“世界正在进入以信息化产业为主导的经济发展时期。我们要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆培育新动能”。
     我国一直都是灾害频发的国家,为了防范化解重特大的安全风险,健全公共安全体系,整合优化应急力量和资源,推动形成统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、平战结合的中国特色应急管理体制,提高防灾减灾救灾能力,确保人民群众生命财产安全和社会稳定,2018年国务院机构改革调整,正式组建应急管理部。
      应急管理是我国治理体系和治理能力的重要组成部分。2019年的11月,总书记在主持中央政治局的第十九次学习的时候强调:“应急管理是国家治理体系和治理能力的重要组成部分,要发挥我国应急管理体系的特色和优势,借鉴国外应急管理有益做法,积极推进我国应急管理体系和能力现代化”。应急管理体系和能力现代化主要包括提高监测预警能力、监管执法能力、辅助指挥决策能力、救援实战能力和社会动员能力。
二、相关政策规划
1、《应急管理信息化发展战略规划框架》
     2018年12月,应急管理部下发《应急管理信息化发展战略规划框架》(2018-2022),提出“两网络、四体系、两机制”整体框架,确保全国“一盘棋”推进应急管理信息化建设。


     本节主要介绍两部分内容:智慧协同的业务应用体系以及先进强大的大数据支撑体系。
(1) 智慧协同的业务应用体系
    建设统一的全国应急管理大数据应用平台,形成应急管理信息化体系的“智慧大脑”,通过机器学习、神经网络、知识图谱、深度学习等算法,利用模型工厂、应用工厂和应用超市等为上层的监督管理、监测预警、指挥救援、决策支持、政务管理5大业务域提供应用服务能力,有力支撑常态、非常态下的事前、事发、事中、事后全过程业务开展;构建统一的门户,为各级各类用户提供集成化的应用服务入口。
     最终形成“1+5+5+1"的架构设计,即:1个大平台、5大业务域、5大集成门户和1个应用生态。
  • 1个大数据应用平台:利用模型工厂、应用工厂和应用超市提供服务;

  • 5大业务域:监督管理、监测预警、指挥救援、决策支持和政务管理;

  • 5大集成门户:指挥信息网门户、电子政务外网门户、电子政务内网门户、应急信息网门户、互联网政府门户;

  • 1个应用生态:应急管理众创众智的应用新生态。


      地方应急管理部门需要建设应急管理综合应用平台,与全国应急管理大数据应用平台对接。地方应急管理综合应用平台采取总体设计、急用先行、分步实施原则,按照“1+N+X+ 5”的应用体系框架实施建设。
(2)先进强大的大数据支撑体系
      建设全国应急管理数据中心,构建应急管理业务云,形成性能强大、弹性计算、易购兼容的云资源服务能力;构建全方位获取、全网络汇聚、全维度整合的海量数据内容资源治理体系,满足精细治理、分类组织、精准服务、安全可控的数据资源管理要求。
      具体包括:建设“1+3”部本级数据中心(北京、贵阳、中卫、上海);构建应急管理业务云;实现全生命周期的治理。按照“数用分离,智能驱动”的思路,构建符合大数据发展的应急数据治理体系,实现从数据接入、处理、存储、应用等全生命周期的治理。
2、《消防救援队伍信息化发展规划》
    2019年05月,应急管理部消防救援局下发《消防救援队伍信息化发展规划》(2019-2022),提出未来4年消防救援队伍信息化的指导思想、愿景目标、体系架构、主要任务和实施步骤,是今后一段时期消防救援队伍信息化发展的行动纲领。
     消防信息化总体框架结构由业务支撑体系、技术支撑体系、基础通讯网络、消防感知网络组成。其中的核心内容为业务支撑体系,包括消防子门户和智慧业务应用。


      消防智慧业务应用体系按照“1+1+5+1”构架进行建设,即一套“门户体系”、一个“智慧大脑”、五大“业务应用域”、一个“应用生态”。
三、国内案例介绍
1、部消防局:应急指挥信息系统
      应急指挥信息系统包括值班值守、突发事件接报、预案管理、培训演练、协同会商、指挥调度、救援资源管理等主要业务功能。



2、天津消防总队:消防大数据动态风险预警工作
     依托天津超算中心,综合利用消防各项历史数据、外部天气数据、城市居住建筑物数据等,基于机器学习算法和深度学习模型构建。该平台具有“火警等级预测”、“火警类型预测”、“火警风险系数预测”等功能,可实现市、区、街道三级消防风险隐患预警体系,为智慧消防“宏观态势预警、微观精准定位”治理战略提供有力支撑。
      比如,2019年天津市的火警变化趋势预测的结果与它的实际结果对比的准确率可以达到88.37%,但是预测的结果仅仅是火警的整体总量。下一步的研究方向是预测哪里会发生火灾,提前进行预测和预警。
     综合国内的一些案例,国内消防大数据的发展目前还是处于发展阶段,有很多成功的案例,但是也有一些不足。第一,平台服务对象不够全面。现有系统平台偏向于服务社会层面,服务于队伍内部建设管理偏少。第二,平台功能定位差异较大。分别侧重智慧、预警、物联网、监控等不同功能定位,软件系统重复开发造成资源浪费。第三,平台分析研判不够智能。聚焦数据融合、地图服务、网络构建、视频分析等信息技术问题,设计的消防科学问题较少。
四、国外案例介绍
1、美国国家火灾事件报告系统(NFIRS)
     NFIRS是由美国消防管理局国家火灾数据中心(National Fire Data Center)建立的系统,旨在帮助地方政府提高火灾报告和分析能力,并通过获取数据从而更准确地评估全国的火灾问题。NFIRS具有统一的报告标准,各州消防部门志愿报告其活动,从火灾到紧急医疗服务到恶劣天气和自然灾害。



2、火灾—社区评估反应评估体系(FireCARES)
FireCARES是一个大数据分析系统,为消防部门和社区领导人提供风险环境信息,包括十多年来对建筑火灾和相关伤亡的研究,以及建筑、住宅和人口等数据的研究,通过大量不同来源的数据,评估消防部门的环境风险、资源水平和应对紧急事件的总体能力。



     总体来看,国外的相关应用案例更加关注具体科学问题与解决方法的模型,消防大数据平台有以下特点:第一,可为消防救援出动提供支持,包括事前规划、事中支持等。第二,可为消防安全风险评估提供支持,包括消防站布局、危险源分布等。第三,可为消防员职业健康提供支持,包括人员能力提升、健康监测等。第四,可为消防站库存管理提供支持,包括装备补给、保养和报废等。
五、未来发展期望
      国内的信息化建设缺少很多智能化、智慧化的应用,因此消防大数据发展必须要建一个大数据的平台,为各个项目队伍和部门的提供科技支撑,因此,以“智慧大脑”为核心的科技支撑消防队伍信息化平台建设是未来发展的一个目标。
      总体来看,消防大数据平台的发展基于以下逻辑:首先要有一系列的数据,在这个数据基础上需要各种各样的技术,然后基于各项技术来处理各种各样的业务,那么我们各种业务和技术组合来智慧发展整个系统的业务。当需要处理某一项业务时,可以去调用各种各样的技术;当用到某一项技术的时候,可以调用各种各样的数据。这就是整个智慧大脑的逻辑关系。
     目前上海消防所重点开展以及未来想要做的工作包括:消防安全风险智能防控、消防力量配置动态评估、重大灾害事故决策支持、消防员职业健康监测、以及第三方行业机构服务。
(1)消防安全风险智能防控
      采用更加智能的方法评估消防风险,利用大量数据进行学习、训练,从而确定输入值和输出值之间的联系。以城市火灾风险评估为目标的神经网络模型通过分析专家们对于城市火灾风险指标权重的划分,在不清楚作用机理的情况下建立起火灾风险指标与火灾风险大小的联系,使模型具有根据指标的量化得分评估城市火灾风险的能力。



     传统风险评估中有个别专家的评估分数与大多数专家差距较大,而计算机通过神经网络模型预测分数均在正常的范围内,没有极端值的出现,因此使用该网络模型可以避免由于不同专家不同教育背景以及不同实践经历下的主观性差异造成的个别专家判断失效的情况。
(2)消防力量配置动态评估
     消防力量的评估包括装备力量评估、人员编配评估以及消防战略优化评估,评估完成后定期发布研究报告,对各地的消防力量进行排名,采取措施针对性地提升。比如基于消防站的响应覆盖率评价,常熟市2030年规划布局31个消防站后,其消防站响应覆盖率为51.44% ,消防站交叉响应覆盖率为14.88%,消防响应平均行车时间为4.7min。



(3)重大灾害事故决策支持
      利用系统动力学的模拟软件,可以把事故发生造成的后果耦合到数据分析中去。一旦发生大的火灾或者是大规模的森林火灾,可以采用这种基于计算机运算的模型的来预测火灾的发生和发展。在火灾发生前,可以预测火灾发生的概率,给消防防控提供一些帮助。在火灾发生之后,快速计算火灾可能造成的后果,对消防救援的管理提供支持。



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基于SDOS3.1消防信息化操作系统的应用软件


摘  要: 分析了当前智慧消防应用软件的现状及市场应用中存在的主要问题,介绍了SDOS3.1系统通过明确数据确权和边界,实现对消防物联网数据的有序分发,通过市场手段激活不同地区的数据孤岛,让不同应用软件可以全产业自由流通,打通了整个消防信息化产业的应用软件市场,展示了目前已接入的应用软件实例及推广效果,实现消防产业信息化的共建共享生态,通过数据区块链建设,解决数据管理和数据计量的问题,减少应用软件开发成本,活跃消防应用软件市场,随着消防信息化操作系统不断深入和发展,不断促进消防应用软件生态,将信息化运用到消防事业的方方面面,也给我国数字城市建设,数字经济发展,数据秩序规范提供实例参考。

序  言:近年来,随着智慧城市建设的不断推进,城市联网已从早期的采用电话线、网线、物联网卡,现在发展到了5G,消防应用软件也从单机版到网络版,目前已经上升到云架构,2019年以来,在中共中央办公厅国务院办公厅印发的《关于深化消防执法改革的意见》通知的行动计划战略指引下,以物联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息技术对政府部门的行政管理和公共服务产生了深刻的影响,城市建设和管理的信息化正逐步从数字化、网络化向自动化、智能化方向发展。智慧城市的推进对城市联网的要求不断增加,也在不断的提升消防应用软件的架构,消防信息化的应用软件的开发建设如雨后春笋般,多功能多样化的应用软件被投入使用,虽然初步实现了传统职能消防向现代智慧消防的转变,但是如何来解决这众多区块化的消防应用软件之间的数据和应用整合,如何更好的显现长期积累的应用软件数据的价值,已经提升到当前的工作日程。
一、消防应用软件的现状
(1)应用软件之间复用困难
      目前,全国消防信息化的应用软件,基本都是本地化部署,每个应用软件的业务要求和技术要求都有不同,消防产业和应用区块化,很难全行业推动,且应用软件之间不能互联互通,数据很难复用,无法做到数据的跨区域迁移,限制了应用软件市场的发展,如政府应用中的消防监督管理系统、灭火救援指挥系统、社会公众服务平台、决策分析平台、教育培训平台等应用软件独立分散,底层数据无法互通,耗费大量的资源、人力和物力。正是因为前期大量的“单机版”应用软件的使用投入,虽然对消防信息化起到了一定的推动作用,但也因此,产生了一个个数据孤岛,应用软件之间数据共享非常困难,正在升级的消防应用软件,虽然采用了云架构,云部署,但是数据本身还是孤立的,亟待解决数据共享的问题。
(2)应用软件数据共享成本高
     随着大量独立应用软件的开发和应用,数据的共享共用的需求已经在部分项目中实施落实,但是由于应用软件之间数据共享没有形成成熟的组织与商业机制,数据交流和共享仅仅停留在项目层面,需要由应用软件的开发企业之间,一对一的对接再次开发数据交互关联的功能,数据交换成本大,虽能实现基本的数据交互,却很难在建筑层面,跨行业、跨区域的使用,依然缺乏全国全行业的整体架构式部署,缺乏技术架构和商业机制。
(3)应用软件的数据价值无法市场化
      应用软件之前没有统一标准的数据接口,因为消防应用软件之间的独立使用,分别积累了大量的软件数据,由于数据存储较为分散,数据资源难以管理,数据的价值没有显现,特别是因为数据价值的特殊性无法评估。也就限制了,应用软件的交易,因为软件依赖于数据的使用,没有数据的支撑软件就是无源之水,数据作为一种特殊的商品,目前国内外都没有明确的计量管理的办法,其中SDOS3.1操作系统,根据商品价值的本源构建了一个新的秩序,应用于区块链技术,通过价值和评价的方式,对应用软件的数据进行管理和计量,有望通过这一价值评价的方法来支撑起数据价值的评估,从而扫清软件市场化的阻力。
      以上这些消防应用软件的现状,导致消防应用软件一直被锁死在一定区域,限制了应用软件市场的发展,未能形成全国应用软件数据互通流动的市场,导致多数消防应用软件从业企业,尤其是小微企业,业务上吃不饱,组织上也无法成长,反过来又制约了消防信息化软件行业的推进发展。
二、消防信息化操作系统的市场驱动
      SDOS3.1消防信息化操作系统通过对消防信息化的顶层设计,统一数据交互技术标准,制定数据公约,确定数据确权,透明化数据管理和计量,实现消防数据的标准化发展,整合起整个消防行业的数据与应用,为消防信息化企业赋能,解决软件不通用,硬件不兼容的问题,驱动消防信息化应用软件的市场发展。
(1)消防应用软件的市场化成为可能
      消防信息化操作系统通过明确数据确权和边界,为数据明确了产权认定,可以有序滋养不同的应用软件,实现不同的应用软件同时使用相同数据,形成了没有法律支持的数据合作,同时也让不同的数据资源可以在同一个或不同的应用软件之间自由共享,充分释放应用软件所有的数据价值,让数据、接口、应用得到安全且有价值的传递,繁荣数据经济,驱动消防信息化市场。
(2)为消防物联网数据共享提供组织和经济的内驱动力
      类似于数据中台技术,消防信息化操作系统是通过数据技术,统一标准,数据确权的保障,形成大数据资产层,进而为用户提供高效的数据融合服务。融合后的数据,可以独有也可复用,不仅能降低应用软件重复建设协作的成本,也能通过消防物联网数据共享,为用户提供差异化的数据价值。应用软件在获得数据原料的同时也可以为正在生成的数据产品实时定价,实时交易,持续数据的应用和发展,大大活跃了数字经济。
      各类应用软件,可以通过公钥和私钥认证的方式,在SDOS3.1消防信息化操作系统的架构下,进行数据共享和访问,不同的私钥对应不同的接口。目前,消防信息化操作系统已经凝聚了行业近百个软件应用,涵盖政府评估、履职、监管、预案、舆情、指挥、装备、维保、巡查、监测、培训、物业等多种类型的政府和企业软件应用,并在吉林、河南、重庆、甘肃、云南等地区构建了试验基地,验证了物联网数据在管理和计量后的有序共享使用的商业逻辑,为数据价值的市场推广奠定了基础。
(3)消防应用软件可以有序融入建筑服务的其它空间
      消防应用软件作为建筑应用软件的一部分,往往是独立的,孤立的在运行,消防信息化操作系统,让消防应用软件可以有序的与其它系统的数据交互,大大提高了消防联动事件的处理效率,同时在日常的巡查管理中,也提高了连带工作效率,解决了消防设施因为使用次数的低频,常常被人们忽略的问题,通过融入其它系统的业务过程,让消防的日常维护服务,和其它机电系统维护实时关联,也提高了其它系统的安全运行系数。
三、消防应用软件的融合共享
      消防信息化操作系统,为应用软件用户和开发者用户提供入口,提供交互规则的指定,数据的权限规则界定等。接口开发主要负责数据的提供与数据的授权,并享受相关的收益,以促进接口的不断完善;应用开发,可以根据接口开发方提供的数据进行持续的应用开发,提升应用开发的市场有活力,开发的软件应用产品,可以供政府和企业用户使用。
      基于消防信息化操作系统的消防应用软件,通过专业化的分工,最大可能的减少了软件从数据层到应用层的“自产自销”,实现软件市场化开发与应用的市场化,让消防信息化从“自然经济”的状态下,转变到市场经济,实现数据经济的基本目标,从而促进整个行业的发展。为了达成这一目标,我们还制定了“数据公约”,创建了数据合伙人制度,一方面减少了应用软件的销售摩擦,同时也让应用软件与数据之间的关系有了基础的法律参考与商业落角点,让数据世界的经济秩序有章可寻。

图1 消防信息化操作系统的应用软件图

      消防信息化操作系统,实现行业资源一体化和软件接口标准化,通过块数据合伙形成数据共识,引入“334”销售规则,即软件产权方-销售方-售后服务方(软件产权方为软件所有权归属方;销售方为客户前期跟进至合同签订方;售后服务方为售后技术服务;售后服务方为商务售后服务和技术售后服务,各占售后服务方分成的50%,如商务和技术为同一方提供售后服务,则获得全部售后服务方分成),让数据商业交易标准化,平台运营和产品研发及销售方联合,共同销售、共同收益,目前消防信息化操作系统的已接入评估、履职、监管、执法、预案、舆情、应急指挥、维保监测、消防培训等多种类型的政府和企业应用软件,并已初见成果。SDOS3.1消防信息化操作系统以及基于SDOS3.1架构的消防维保等技术服务全流程规范化管理的数据共享平台、基于SDOS3.1架构的大数据作战记录分析系统项目都取得了消防信息化技术服务成果,并获得中国消防协会的科技创新奖,如图1所示。
四、结束语
     消防信息化操作系统的软件开发应用,创新了管理模式,提升了管理效率,促进了信息化与消防业务深度融合,为初步实现传统职能消防向现代智慧消防的转变,构建了立体化、全覆盖的社会火灾防控体系,打造了符合实战要求的现代消防提供了有力支撑。
(1)SDOS3.1消防信息化操作系统可以解决应用软件的数据共享功能问题
     系统能帮助打通软件与设备、软件与软件之间的关联,使有关设施、设备融入消防信息化操作系统的应用软件,真正让数据体现其灵活性、共享性和使用价值。
(2)SDOS3.1消防信息化操作系统可以解决数据管理和数据计量问题
      通过数据区块链建设,应用公私钥加密技术,明确了数据所有权和数据资产化应用基础,解决了数据计量和数据管理问题,减少了应用软件开发成本,活跃消防应用软件市场。
(3)SDOS3.1消防信息化操作系统可以为应用软件解决无限的发展空间
      随着消防信息化操作系统不断深入和发展,消防信息化操作系统应用于消防管理和灭火救援全过程,消防应用软件生态会越来越好,只要不断完善、不断创新,一定创造无限价值。


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