智慧消防-智慧用电-力安科技
北京通州区智慧消防综合管理平台-智慧消防管理平台
一、 背景
2016年12月5日中华人民共和国公安部公消【2016】370号文件《关于将消防工作纳入“智慧城市”建设推进创新社会消防管理的通知》明确要求各省、自治区、直辖市公安消防总队要抓住机遇纳入“智慧城市”建设内容，为消防工作提出了要求和指明了方向。
2017年10月10日中华人民共和国公安部公消【2017】297号文件《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》中明确提出把建设城市物联网消防远程监控系统作为消防信息化建设的重点任务。要求在直辖市、省会市、首府市以及计划单列市基本建成的基础上，逐步向有条件的城市推开物联网消防远程监控系统，2018年底地级以上城市建成并投入使用。目前已建成系统的城市，2017年底70%以上的火灾高危单位和设有自动消防设施的高层建筑接入系统，2018年底全部接入。新建系统的城市，2018上半年30%以上的火灾高危单位和设有自动消防设施的高层建筑接入系统，2018年底全部接入。
《北京市通州区人民政府办公室关于进一步加强消防安全工作的实施意见》通政办发（2018）34号文中指出：需要深入贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想，牢固树立安全发展理念，严格按照市、区两级部署要求，着力构建“高于全市、严于平时、没有一般”的副中心消防工作管理体系，通州作为北京城市副中心所在，消防工作是重中之重。
城市建设规模朝着现代化、大型化和多功能化方向发展的同时，所产生的的城市消防安全管理、公众消防安全服务，以及消防安全保证能力等方面问题日益突出，城市消防安全形势严峻。而在消防安全保卫工作中，传统的消防管理服务方式存在一系列的消防难题待解决，主要表现在：
1.社会单位消防设施完好运行率低，不能及时发现，保证消防设施的完好率；
2.人员缺岗，脱岗严重，巡检走过程，缺乏有效监督，为消防事故留下隐患；
3.消防设备故障、误报率高，消耗宝贵消防资源；
4.消防信息化程度较低，消防数据孤岛化，使各级领导难以在辖区范围内对消防工作做到“统揽全局，心中有数”导致工作被动；
5.城乡结合部、老旧小区及九小场所消防设施薄弱，留下重大消防安全隐患，使用新型技术实现消防报警全覆盖，从而实现消防薄弱环节的早期最 佳时间抢救，切实降低消防风险；
6.公共消防设施缺乏有效举措确保完善，在抢险时往往导致被动，需要引入新的物联网技术加以实时监测，如市政消防栓水压监测、城市消防水水鹤水泵监测等；
7.消防大数据分析及消防资源智能化配置有待挖掘；
8.城市经济蓬勃发展，消防防火业务工作日趋繁重，相关防火档案在数量和要求上都有了显著的提高，但是目前防火检查档案还普遍存在纸质化情况，信息化数字化程度较低，严重制约了防火业务工作的效率。
三、项目需求
建立通州区智慧消防管理中心，可实时接收并显示辖区内各消防安全重点单位建筑火灾自动报警、消防水灭火系统、智能视频监测等物联网监测数据，各消防安全重点单位消防安全管理信息，九小场所火灾报警信息，城市公共消防栓实时监测数据信息，辖区内消防救援量数据信息，防火检查数字化档案管理数据信息。
在建筑现有消防系统设施设备、单位消防管理的基础上，采用信息化手段明确规范单位日常消防管理，采集整合建筑内各消防系统数据并深度挖掘，形成现代化的火灾动态监测预警管理模式；明确建筑权属单位、物业运营机构、维保检测机构、数据分析及处理机构、政府消防监管部门等在消防管理中的责任分工；建立统一的全天候监测管理体系，动态监控、立体呈现建筑消防安全状态，实现防火精准化，预警实时化，处置救援快速化，管理信息化。
根据目前通州区的火灾防控现状，项目建设需求包括：前端各消防系统的数据采集、智慧消防综合管理平台的设计与开发、显示终端设备的安装及相关工程建设（可视化显示终端）。其中：
（1）前端各消防系统数据采集
对消防重点单位建筑范围内的火灾自动报警、消防水灭火系统的水压、消防水池液位、可燃气体泄漏报警主机等信息，城市公共消防栓，消防救援车辆、设备物资等信息进行上线接入，城市公共通过安装数据采集装置建立火灾动态监测预警的前端感知层。
（2）火灾动态监测预警平台的设计与开发
包括两个方面：电脑监控端平台的设计与开发、移动终端平台的设计与开发。
智慧消防综合管理平台通过数据共享获得各消防系统的实时数据、各建筑安全管理的数据，出现报警或异常向用户发送报警、异常警告信息和处置方案。对已经发生的火情，系统分析对周边的影响，提供网页3D可视化的灭火救援力量与设备分布，提供合适的应急预案。通过系统规范单位的管理，对消防维保、消防巡查、消防培训等任务进行在线管理，自动记录管理过程，并通过数据挖掘分析技术，对多种因素进行分析，并进行综合预警。
移动终端为用户提供了方便的使用工具。用户可通过移动终端随时随地监控建筑各消防系统的状态，消防巡检人员还可通过移动终端进行现场巡检作业，出现隐患、隐患整改现场及时拍照录入系统，规范消防管理工作；还可以通过手机查看消防救援力量的分布与统计，做到状态实时更新、实时掌握。
建设通州消防救援支队防火检查数字化档案管理系统，提升防火业务信息化程度，提高消防防火业务工作效率，成为紧急而迫切的需求。
各级权限设置：
通州消防救援支队智慧消防管理中心，可实时监督已接入平台的消防重点单位建筑的消防安全状态，辖区内各救援力量的分布及实时状态。
消防安全重点单位消防安全责任人、安全管理人员、巡检人员、工程维修人员、消防维保人员等负责消防重点单位的消防巡检、设备维修维保，日常检查等安全工作。
2.2功能需求
1、消防安全重点单位火灾自动报警系统数据挖掘
（1）报警统计分析。图表形象展示火灾报警总次数、火警次数、误报次数、真实火警次数、单位测试火警次数；
（2）对火灾报警响应率、平均响应时间进行分析；
（3）报警设备完好率总体分析。图表展示正常设备数量、故障设备数量；展示未检修设备数量、设备故障平均维修时间进行分析；
（4）通过数据挖掘，分析提出减少设备故障报警、误报的措施，自动推送消防管理人员、消防维保人员处理。
2、消防安全重点单位消防水灭火系统监测数据挖掘
（1）消防水系统设备监测。图表分别展示消防水系统监测设备异常总数。
（2）各系统设备故障维修时间。图表展示各物联网设备故障维修平均时间。
（3）通过对消防水灭火系统监测数据挖掘，分析查找管道无水、关闭阀门、管道漏水等问题原因，自动推送处理措施给消防维保人员、消防管理人处理。
3、消防安全重点单位视频监测数据挖掘
（1）视频火情监测数据。图表形象展示图像火情监测事件、设备等。
（2）图表形象化展示消控室人员在岗监控状态，预警事件等。
4、消防安全重点单位安全管理数据挖掘
（1）日常消防安全巡查。图表化自动展示各单位当月消防巡查完成的进度、数量等数据。
对消防巡查发现隐患数据进行挖掘，提出加强消防管理，减少隐患产生的解决办法。
（2）消防设施维保。图表化自动展示当月、全年消防设施维保完成的进度、数量等数据。
对消防维保发现的消防设施设备问题数据进行挖掘，提出加强管理，减少故障，保障消防设施设备处于正常运行的措施。
（3）火灾隐患管理。图表化自动展示当月、全年消防安全隐患录入数量，整改完成数量等数据。
对隐患数据进行挖掘，分析反复出现的隐患原因，提出消除隐患的措施。
（4）消防安全培训。图表化自动展示各岗位人员消防安全培训情况、培训考核情况等数据。
平台统计分析教育培训数据，适时显示参加培训人数、考试合格人数、未培训或者考试不合格人数及分布，并推送有关消防管理人员。
5、消防安全重点单位安全月报
基于数据统计分析，系统每月1日自动生成上月安全月报并推送给消防安全重点单位安全责任人、管理人、各部门负责人。
通州区智慧消防管理中心安全月报。系统每月1日自动生成本平台内所有监控消防安全重点单位的综合安全月报，并推送给政府相关部门。
6、消防安全重点单位火灾风险动态分析
在平台已获取数据的基础上，包括但不限于建筑防火、消防控制室、消防设施完好性、消防巡检、动火管理、火灾隐患数量及整改及时性、消防维保、消防教育培训、微型消防站、是否发生过火情及火情影响等信息，建立火灾风险分析模型，以数据反映建筑物的火灾风险情况。
7、城市公共消防栓监测数据分析
图表化展示城市公共消防栓的分布、实时水压数据，管网直径等数据。
8、消防救援力量管理数据分析
图表化展示辖区消防救援力量的分布、实时状态感知等，包括车辆、人员、装备、物资、兼职消防救援组织、微型消防站。
9、数据共享
智慧消防综合管理平台建筑安全状况动态分析模块与“双随机一公开”业务系统进行数据共享，动态分析结果数据产生价值，为消防监督检查执法提供数据支撑。
2.3三维模型建模需求
1、消防行业建筑物三维模型的设计和制作，应当遵循传统的三维模型设计规则：
（1）没有四边形以上的多边形；
（2）四边形为主，在需要的地方辅以三角形；
（3）按照真实比例创建，尺度把握准确；
（4）不允许共面(不同材质的墙交接容易共面)；
（5）交接要严丝合缝，对齐；
（6）材质清楚(用汉字),无漏附材质的物体；
（7）杜绝错建,漏建；
（8）所有物体的坐标信息必须保留(即相对位置)，消防设备点与实际地理位置对应，能够准确的在三维模型上显示和交互；
（9）物体及组的坐标轴位于水平面中心或底部，最外层组归世界坐标原点；
（10）所有物体及组的坐标轴向改为Y轴朝上，Z轴朝向世界坐标的Y轴方向；
（11）法线方向设置正确，不能出现黑面、破面、缺面等现象。
2、光滑组（顶点法线）：
（1）根据效果设置合理光滑组。
（2）不能出现棱边，黑边等现象。
3、模型制作过程中应遵循的要求：
为了实现在有限的计算机硬件资源环境中流畅的运行三维智慧消防系统，并能清楚地展现必要的空间数据，在制作消防行业建筑物三维模型时应遵循以下要求：
（1）执行统一的模型类名命名规则；
（2）遵循规范的模型制作标准；
（3）遵循一致的贴图和材质使用规则。
（4）模型不应有漏缝、共面和废点现象；
（5）逻辑上作为一个物体的模型要合并，最 大限度减少最终模型数量；
（6）使用镜像的物体要进行处理，以便顺利导出二进制文件；
（7）两个叠在一起的面之间应有距离，避免面朝向一致时出现撕面现象；
（8）一个渲染单元（一个材质范围内）应控制在1000个三角面以下，一个模型应控制在3000个三角面以下；
（9）一个局部场景（场景里摄影机能直接看到的）的模型数量应控制在2000个以内；
（10）应当约定公用贴图材质库，在模型制作工作中优先选用公用库中的贴图。
4、遵循一致的贴图和材质使用规则：
（1）允许使用的图片格式：jpg/tga/bmp/dds;
（2）通用贴图库的的图片尾部有.Lib标记，贴图的名字不能使用中文；
（3）贴图尺寸必须为2的n次方，通常取128*128,256*256,512*512,最 大为1024*1024,如超过此数须单独递交申请；
（4）使用Alpha的贴图，不能因为节省贴图数量，和其他贴图合并；
（5）模型贴图显示美观，不能变形，对模型进行合理展UV。
5、尺寸单位应遵循的设计规则：
消防应用中的三维建筑模型多与现实世间相对应，应使用现实世界的尺寸单位，以“米”作为三维建筑模型的单位尺寸。
6、坐标系应遵循的设计规则：
（1）城市区域地形模型：空间参照系必须与该区域基础测绘所用平面坐标系统和高程基准相一致，城市地形必须釆用统一的平面坐标系统和高程基准，并与国家平面坐标系统和高程基准建立联系。
（2）城市外区域精 确模型：因为最终导出使用的是以数据包的形式，在数据包中有场景的经炜度坐标，所以制作时，要以制作软件的世界坐标系中心为基点定位，导出的数据包是以制作软件的世界坐标系中心为基点，将整体场景定位到应用环境中。
（3）场景物体：物体轴心点应在物体底方，轴心点的选择要便于把物体摆在地面或者墙面上。同时，要选择方便与现实世界坐标进行换算的点作为轴心点。场景模型中路面、绿化片、地面、河流湖泊、山体 、建筑要符合实际。
7、其他设计规则：
（1）主体：按照实际尺寸、形状、材质进行真实还原。建筑的布局，无漏建、错建。建筑整体布线均匀、标准，要保证建筑基本外形的情况下面数越少越好。
（2）周边道路、建筑、市政消火栓建模：场景布置以主体建筑正面为场景正方向。主体建筑周围300米范围内，制作简模再摆放场景，场景要和实际一致，建筑根据外观形状挤出大型，高度要和实际相符（参照实际拍摄的周边环境照片和地图街景及E都市三维场景）。300米以外的场景，建筑周边，主干道，水系。
2.3三维模型应用需求
1、建筑物三维场景搭建和模型渲染需要按照以下要求：
（1）场景搭建：即显示3D空间内物体的容器，例如一个箱子是一个3D场景；
· 网页3D webgl使用笛卡尔坐标系（宽度、高度和深度），也可以指定使用其它坐标系统。
· 在网页3D webgl中，应以屏幕的中心点为原点。
· 应以第三个坐标轴即Z轴，表示场景的深度。
· 在网页3D webgl的中应以左手法则来辅助记忆三个轴的正方向，伸出左手，食指伸直保持水平，中指垂直向下，拇指指向自己，其余手指收起，食指所指方向即x轴的正方向，中指所指方向即y轴正方向，拇指所指的方向即z轴的正方向。
（3）应正确应用投影：
屏幕上所看到的三维空间，并非是一个真实3D空间，而是用数学算法将模拟的三维空间投射到屏幕上的二维图像。投影是将模拟的三维空间内的物体映射到屏幕上生成一个二维图像的过程。投影分为正交投影和透视投影，这就是摄像机的实现。
（4）应创建摄像机：
· 在网页3D webgl框架three.js中应使用两种方式：正交摄像机和透视摄像机。
· 正交摄像机的视野范围如一个正方体，正方体内的物体沿着正方体的边缘投影到每个侧面的物体大小都与立方体内的物体大小相同，所以使用正交摄像机投影到屏幕的画面是无法分辨物体的远近的，这种摄像机多用于在3D空间绘制2D图形。
· 透视摄像机就如一个顶部被削平的金字塔，金字塔顶部被削平的面可以理解为屏幕，在金字塔内的物体沿着金字塔纵方向进行投影，并投射到顶部，假设有两个大小形状完全相同的物体分别位于金子塔内的不同高度，它们投影到顶部的影子的大小就会不同，这就是透视相机的。使用透视摄像机可以在平面内很容易分辨出3D空间内物体的远近。
（5）应执行3D模型渲染：
渲染是执行代码在屏幕上绘制图形的过程。渲染是实时执行的。
（6）应明确点与向量：
点是由三个值组成，x、y和z，每个点可以表示3D空间的一个唯 一位置，每个点也可表示一个向量，即三维向量，向量可以理解为指向场景中心的一个线段。
（7）应正确使用网格模型：
3D空间内任何形状的物体都称之为模型，无论是立体模型还是平面模型都由至少三个顶点组成，将这些顶点用线连接起来就组成了模型。
（8）模型的纹理贴图以及材质加载：
· 纹理就是一个平面化的图形，它应是纯色填充的也可以是使用位图填充的。
· 材质就是使用纹理构建的一种代码环境中的对象，将材质对象应用到模型网格上，使其更加逼真形象，达到预期设想的效果。
2、建筑物三维场景与GIS结合设计规则：
使用网页3D webgl与GIS相结合，实现三维可视化搜索、定位、规划路线的功能展示。
2.3数据需求
数据采集指标和性能指标：
火灾自动报警系统：出现火警时，立即上传，无报警的情况下每分钟上报一次心跳包；
消防水压、水位监测设备：设备十分钟自动采集1次数据，如有变化或异常立即上传到平台，如数据都正常则6小时统一上传至平台；
智慧消防综合管理平台对消防重点单位的消防安全动态分析模块与“双随机一公开”消防监管信息化系统进行数据共享，平台安全动态分析结果为消防监督检查提供可靠的数据支撑。
2.4性能需求
设备接入：至少支持1万台以上的物联网设备接入，数据包收发支持1000QPS以上，从设备上发数据到数据入库延迟小于5S
用户数量：至少支持10万以上的注册用户；支持1000以上的用户同时在线；90%以上的接口响应时间小于2秒。
2.5安全需求
符合通州区政务云整体安全管理需求。
对接PKI/PMI系统，使用统一、标准的用户信息，实现基于数字证书和终端用户的身份认证和访问控制。对通过服务请求方（对接系统）接入的，要通过服务请求方（对接系统）与服务提供方的双方握手协议建立安全认证机制。对直接访问的终端用户，建立统一的标准化授权机制，实现基于功能模块、数据表、数据项、服务接口等不同颗粒、不同维度的应用授权，严格限定终端用户和对接系统访问资源的范围。
通过数据权限管理，控制管理使用者对系统数据的访问范围及对访问数据的处理能力，根据“业务逻辑”的独特权限需求，灵活的进行数据权限的封装，按角色按部门进行数据权限的赋权、裁权等操作。
通过日志审计管理，集中采集系统中的系统安全事件、用户访问记录、系统运行日志、系统运行状态等各类信息，经过规范化、过滤、归并和警告分析等处理后，以统一格式的日志形式进行集中存储和管理，结合日志统计汇总及关联分析功能，实现对信息系统日志的全面审计。
四、建设范围
智慧消防综合管理平台及应用示范建设，选取5个消防安全重点单位、100套城市公共消防栓、5个消防中队车辆、装备进行数据采集，保证数据实时上传、动态显示。单个重点单位建筑面积在1.5万平方米范围内。
