智能一体式消火栓管理平台-城市智能消防栓监控系统解决方案

　　前言

　　近年来，随着社会经济的快速发展，城市建设的步伐不断加快，消防工作也凸显重要，然而消防设施的信息化建设却趋于落后;传统的管理方式无法及时了解现场信息，比如消防设施被破坏、救火现场无法及时有效地找到消防水源、消防通道被堵塞等原因，延误了最佳扑救时间，致损失扩大。

　　在消防队装备的消防车中，因自身运载水量有限，在灭火时往往需要寻找水源，这时，消防栓就发挥出巨大的供水功能。然而现实生活中，由于一些单位和个人的消防安全意识淡薄，消防栓被损坏的情况非常普遍，一旦发生火灾，这些消防栓将无法发挥其应有的作用。对人民群众的生命财产安全构成严重威胁。

　　随着城市规模的不断扩大，消防栓的安装范围也在不断扩展，对于消防单位而言，对消防栓进行全面的、实时的监控管理成为一种迫切的要求。

　　一、现存问题及发展趋势

      1、消防栓管理现状

　　▲ 人工巡查：人员素质良莠不齐，处理问题专业度不够，人工巡查耗时费力;

　　▲ 信息孤岛：消防信息无法共享，信息传输方式单一，不透明;

　　▲ 统计误差：手工记录、纸质存档，消防设施完好率无法统计，存在大量误差;

　　▲ 检查盲区：消防管网、消火栓水压资料陈旧，无法动态监控;

　　▲ 监管缺陷：大检查时“临时抱佛脚”消防部门监管难上加难;

　　▲ 交接模糊：口头通知，物业与维修单位交接模糊，人员绩效不明确;

　　▲ 运维滞后：运维人员工作机制完全处于盲目和被动状态，无法及时进行维护;

　　▲ 警情模糊：数据真实性无法保证，预警方式单一;

　　▲ 违规用水：消火栓被一些违章用水单位、个人肆意使用，浪费水资源，并导致部分消火栓无法正常使用;

　　2、消防栓管理发展趋势

　　近年来，物联网技术在现代社会的方方面面都得到了广泛的应用，物联网技术将传统的物理设施与高速发展的互联网络进行联网，使一些传统的工作方式发生了质的改变。新的基于物联网技术的城市智能消防栓监控系统，利用该系统，管理者通过统一的管理界面就可以对整个区域内分布的消防栓进行检查。这一过程完全实现了实时性与智能化，对于提高消防系统的行动效率，消除城市安全隐患具有重大现实意义。

　　工作流程对比示意图

　　消防物联网是利用传感器技术、互联网通信技术和数据库技术实时采集建筑物内、外消防系统管网水压、水池水位、水泵控制器状态以及阀门状态等信息，通过有线或无线通信方式传送到消防物联网监控中心，中心对所监测的各个部位的数据进行实时监控，及时发现系统发生故障或报警的原因，提出系统维护的建设性方案。

　　二、城市智能消防栓系统概况

     1、系统组成

　　智能消防栓监控系统采用服务器-终端模式进行设计。具体由信息管理模块，通信处理模块、信息采集模块，控制模块四部分组成。信息管理模块属于服务器，通信处理模块、信息采集模块、控制模块属于终端。

　　信息管理模块位于整个系统的最上层，主要负责对整个系统中收集到的各个模块的数据进行处理。通信处理模块，负责系统中采集到数据的收发工作。将数据压缩打包后，利用无线通讯网络，通用互联网等途径完成数据在终端与服务器之间的传递。信息采集模块，负责对消防栓的实时信息进行采集，它主要由各种状态传感器与采集电路组成。控制模块则对采集模块与通信处理模块进行总控与管理。

　　智能消防栓系统组网图示

　　2、系统架构

　　智能消防栓监控系统采用物联网技术、无线通讯技术、GPS 技术、数据库等技术，监测消防栓状态、地理位置、用水情况、水压信息、安全信息等，运用系统软件对消防栓的信息进行处理、分类、统计和分析，从而达到日常消防栓全面管理和战时合理规划，使用每个可利用消防栓，充分发挥救灾现场的有限兵力。

　　智能消防栓监控信息系统通过在消防栓上安装各种监测器，对目标进行监控和数据收集，并通过无线通讯系统进行实时数据传输，将数据提供给监控系统中心进行存储、分析、查询、检索，供用户划分权限进行有效管理。

　　运用数据库系统和 GIS 技术将消火栓分布情况、消火栓基本信息、各种监控信息集成在一个平台上供用户查询和使用。

　　智能消防栓监控系统架构图

　　3、系统原理

　　消防栓监控器系统构架由消火栓监控器、消防栓监控管理系统软件两部分构成，消防栓监控器安装在市政消火栓上，消防栓监控管理系统软件应用于监控机房，将各种监测数据进行记录、分析、统计形成各类报表、电子地图等。

　　消防栓传感器实物图

　　如图所示：

　　A——智能盖帽，包括消火栓监控器平台、用水监测模块、定位模块、撞倒报警模块;

　　B——管网水压监测器;

　　C——消防栓阀门监测器;

　　A、B 和 A、C 之间通过短距无线通讯实现数据交换，由 A 收集处理后，通过LPWAN或GSM\3G\4G网络发送到监控中心。当用水、撞倒、水压超限等报警触发时，可以通过短信将信息发送到监控中心，由监控中心将报警信息显示或者发送到指定人员手机。

　　智能消防栓 APP，分为安卓和苹果IOS两个平台，主要用于消防栓的基本信息输入和消防栓巡检记录等功能，基本信息如消火栓编号、品牌、型号、安装日期、安装地点等，消防栓巡检记录为现场巡检记录，消防栓损坏情况，现场违章处理等。数据信息通过手机和系统账号实现数据更新和下载。

　　智能消防栓 APP 具有导航和放样功能，客户可以输入目标消火栓经纬度，由 APP 地图指引到目标地点。

　　三、智慧消防栓业务应用

　　智慧消防系统以多层级管理、分布式部署、数据集中存储为主要特点，强调以监控为核心，建设防控结合、以防为主的自上而下的一体化城市消防监控管理体系。

　　系统实时接收、显示、处理联网单位的报警信息和消防设施的运行状态信息，通过远程终端查询，使用户单位、服务商、消防主管单位及时掌握和处理现场警情。

　　消防管理部门随时在线获得准确实时的被控单位各类消防管理数据，有效做好消防监督管理工作，提升消防执法效率，实现消防管理工作信息化、现代化。

　　智能消防栓业务应用图示

　　四、智能消防栓应用介绍

      1、水压监测

　　一般城市市政消防管网的水压在 0.25-0.35MPa，离泵站近的水压值较高，未端水压较低，也就意味着每个消火栓的出水口压力也不尽相同，通过对消防栓附近管网安装测压点进行水压监测，了解整体消防管网的水压情况。

　　管网水压监测器，可以根据客户需求，设定最低水压报警值和最高水压报警值，使得用户实时掌握管网水压情况。

　　方案设定，管网水压监测器采取平时待机，每隔 1 小时启动一次采集水压值，如果在设定范围值内，通过短距无线通信发送到智能盖帽，由智能盖帽将数值存储，在每天晚上 12 点定时发送到后台服务器;当采集的水压值超过设定范围时，水压监测器将水压值实时发送到智能盖帽，并由智能盖帽实时将报警值发送到后台服务器，由后台服务器及时对相关人员进行短信、地图闪烁等手段进行提示。

　　水压监测组件有 2 种安装方式，一种使用法兰式水压监测器，法兰厚度在30mm 左右，安装时，只需要把原有消火栓移动 30mm 即可实现安装;一种是打孔式，通过在原有管道上的打孔技术，将传感器探头伸入管道内，即可实现安装。

　　相对于智能盖帽，水压监测组件整体安装与贴近管网部位，位于地下，所以体积要求不严格，可以选用大容量电池，理论使用时间 5 年。由于设备埋于地下，防水等级较高，因此建议由专业人员更换。

　　智能消防栓水压监测图示

　　2、水量监测

　　当消防栓被打开时，用水监测模块开始工作，记录消火栓打开的时间和关闭时间，并将信息通过消火栓监控器平台发送至监控机房进行记录，并将用水信息以手机短信方式发送于执法人员手机(手持机)上，以便于巡查小组进行及时制止和处理。

　　智能消防栓盖帽，外形设计基本按原消火栓盖帽，所以只需要更换原消防栓盖帽，即可完成安装。

　　智能消防栓水量监测图示

　　3、消防栓撞到监控

　　当消防栓被撞击甚至撞倒时，撞倒报警模块开始工作，将报警信息、地理信息、时间信息等通过消火栓监控器平台发至监测机房，方便抢修人员第一时间发现现情况，并及时赶到现场进行处理。

　　主要通过角度传感器实现撞倒监测，设定指标为倾斜角度大于30度进行报警。

　　撞倒报警功能，集成在智能消防栓盖帽中，所以只需要更换消防栓盖帽，即可完成安装。

　　智能消防栓防撞监控图示

　　4、漏水监测

　　当消防栓附件管网出现破损并发生漏水时，漏水监测器将信息通过消防栓监控器平台发送至监控机房进行记录，并提醒相关人员。

　　5、消防栓阀门监控

　　当消防栓阀门被关闭时，关闭信息通过消火栓监控器平台发送至监控机房，并提示阀门被关闭。

　　五、智能消防栓查询系统

　　提供区域内的消防栓情况查询，设备故障状态查询等。

　　1、GIS系统

　　▲ 消防栓分布;

　　▲ 报警联动闪亮，包括撞倒报警、漏水报警、用水报警、消火栓阀门关闭报警等;

　　▲ 消防栓信息显示及操作，包括消火栓基本情况及水压信息等。

　　智能消防栓分布示意图

　　2、智能消防栓用水数据统计、分析

　　对消防栓产生的用水数据进行统计、分析，了解该区域的整个用水分布情况，对违章用水处理提供依据。

　　城市的智能消防栓系统对于城市的基础设施升级，提高消防栓管理及维护有着重要的现实意义，现有的消防栓主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火。智能消火栓的产生给这一过程提供了更加便捷安全的保障。