国外智慧消防建设的情况和发展思路
2021-11-22 09:45发布
杜莎莉
美国智慧消防建设的情况和发展思路
前言
2013年美国消防部门处理火灾警情48万起、2850人在火灾中遇难，超过1.4万人在火灾中受伤，造成直接经济损失达100亿美元，与此同时有3万消防员在火灾现场受伤。虽然信息物理系统（CPS）技术下的智慧消防还在发展阶段，但是可以预料的是这些重大的人员和财产损失可以通过智慧消防等技术手段进行控制。本文简要讨论美国在消防行业的智能化探索以及现阶段发展中遇到的问题，为我国，特别是武汉市建设智慧消防体系提供一些思路。
美国智慧消防建设的直接需求
1. 减少火灾引起的人员伤亡；
2. 提高消防官兵在火场的生存和救援能力；
3. 加强消防系统运行效率、提高警情预防和灭火救援能力；
4. 减少火灾引起的财产损失；
5. 减少火灾引起的社会功能瘫痪。
以上五个方面的需求是美国在建设智慧消防系统过程中重点考量的方面，所有的智能化技术的落地都围绕这些需求而展开。纵观国内外，对于物联网技术在消防领域的应用，无不例外地都只局限于某一块功能的开发（视频联网监控、家庭火灾报警系统、GPS定位系统、消防员专用智能装备等），而智慧消防的意义在于要将这些各自闭门造车的领域打通起来，通过CPS系统将各个方面的技术发展服务于一个终极目标—全面提升消防预警能力和救灾灭火效率。
延伸：美国在消防领域的智能化案例最早要追溯到2005年，北卡罗来纳洲的地方消防局为一家Wilson医院试安装了一套警情预报系统。技术人员将医院的平面图录入系统后，接入三种感知设备：烟雾探测器、温度探测器以及一氧化碳气体探测器。该系统可以为第一接警单位提供现场一些基本的信息，便于消防员的临场指挥。
图1 Wilson医院火情预警系统截图▲
直到2009年，德克萨斯州的佛里斯柯市当地政府投入大量的资金和社会资源建设了一套SAFER系统，该系统已经囊括了区域地图、防火线和消防栓位置。与此同时在细节信息上，系统同时也录入了该地区的建筑物的各项情况，包括房屋结构、建筑材料、建筑内外的视频图像、房屋功能、近期的维护情况和各自分区的联络人信息等。SAFER系统是当时第一个运用大数据思维进行的智慧消防探索，为后来的系统建设提供了实践素材。在2013年以前，美国纽约的消防日常巡检还是纸质化办公，尚未进行数字化改造，而之后的智慧城市建设方案逐步开始落实，已经有33万个建筑录入到电子化信息平台中并接受相关部门年检。
美国CPS的发展定位
如果说物联网技术是实现智慧消防的基础，那么信息物理系统（CPS）则是智慧消防的建设架构。CPS将物联网和大数据分析有机的融合在一起，并在多个领域已经有成熟的案例，例如智能电网、智能楼宇、智能家居等。美国总统科学技术顾问委员会作为美国最高权力者的直接汇报部门，将CPS的发展定位为国家经济发展的新引擎，并由美国国家科学基金会（NSF）出资投入科研经费。由美国国家标准与科学研究所为CPS的发展提供行业标准支持，美国前总统奥巴马在2013年发起的智慧美国计划（SAC）为CPS提供实践平台。
▲图2 工业革命带领人类社会完成了硬件的升级，而互联网时代则将人与人和物与物进行了互联。
美国建设智慧消防的技术条件
CPS在消防行业的运用很大程度上取决于所需包含的硬件和软件方面的技术发展情况，现阶段可以运用在消防行业的技术有如下：
• 自主研发的汽车和防爆功能已经能应对10%左右的汽车火灾；
• 救灾机器人可以自动识别消防栓，并能够将水管带入火场并与水泵连接；
• 消防服可以同步监测消防员的体征，并由一定的防火功能；
• 消防作战使用的可视化眼镜；
• 消防作战指挥使用的特制手机；
• 成熟的GPS定位系统；
• 大数据云平台；
• 智能建筑通讯协议（BACnet），针对智能建筑及控制系统的应用所设计的通信，可用 在暖通空调系统（HVAC，包括暖气、通风、空气调节）也可以用在照明控制、门禁系 统、火警侦测系统及其相关的设备。
• 智能家居的火灾报警系统；
• 紧急救援中网络管理局（FirstNet）打造了一个专供警察、消防员及救护员服务使用的 宽频网络。
通过以上条件，我们对比国内目前的技术条件可以发现，其实在构建CPS上，除了警务专用宽频之外，中国同步于美国甚至在某些方面要更具优势。而唯一存在“劣势”的专用宽频上，我国三大运营商也具备建设和运营条件。
美国智慧消防作战指挥的信息收集思路
信息的价值在于其准确性、完整性和可获取性，大量的信息之中也会有存在格式不同或在表现形式上难以归集到统一的平台等问题。同时针对不同火情，对于信息的需求也会不一样，但有四类信息源是一定具备的：社区信息源、建筑物情况信息源、建筑物内人员情况信息源、消防员及其设备情况信息源。
信息源
信息类型
信息载体
社区
即时路况、天气、警员数量、医院以及建筑物位置等
电脑辅助调度系统、社区建筑物分布信息、天气预报、交通路况平台、救护车定位、医院状况、社区设施情况、过往火灾记录和巡检报告
建筑物
建筑蓝图或平面图、建筑物内消防设施等
楼层及消防图、各类消防设施及定位、人员在楼内定位等
建筑物内人员
数量、年龄、健康状况等
消防员及消防装备
个人信息、携带设备信息等
呼叫机、安检门、可携带式呼吸机、消防人员定位
美国消防协会（NFA）列举了供作战指挥部门和辅助部门使用的信息：
需求单位及个人
信息种类
作战指挥官
l 实时的火情以及环境变化情况
l 救援队伍和灾民定位；
l 可供参考的标准化救援方案；
l 火灾原因分析报告；
l 风险提示；
l 城市设施控制系统；
l 现场视频图像；
l 动态的医疗条件等
区域安全负责人
同消防指挥官
救援组
l 现场人员情况；
l 各通道出口情况；
l 优先救援位置方案；
l 二次回火预警等
灭火组
l 水压情况：
l 灭过的区域情况；
l 电脑模型推测下的火情蔓延趋势；
l 灭火失败的候补计划；
l 撤退路线等
通风组
l 现有的通风口情况；
l 预估状态下的通风情况；
l 排风方案；
l 灾民逃生路线（不与之重叠）等；
美国智慧消防建设面临的挑战
智慧消防的建设涉及了设计、数据储存、数据交流、数据分析、信息集成以及数以万计的消防设施物联并网。其中最大的技术难点在于复杂的集成系统的设计和搭建需要规模适当，在保证数据信息充分的情况下，使系统的装载、计算、传输能够有效运行。美国消防协会针对目前的市场情况对三个难点进行了分析。
CPS的建设方决定了系统的功能、模块以及时间与空间的交互，目前还没有一家国际性或知名企业能够将系统实现跨区域、跨行业的合作联动，大多系统建设方只是在某个行业或者某个多带带区域具备一定的建设能力，目前只能依靠机构的力量并借助国家财政来进行相关的系统开发。
小结
目前我国与西方国家在智慧消防领域的探索处于相对同步的阶段，局部区域内都有有一些现行案例。而智慧消防涉及到信息化和消防两个专业领域的交叉配合，这对系统开发团队的技术和专业实力提出了很高的要求。随着2017年10月10日公安部《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》的下发，我国对于智慧消防的重视程度已经上升到国家层面，这不光是对地区消防管理单位的一次考验，也是对系统供应商的一次挑战。
转载来源：普天湖北智慧城市
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前言
2013年美国消防部门处理火灾警情48万起、2850人在火灾中遇难，超过1.4万人在火灾中受伤，造成直接经济损失达100亿美元，与此同时有3万消防员在火灾现场受伤。虽然信息物理系统（CPS）技术下的智慧消防还在发展阶段，但是可以预料的是这些重大的人员和财产损失可以通过智慧消防等技术手段进行控制。本文简要讨论美国在消防行业的智能化探索以及现阶段发展中遇到的问题，为我国，特别是武汉市建设智慧消防体系提供一些思路。
美国智慧消防建设的直接需求
1. 减少火灾引起的人员伤亡；
2. 提高消防官兵在火场的生存和救援能力；
3. 加强消防系统运行效率、提高警情预防和灭火救援能力；
4. 减少火灾引起的财产损失；
5. 减少火灾引起的社会功能瘫痪。
以上五个方面的需求是美国在建设智慧消防系统过程中重点考量的方面，所有的智能化技术的落地都围绕这些需求而展开。纵观国内外，对于物联网技术在消防领域的应用，无不例外地都只局限于某一块功能的开发（视频联网监控、家庭火灾报警系统、GPS定位系统、消防员专用智能装备等），而智慧消防的意义在于要将这些各自闭门造车的领域打通起来，通过CPS系统将各个方面的技术发展服务于一个终极目标—全面提升消防预警能力和救灾灭火效率。
延伸：美国在消防领域的智能化案例最早要追溯到2005年，北卡罗来纳洲的地方消防局为一家Wilson医院试安装了一套警情预报系统。技术人员将医院的平面图录入系统后，接入三种感知设备：烟雾探测器、温度探测器以及一氧化碳气体探测器。该系统可以为第一接警单位提供现场一些基本的信息，便于消防员的临场指挥。
图1 Wilson医院火情预警系统截图▲
直到2009年，德克萨斯州的佛里斯柯市当地政府投入大量的资金和社会资源建设了一套SAFER系统，该系统已经囊括了区域地图、防火线和消防栓位置。与此同时在细节信息上，系统同时也录入了该地区的建筑物的各项情况，包括房屋结构、建筑材料、建筑内外的视频图像、房屋功能、近期的维护情况和各自分区的联络人信息等。SAFER系统是当时第一个运用大数据思维进行的智慧消防探索，为后来的系统建设提供了实践素材。在2013年以前，美国纽约的消防日常巡检还是纸质化办公，尚未进行数字化改造，而之后的智慧城市建设方案逐步开始落实，已经有33万个建筑录入到电子化信息平台中并接受相关部门年检。
直到2009年，德克萨斯州的佛里斯柯市当地政府投入大量的资金和社会资源建设了一套SAFER系统，该系统已经囊括了区域地图、防火线和消防栓位置。与此同时在细节信息上，系统同时也录入了该地区的建筑物的各项情况，包括房屋结构、建筑材料、建筑内外的视频图像、房屋功能、近期的维护情况和各自分区的联络人信息等。SAFER系统是当时第一个运用大数据思维进行的智慧消防探索，为后来的系统建设提供了实践素材。在2013年以前，美国纽约的消防日常巡检还是纸质化办公，尚未进行数字化改造，而之后的智慧城市建设方案逐步开始落实，已经有33万个建筑录入到电子化信息平台中并接受相关部门年检。
美国CPS的发展定位
如果说物联网技术是实现智慧消防的基础，那么信息物理系统（CPS）则是智慧消防的建设架构。CPS将物联网和大数据分析有机的融合在一起，并在多个领域已经有成熟的案例，例如智能电网、智能楼宇、智能家居等。美国总统科学技术顾问委员会作为美国最高权力者的直接汇报部门，将CPS的发展定位为国家经济发展的新引擎，并由美国国家科学基金会（NSF）出资投入科研经费。由美国国家标准与科学研究所为CPS的发展提供行业标准支持，美国前总统奥巴马在2013年发起的智慧美国计划（SAC）为CPS提供实践平台。
▲图2 工业革命带领人类社会完成了硬件的升级，而互联网时代则将人与人和物与物进行了互联。
美国建设智慧消防的技术条件
CPS在消防行业的运用很大程度上取决于所需包含的硬件和软件方面的技术发展情况，现阶段可以运用在消防行业的技术有如下：
• 自主研发的汽车和防爆功能已经能应对10%左右的汽车火灾；
• 救灾机器人可以自动识别消防栓，并能够将水管带入火场并与水泵连接；
• 消防服可以同步监测消防员的体征，并由一定的防火功能；
• 消防作战使用的可视化眼镜；
• 消防作战指挥使用的特制手机；
• 成熟的GPS定位系统；
• 大数据云平台；
• 智能建筑通讯协议（BACnet），针对智能建筑及控制系统的应用所设计的通信，可用 在暖通空调系统（HVAC，包括暖气、通风、空气调节）也可以用在照明控制、门禁系 统、火警侦测系统及其相关的设备。
• 智能家居的火灾报警系统；
• 紧急救援中网络管理局（FirstNet）打造了一个专供警察、消防员及救护员服务使用的 宽频网络。
通过以上条件，我们对比国内目前的技术条件可以发现，其实在构建CPS上，除了警务专用宽频之外，中国同步于美国甚至在某些方面要更具优势。而唯一存在“劣势”的专用宽频上，我国三大运营商也具备建设和运营条件。
美国智慧消防作战指挥的信息收集思路
信息的价值在于其准确性、完整性和可获取性，大量的信息之中也会有存在格式不同或在表现形式上难以归集到统一的平台等问题。同时针对不同火情，对于信息的需求也会不一样，但有四类信息源是一定具备的：社区信息源、建筑物情况信息源、建筑物内人员情况信息源、消防员及其设备情况信息源。
信息源
信息类型
信息载体
社区
即时路况、天气、警员数量、医院以及建筑物位置等
电脑辅助调度系统、社区建筑物分布信息、天气预报、交通路况平台、救护车定位、医院状况、社区设施情况、过往火灾记录和巡检报告
建筑物
建筑蓝图或平面图、建筑物内消防设施等
楼层及消防图、各类消防设施及定位、人员在楼内定位等
建筑物内人员
数量、年龄、健康状况等
消防员及消防装备
个人信息、携带设备信息等
呼叫机、安检门、可携带式呼吸机、消防人员定位
美国消防协会（NFA）列举了供作战指挥部门和辅助部门使用的信息：
需求单位及个人
信息种类
作战指挥官
l 实时的火情以及环境变化情况
l 救援队伍和灾民定位；
l 可供参考的标准化救援方案；
l 火灾原因分析报告；
l 风险提示；
l 城市设施控制系统；
l 现场视频图像；
l 动态的医疗条件等
区域安全负责人
同消防指挥官
救援组
l 现场人员情况；
l 各通道出口情况；
l 优先救援位置方案；
l 二次回火预警等
灭火组
l 水压情况：
l 灭过的区域情况；
l 电脑模型推测下的火情蔓延趋势；
l 灭火失败的候补计划；
l 撤退路线等
通风组
l 现有的通风口情况；
l 预估状态下的通风情况；
l 排风方案；
l 灾民逃生路线（不与之重叠）等；
美国智慧消防建设面临的挑战
智慧消防的建设涉及了设计、数据储存、数据交流、数据分析、信息集成以及数以万计的消防设施物联并网。其中最大的技术难点在于复杂的集成系统的设计和搭建需要规模适当，在保证数据信息充分的情况下，使系统的装载、计算、传输能够有效运行。美国消防协会针对目前的市场情况对三个难点进行了分析。
CPS的建设方决定了系统的功能、模块以及时间与空间的交互，目前还没有一家国际性或知名企业能够将系统实现跨区域、跨行业的合作联动，大多系统建设方只是在某个行业或者某个多带带区域具备一定的建设能力，目前只能依靠机构的力量并借助国家财政来进行相关的系统开发。
小结
目前我国与西方国家在智慧消防领域的探索处于相对同步的阶段，局部区域内都有有一些现行案例。而智慧消防涉及到信息化和消防两个专业领域的交叉配合，这对系统开发团队的技术和专业实力提出了很高的要求。随着2017年10月10日公安部《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》的下发，我国对于智慧消防的重视程度已经上升到国家层面，这不光是对地区消防管理单位的一次考验，也是对系统供应商的一次挑战。
转载来源：普天湖北智慧城市
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