2. 智慧消防的定義與特征

2.1. 智慧消防的定義

    當前“智慧消防”還是一個理念，國家在法律層面上還沒有明確“智慧消防”的具體定義和標準 [2] ，各專家學者對智慧消防的定義也不同。傅永財認為 [3] 智慧消防是借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代技術，立足于消防的職能需求，從獲取的信息中分析研判，以實現(xiàn)防火安全智能評估和滅火救援智能決策；丁祥郭 [4] 對數(shù)字消防和智慧消防做了比較，他認為前者重點在于信息的采集與傳輸，后者更注重是信息的綜合分析和輔助決策等；金輝 [5] 從知識創(chuàng)新應用的角度指出，智慧消防不單是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術的應用，更重要的是通過知識理論的創(chuàng)新應用，推進消防事業(yè)創(chuàng)新的一種方法。究其實質，智慧消防就是綜合運用各種先進的信息化技術，采集、傳輸、挖掘、分析海量的消防數(shù)據(jù)，實現(xiàn)消防管理服務和滅火救援智能化。

2.2. 智慧消防的特征

    信息全面感知：智慧消防建設的基礎是建立集中式的消防大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，利用各類智能傳感器、地理信息系統(tǒng)和各種智能終端設備，獲取各類消防信息，實現(xiàn)對城市各區(qū)域消防數(shù)據(jù)的實時感知和處理，進而實現(xiàn)全局化監(jiān)測和全時空管理。

    系統(tǒng)互聯(lián)共享：智慧消防不能只靠感知，還需要實現(xiàn)信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。運用物聯(lián)網(wǎng)和云計算平臺對消防多源異構數(shù)據(jù)進行整合，同時要打破相關部門的信息資源保護壁壘，形成統(tǒng)一的資源體系，搭建成智慧消防的信息基礎平臺，實現(xiàn)信息共享。

    服務智能可靠：智慧消防能夠匯總所感知到的海量數(shù)據(jù)，但真正體現(xiàn)出“智慧”的是對海量信息進行不同深度處理、分析和挖掘的能力，根據(jù)不同部門和用戶的需求，提供不同層次的智能化服務。

3. 國內外智慧消防的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1. 國外發(fā)展現(xiàn)狀

    國外有關智慧消防的研究，以美國最具代表性。智慧消防的研究起源于2012年，是由美國標準技術研究院(NIST)提出，將信息物理系統(tǒng)(CPS)應用在消防裝備和滅火器材領域 [6] 。2013年美國消防研究基金會研制了智慧消防發(fā)展規(guī)劃圖，同時明確了智慧消防建設將要面對的研究難點和技術問題，并將智慧消防作為未來的重點項目進行研究 [6] 。

    國外智慧消防建設成效顯著，2013年美國Math Works公司創(chuàng)建開發(fā)了智能應急響應系統(tǒng)(smart emergency response system (SERS))，旨在發(fā)生災難時為幸存者和救援人員提供周邊地理環(huán)境等信息，以實現(xiàn)快速定位和救助 [7] ；美國谷歌公司研發(fā)的谷歌眼鏡，可以內置加載建筑物地圖，幫助消防員快速穿過濃煙火場；瑞典皇家理工學院研制了數(shù)字定位消防鞋，其設計系統(tǒng)安裝了先進傳感器、無線模塊和處理器，數(shù)據(jù)能反映消防員和被困人員的準確信息，對消防員進行遠程操控。

3.2. 國內發(fā)展現(xiàn)狀

    國內智慧消防起步比國外稍晚幾年，2012年出臺了《武警消防部隊“十二五”信息化建設項目總體規(guī)劃》，要求推進信息技術與消防的深度融合；2016年6月，湖北省宜昌市舉辦“全國創(chuàng)新社會消防管理會議”，在官方層面正式宣布由傳統(tǒng)消防轉型為智慧消防；2017年10月，部局下發(fā)了《關于全面推進“智慧消防”建設的指導意見》，要求加速實現(xiàn)消防服務向智能化轉型升級。在智慧消防建設方面，丁宏軍提出 [8] 智慧消防應當先建設消防物聯(lián)網(wǎng)，獲取所需的消防信息，而后建立依托網(wǎng)絡建立物聯(lián)網(wǎng)消防，實現(xiàn)智能化應用；張福好 [2] 提出建設一個集中式云平臺進行信息收集和匯總，開發(fā)火災防控網(wǎng)絡和滅火救援網(wǎng)絡的建設框架。目前，各城市智慧消防建設也取得了一定的成果，江蘇省鎮(zhèn)江市建立了城市消防設施聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)消防設施的監(jiān)測維保以及日常巡檢等功能 [7] ；湖南省搭建了全省統(tǒng)一的“消防數(shù)據(jù)中心”，應用于消防大數(shù)據(jù)指揮平臺和火災監(jiān)控預警平臺。

4. 智慧消防的研究領域

    目前，國內專家學者大多基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術，對智慧消防的建設進行了探索，研究總體上可以分為火災防控精細化、滅火救援智能化和后勤管理高效化等其他方面。

4.1. 火災防控精細化

    在消防設施聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控建設方面，國家制定了《城市消防遠程監(jiān)控技術規(guī)范》，要求城市建立消防物聯(lián)網(wǎng)，采集和匯總消防設施運行、火警和維保管理等信息，但系統(tǒng)缺乏在消防水箱水位、噴淋管網(wǎng)壓力和移動滅火裝置等數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測。李黎麗 [9] 等利用RFID技術，對水帶、滅火器、逃生器材等移動設施進行位置監(jiān)測。楊成鋼 [10] 在消防管理系統(tǒng)加入壓力傳感器、水位傳感器等監(jiān)測室內消防給水系統(tǒng)，接入智能視頻分析裝置，監(jiān)視感知疏散通道和逃生門。以上研究大多利用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了獨立消防監(jiān)控系統(tǒng)的集中管理，對于消防數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和深度挖掘等方面較少涉及。

    在火災預警和智能風險評估方面，祝錫永等 [11] 提出在消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中引入CEP (復雜事件處理)技術，通過編碼實現(xiàn)火警誤報、漏報的判別。李園園 [12] 就火災精確探測方面，提出根據(jù)樣本數(shù)據(jù)訓練傳感器BP神經網(wǎng)絡和圖像BP神經網(wǎng)絡，并結合模糊算法進行火災預測。董秋根 [13] 利用Hadoop和Spark等大數(shù)據(jù)技術構建“智慧消防”系統(tǒng)，對消防大數(shù)據(jù)進行深度挖掘和融合，實現(xiàn)火災風險評估和預警，但對于具體的火災風險評估模型以及火災預警的實現(xiàn)方法沒有具體的說明。

    在社會消防安全管理方面，陳國良 [14] 等利用BIM (建筑信息模型)建立三維可視化的消防系統(tǒng)，能夠動態(tài)呈現(xiàn)防火分區(qū)、疏散路線等相關要素，可應用于防火監(jiān)督檢查和應急疏散逃生指示等。江濤 [15] 提出利用大數(shù)據(jù)平臺，根據(jù)火災規(guī)律和突發(fā)趨勢提出預防措施，根據(jù)系統(tǒng)上消防知識閱讀量等信息進行針對性的宣傳教育。

4.2. 滅火救援智能化

    在數(shù)字化預案建設方面，張亮學者 [16] 提出運用3D實景和虛擬仿真等全景技術制作滅火救援數(shù)字化預案，戰(zhàn)時可快速了解建筑信息并制定相應滅火戰(zhàn)術，日?？膳宕鱒R眼鏡在編制的重點單位數(shù)字化中預案開展“六熟悉”工作。邱華 [17] 依據(jù)C/S模式、GIS技術構建了數(shù)字化預案，通過建立三維可視化的預案數(shù)據(jù)庫，可在GIS和3D場景中進行預案的制作、查詢、推演等操作。若在此系統(tǒng)中能動態(tài)再現(xiàn)火災和煙氣蔓延情況與救援疏散流程等功能，會使系統(tǒng)功能更全面。

    在大數(shù)據(jù)指揮平臺建設方面，張鵬等 [18] 提出搭建一體化作戰(zhàn)指揮平臺，整合靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，集119接處警系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)和可視化調度指揮系統(tǒng)等子系統(tǒng)為一體，進行指揮調動、協(xié)調聯(lián)動和智能輔助決策。黃凱 [19] 提出構建應急處置系統(tǒng)模塊，其中接警出動和戰(zhàn)評總結模塊應用GIS系統(tǒng)進行路線規(guī)劃，救援行動模塊應用多核協(xié)同指揮系統(tǒng)和室內人員定位系統(tǒng)進行輔助指揮決策，執(zhí)勤戰(zhàn)備模塊應用消防裝備物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)和重點單位網(wǎng)格化管系統(tǒng)進行裝備和人員管理。

    在單兵作戰(zhàn)監(jiān)測方面，郭仁宇等 [20] 提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術建立消防員生理信息監(jiān)控系統(tǒng)，通過為消防員配備的傳感器或火場其他部位的傳感器，收集其各類生理數(shù)指標信息及火場環(huán)境和位置參數(shù)等，實時傳輸至現(xiàn)場指揮系統(tǒng)。禤永哲等 [21] 在消防員移動端除了配置各類傳感器外，還設計了網(wǎng)絡攝像頭和語音傳輸模塊，進行視頻傳輸和語音通信；并提出了基于消防員運動軌跡，結合動態(tài)傳感器和GPS系統(tǒng)，實現(xiàn)消防員室內環(huán)境定位。

4.3. 后勤管理高效化

    就車輛物聯(lián)網(wǎng)建設方面，侯忠輝 [22] 提出構建消防GPS車輛管理系統(tǒng)，利用GPS定位車輛，GIS動態(tài)監(jiān)控車輛和交通狀況等，實現(xiàn)實時監(jiān)控當前案件、歷史案例回放、執(zhí)勤越界報警等功能。穆楠 [23] 采用LORA電子標記卡載入車載的裝備和人員信息，再融合OBD模塊，采集上傳各種車輛基本信息和載水量、泡沫量等信息，實現(xiàn)消防車輛信息動態(tài)監(jiān)管和調度。

    在裝備物資管理方面，付明月 [24] 提出將RFID電子標簽嵌入裝備中，通過在裝備庫房和車庫門口設置固定式讀寫器，監(jiān)測車輛和裝備出入庫情況，手持式讀寫器登記清點單個裝備，使裝備管理從各個環(huán)節(jié)均能實現(xiàn)信息化。但是在應用大數(shù)據(jù)分析評估隊伍裝備管理的水平以及預測隊伍裝備的需求等方面還需要進一步研究。段彬 [25] 針對RFID技術同時采集多個信息時存在的標簽沖突或碰撞問題，建議采用二進制樹算法以減少干擾，以準確獲取多個數(shù)據(jù)參數(shù)。

4.4. 其他

    在戰(zhàn)評方面，姜自清提出精細化戰(zhàn)評理念 [26] ，運用大數(shù)據(jù)技術對指揮中心的接處警分析，對轄區(qū)中隊、增援中隊、全勤指揮部、聯(lián)動力量的作戰(zhàn)分析。在思想政治方面，文獻 [2] 里提出建設政治教育訓練系統(tǒng)，利用自媒體和“慕課”等在線學習平臺，收集各種因素建立風險數(shù)據(jù)庫，預測分析監(jiān)督管控的重點和盲點。在戰(zhàn)斗力評估方面，吳君 [27] 提出運用數(shù)據(jù)評估與分析戰(zhàn)斗力，依據(jù)3個理論指標因素和2個實戰(zhàn)指標因素，利用大數(shù)據(jù)技術分析收集的基礎信息，采用一張圖展示和評估消防隊伍戰(zhàn)斗力。

5. 結論

    基于“智慧城市”的建設背景，從內涵和應用等角度探討了智慧消防的定義，提出了智慧消防信息全面感知、系統(tǒng)互聯(lián)共享和服務智能可靠的三點特征。在此基礎上，闡述了國內外智慧消防的發(fā)展歷程和建設成果，重點研究了國內智慧消防的研究領域，從火災防控精細化、滅火救援智能化和后勤管理高效化等方面進行分類綜述，并歸納了各個領域的具體研究成果。通過對現(xiàn)有研究文獻的回顧和分析，下一步研究方向大致可從以下三個方面展開：

    1) 加強具體功能實現(xiàn)方面的基礎理論研究。目前研究多停留在體系和框架的設計上，對于實現(xiàn)功能所需的理論支撐和技術手段等研究往往比較籠統(tǒng)，如依據(jù)何種理論實現(xiàn)區(qū)域火災風險評估，建立哪些模型進行火災預警等，都需要進一步進行理論和技術層面的研究。

    2) 明確智慧消防的建設思路和研究重點。智慧消防是個大領域，研究時應分輕重緩急，不能片面追求大而全，應著重研究和發(fā)展對于社會建設和隊伍管理急需的方面，加強頂層體系的規(guī)劃和研究。

    3) 加強工程應用中實際問題的解決研究。目前純理論層面研究較多，對于實踐應用層面上的研究較少，如何解決不同消防設備間的技術壁壘、統(tǒng)一通訊協(xié)議，如何在不給防火單位造成額外負擔的基礎上推進智慧消防建設，在這些方面還需理論上的探討和研究。