智慧消防：物联网技术在消防供水设施维护管理上的应用
本文探讨的消防供水设施主要是指消防泵（喷淋泵、消火栓、稳压泵）的供水和高位消防水箱以及消防水池的补水。在现阶段，消防供水设施总体是比较好的，施工单位能按照国家标准安装施工，使用单位或管理单位能加强消防设施的维护管理，使消防设施保持了良好的运行状态，在扑救初期火灾中发挥了重要的作用。但是，有些单位的消防设施，特别是消防供水设施维护管理缺少严格科学的管理，平时高位水箱自动补水泵和消防水池的进水阀被关闭，不能自动补水和保持满水位，发生火灾时消防泵不能正常启泵，致使火灾扩大蔓延，造成了严重后果。这里关键的问题在于有些单位的消防管理方法简单、技术落后，仍然沿用着老套的做法，依靠人工去检查每个部位、每个设备的运行状况，不确定因素多、效果差。诸多问题，需要不断的改进完善，积极利用物联网技术改变消防供水设施不稳定、不可靠的状况。
1 消防供水设施存在的主要问题
消防供水设施是单位消防设施的关键设备，在供水灭火救援方面起着十分重要的作用。但是，有些单位领导对此不够重视，不配备专业技术人员、不委托有资质的消防维保公司管理，没有采用先进的管理技术，致使消防供水设备带“病”运行，造成不正常状态，主要问题有以下几点：
1.1 消防水箱（池）水位不能保证充足
按照规定，建筑物屋顶一般应设不小于18m3 高位消防水箱，且保证其满水位，在火灾初期，以保证十分钟的消防用水量；在地面或地下室，根据建筑物的用水量，一般设有不小于300m3的消防水池，以保证喷淋和室内消火栓一个小时的灭火用水量，当水箱（池）的水位不足时，系统应当能自动启动补水。但有的单位缺乏管理，水箱（池）的浮球阀坏了不及时检修或更换，为防止水外溢和省电，往往将补水泵和进水阀关闭，致使有的单位水箱（池）水不充足，火灾时喷水不久就断水。
1.2 消防泵不能保证正常启动
当发生火灾，闭式喷淋头达到一定环境温度爆裂而喷水，管网中水流动形成压差，报警阀内的阀瓣会自动打开，压力水流向干管和延时器，冲动水力警铃发出报警信号，并触动压力开关，接触信号启动喷淋泵；消火栓则在消火栓箱内或消防控制室启动会自动启泵。但有些单位消防管理不到位，没有按照规定供两路消防电源，在末端不能自动切换，有的喷淋泵和消火栓泵电器控制柜开关放在手动或停止位置，发生火灾时不能自动启动，延误灭火最佳时机。
1.3 供水管网不能保证有压水
建筑物最高层离屋顶高位消防水箱较近，依靠水箱中的水自然压力显然不够，必须使用稳压泵对最不利的楼层进行稳压，以保证最不利点楼层发生火灾时仍然有压力水供水灭火。但有些单位对稳压泵使用忽视管理，有的电器控制柜没有设在自动状态，有的不会正确调节使用压力，有的设置在水箱边的稳压泵，日晒雨淋，设备生锈，缺少维护保养，相当一部分单位的稳压泵不能正常工作，最不利楼层的供水管网水压不足。
1.4 供水设施管理不能保证安全有效
消防供水设施主要分布在地下室的消防泵间和高位消防水箱处，需要定期维护保养，周期性测试，但有些消防管理人员业务素质偏低，不适应现代消防管理要求，依靠巡检人员检查，频次难以保证，发现问题大打折口，在检查中，有些人员只是“点”动一下水泵就完了，压力有没有上升，阀门是不是全开，管网动压是不是合格没有测试，有的只是去看一眼签个字，更有的看也不看，一天把一个月的记录都签完了，上级很难了解系统的真实情况。现阶段的消防管理手段，消防机构（中介）还难以对单位的供水设施实时监管，更没有好手段全程掌握各单位消防设施的运行状况。
２物联网技术在消防供水设施维护管理上的应用
按照现代消防管理要求，应当把消防设施的状态信息和相关数据加以收集、整合，利用物联网技术应用到消防供水设施的维护管理，可以有效解决消防设施“静态”不完好、“动态”不可靠的突出问题。
2.1 物联网的概念、原理及作用
物联网是通过多种传感器与电子标签，把物的信息进行电子信息格式化，再通过WIFI、ZIGBEE、红外、蓝牙等信息传递方式实现信息的多界面交换与通信，再通过互联网与其对应的各处“云”服务器实现信息的集中与处理，满足人们对识别、定位、智能分析的一个网络结构。
物联网技术在消防供水设施的应用,解决了对消防供水设施全面“静态”关键参数的完全收集与整合上报，同时因物联网技术实时连续监测，后台建立了强大的数据中心，可以对消防供水设施形成系统“动态”实时分析，解决了人为巡检的“离散”性、视觉疲劳、技术水平不平衡等一系列问题，同时也让消防供水设施由人管，升级到计算机智慧管理，提高了管理水平与效率，为智慧城市的发展提供了开放的消防供水设施接口。
2.2 物联网在消防供水设施上的应用
物联网是把物的信息格式化成电子信息，如果在消防领域引入这一技术，这是一个全新的研究课题，利用物联网技术原理，针对消防供水设施出现的问题，可以设计消防供水自动监控管理系统。
2.2.1工作原理
如图１所示，该系统由压力变送器、液位变送器、远程终端装置（RTU）、数据传输单元（DTU）、电源系统等组成。供水系统各关键点压力监测，在需要处的压力表下端安装一个三通，把压力变送器竖直安装于管网上，竖直是为了防止结露的水珠进入变送器的内部电路，对电路造成不良影响，在压力变送器前配制一个球阀方便测试与检修。变送器把0-16MP的水压信号，转换成0-24MA的电流信号，这样远程终端装置（RTU）在给压力变送器供电的同时也获得了水压信号，再通过数据传输单元（DTU）发送到互联网上的云服务器，由云服务器提高各种应用通过互联网分享给各个智能终端。云服务器可以海量存贮数据也可以分析整个数据，在智能终端上我们也可以个性化的配置数据运算逻辑关系，实现分布式运算与数据分享。
2.2.2功能简介
（１）远程终端装置（RTU）可以接入14组模拟量，如：水压、水位、电压、电流、温度、湿度等。
（２）远程终端装置（RTU）可以接入24组开关量，如：消防控制柜双电源、手动与自动、启动与停止、信号阀的开闭等。
（３）数据传输单元（DTU）可以5-65535秒内设定心跳频率，调整区间数据流控制费用，一个40㎡建筑一个月的消防信息上报只有25M上传量。
（４）内部自定义协议让报文更高效，在减少了传输带宽占用外，也减少了云存贮的空间占用。
2.2.3 应用图解
消防供水设施的核心位置是消防泵房，那里有水池、水泵、消防泵控制柜、报警阀，通过在泵房安装一套远程终端装置（RTU），以星型的采集方式对泵房中的消防信息量采集汇总，星型在消防上又称多线式，这样采集通路更为可靠，因在同一个空间内信号相对集中布线没有什么难度且信息可靠性要求高,故采用这一方式，在高位水箱、最不利点压力分布比较散的信息采集，我们选用RS485总线式或电力载波系统，如图2所示。
软件平台也集成了强大的管理功能，除了能在线获取消防供水设施的运行参数外，还可以通过二维码捆绑人员的管理行为，实现技术升级的同时管理也同步升级，把本来只有人去填写表格的行为改成了计算机系统辅助完成，系统自动生成巡检时间表，对巡检出现的问题可以图文化实时上传更直观与形象，手写巡检身份确认，让管理更无缝可钻，如：发现某时某刻在某处发现漏水，系统自动上报发现时间，在巡检人员用手持机上报巡检信息时可以现场拍照跟随其一同上传，最后巡检人手写签名确认，如图3所示。
３ 物联网技术在消防供水设施维护管理上的优势
物联网是一项新型的技术，应用消防领域是实现消防管理创新和转型升级,改变现有管理模式,对提高消防设施维护管理水平将有极大的帮助。
3.1 实现了供水设施智能化管理
消防供水设施是消防设施的重要组成部分，消防供水设施的正常与否，直接关系到火灾早期能否自行扑灭的可能性，也是灭火救援时间最大获取的保证，目前的管理方式仍停留在人工管理阶段，不能满足人们对消防供水设施实时掌控的要求。通过在消防供水设施的关键部分安装传感器，如：水箱（池）液位变送器，最不利点处安装压力变送器，消防双电源与消防控制柜手（自）动可以通过继电器的辅助触点采集，通过RS485、CAN总线汇总至远程终端装置RTU处，再由数据传输单元DTU实时将信息发送到远程的云服务器上，维护单位与消防部门可以通过授权实时查询消防供水系统的状态，实现消防供水系统的智能化管理。
3.2 增强了消防信息掌控能力
目前，消防部队接到火警指令，指挥员第一时间无法撑握火场中最真实的情报，如：消防水箱（池）水位，消防供水设施中各消防泵控制柜是在手动状态还是自动状态，消防管网水压是否满足要求，消防部队常常是到了火场通过现场快速侦察才制定灭火救援实施方案，延误了灭火最佳时机，应用物联网技术后则大不相同，消防部队接到火警的那一刻开始，消防指挥人员的手持智能终端就可以与现场的物联网消防系统建立空中实时连接，无论是“静态”的水位、压力、手动与自动、双电源情况，还是“动态”水位、水压等的变化过程，无一例外的全面且直观的显示在消防指挥人员的面前，辅助指挥员做出正确的决策，更重要的是这个决策是在赶往火场途中就完成了，没有占用现场救援的一分一秒，确保部队来之能打，打之能胜。同时，物联网技术还可以给指挥员提供火场内供水系统的水量、水压等情报，消防指挥员在途中可以通过移动终端实时了解火场中消防设施工作状态，可以针对不同情况摇控现场人员做出应急处理，如：消防部队指挥员发现消防泵不在自动状态，可以通过手持终端弹出值班人员的联系方式，第一时间通知他们恢复消防泵的正常状态，同时根据这一情报请求有针对性动态增援方案。
3.3 完善了维护保养档案资料
巡检人员以往常规的检查，是通过填表方法汇总信息，消防供水设施的智能化管理，把本来单方面依靠人来管理的信息收集，改为了以计算机为主的自动收集平台，扫描目标设备上的二维码，其信息即立刻通过WIFI或GPRS网络上传至数据中心，自动生成检查档案。该方法既有真实性，又便于统计汇总，还实现了无纸化办公，大大提高了收集的连续性与客观性，同时引入计算机档案管理让人员数据调阅、分享、分析非常方便。
3.4 提高了维护保养效率
消防供水系统的智能化管理，消防供水设备出现异常情况，如只要发现一很小的管网泄漏点，就可以通过实时连续压力曲线分析出来，而这在传统的人工巡检是很难判断出是人为压力下降还是管网问题。消防供水设施的智能化管理可以及时发现问题，开关动作过了40秒内该项目责任人手机平台就会收到变化量的信息，对设备巡检也实现了无纸化实时在线巡检，对消防设备的例行保养该系统会自动记录保养的每一个细节，以备事后检查。
４ 结 语
当前国家正在筹划物联网产业在各行各业中的创新与应用，加快企业创新与产业转型，物联网在消防行业的应用与拓展大有作为，不仅在消防供水设施，在其它消防系统中也将有大的发展。消防工作者和有关科技人员，应该抓住机遇，迎难而上，积极应用新技术来解决人为管理出现的问题，消防供水设施应用物联网技术，实现智能化管理，对于改变现有的消防管理模式，提高消防管理水平，增加消防设施的安全性、可靠性必将起着十分重要作用。
（作者简介：陆春民，为苏州思迪信息技术有限公司首席执行官）
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