摘 要：基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)探究，是基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，直觀展示醫(yī)院的整體平面布置情況，準(zhǔn)確呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置；通過基于SCRATCH軟件的系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災(zāi)發(fā)生時，能夠及時地將火警信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及終端，引導(dǎo)消防車輛及時準(zhǔn)確到達消防設(shè)施位置；同時，實現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端手機，便于指導(dǎo)涉險人員自救。結(jié)果表明，準(zhǔn)確地提供現(xiàn)場布置路線，指導(dǎo)消防車輛就位，能夠提高消防救援效率。及時地發(fā)送報警信息和逃生路線，對涉險人員自救有積極作用。

 

關(guān)鍵詞：智慧城市；智慧消防；消防系統(tǒng)

 

1  醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀及調(diào)研分析

1.1 醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀

        醫(yī)院消防系統(tǒng)屬于建筑消防系統(tǒng)，主要包含報警系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分（見圖1、圖2）。

圖1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)圖                 

圖2 消防設(shè)施系統(tǒng)圖

       報警系統(tǒng)主要通過安裝消防火災(zāi)自動報警設(shè)備完成，如設(shè)置感煙、感溫探測器，設(shè)置人工應(yīng)急報警設(shè)施等。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，報警設(shè)施動作，給控制室傳輸報警信號，啟動消防系統(tǒng)程序，聯(lián)動119報警系統(tǒng)的同時，執(zhí)行系統(tǒng)啟動。消防應(yīng)急執(zhí)行系統(tǒng)包含室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)、閥系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)等。室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)主要為外來救援提供水源，消防泵系統(tǒng)與閥系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)行動作指令，啟動室內(nèi)水噴淋系統(tǒng)，實現(xiàn)滅火自救過程。通風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)是根據(jù)執(zhí)行指令，及時關(guān)閉風(fēng)門，開啟排煙系統(tǒng)，降低火災(zāi)影響。

       消防系統(tǒng)還包含其他輔助系統(tǒng)，如應(yīng)急配電系統(tǒng)、逃生指示系統(tǒng)等。消防設(shè)備和消防主機通常采用電網(wǎng)供電和自備電源供電聯(lián)合方式，常規(guī)供電由電網(wǎng)供電滿足，當(dāng)火災(zāi)情況下，將根據(jù)系統(tǒng)指令切斷全體的電網(wǎng)供電電源，消防設(shè)備和主機將自動切換至自備電源供電模式，保證消防系統(tǒng)的供電正常。逃生指示系統(tǒng)包含出口標(biāo)志燈指示，室內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明燈系統(tǒng)、消防疏散指示系統(tǒng)等，便于輔助消防涉險人員能夠?qū)崿F(xiàn)逃生自救。當(dāng)前的火災(zāi)報警系統(tǒng)，主要是通過消防探測系統(tǒng)的探測結(jié)果進行報警，消防探測系統(tǒng)與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)消防滅火的相關(guān)措施進行動作，如消防泵啟動、噴淋裝啟動、通風(fēng)啟動、排煙啟動等，實現(xiàn)系統(tǒng)自救滅火。輔助系統(tǒng)也僅能夠給涉險人員提供自救指示、照明等輔助。在火災(zāi)初期，系統(tǒng)自救和輔助將起到關(guān)鍵的作用，但隨著災(zāi)情的發(fā)展，指導(dǎo)外來救援才是降低火災(zāi)損失、保障生命財產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，針對火災(zāi)情況下，通過準(zhǔn)確發(fā)送的消防進場線路，指導(dǎo)消防救援準(zhǔn)確到達位置，及時實施消防救援；通過給每一個涉險人員準(zhǔn)確發(fā)送逃生路線，有效指導(dǎo)醫(yī)院內(nèi)的相關(guān)人員實施逃生自救；實現(xiàn)這樣的智慧消防系統(tǒng)，將為爭分奪秒的救援工作贏得寶貴的時間。

2 智慧消防系統(tǒng)設(shè)計

       智慧消防系統(tǒng)設(shè)計是在醫(yī)院常規(guī)消防報警系統(tǒng)和消防應(yīng)急執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加智慧輔助系統(tǒng)，指導(dǎo)外來救援，提高救援效率。系統(tǒng)旨在直觀展示醫(yī)院的平面布置，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置，準(zhǔn)確選擇消防車進場路線，引導(dǎo)消防車輛及時準(zhǔn)確到達消防設(shè)施位置。實現(xiàn)將火警信息和逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效指導(dǎo)涉險人員逃生自救。

2.1 智慧消防系統(tǒng)框架設(shè)計

       智慧消防系統(tǒng)可以作為獨立的消防系統(tǒng)，也可以在原有消防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)。該項目研究以嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)模式，系統(tǒng)本身設(shè)計獨立的信息系統(tǒng)界面，報警信息來源于原有的消防報警系統(tǒng)，通過對報警信息的來源點進行判斷后，啟動執(zhí)行智慧信息選擇和發(fā)送。同時，智慧消防信息系統(tǒng)共享原有消防系統(tǒng)和119火警系統(tǒng)的聯(lián)動，通過系統(tǒng)的設(shè)計和信息的完善，實現(xiàn)在火警情況下，不但能夠和119系統(tǒng)聯(lián)動，還能夠給消防單位發(fā)送圖片信息，提供的進場路線，明確現(xiàn)場消防設(shè)施布置位置等。

        嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)不但要跟原有的消防系統(tǒng)形成嵌入模式，還要跟醫(yī)院的掛號系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。在掛號系統(tǒng)中，針對住院就醫(yī)人員，要求在掛號時形成獨立的手機信息數(shù)據(jù)庫；該數(shù)據(jù)庫中及時完善醫(yī)務(wù)人員、消防安保人員等的手機數(shù)據(jù)信息，智慧消防信息系統(tǒng)將自動讀

取該數(shù)據(jù)庫，作為火災(zāi)情況下信息發(fā)送對象，發(fā)送消防逃生路線，指導(dǎo)相關(guān)人員及時逃生自救。

2.2 智慧消防系統(tǒng)功能設(shè)計

       智慧消防信息系統(tǒng)的核心功能是路線的智慧選擇功能和信息的終端發(fā)送功能。路線的智慧選擇功能包含了消防車進場路線的選擇和涉險人員逃生路線的選擇。因為嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)是基于原有的消防系統(tǒng)，通常情況下，醫(yī)院智能消防系統(tǒng)都對系統(tǒng)的報警設(shè)施進行定位和編號，因此該項目軟件開發(fā)默認原有消防系統(tǒng)已實現(xiàn)該功能。消防車進場路線的選擇，根據(jù)消防系統(tǒng)對建筑物煙感報警器的定位和編號，程序形成對應(yīng)的進場路線圖庫，進場路線圖庫與報警器形成變量對應(yīng)關(guān)系。假設(shè)設(shè)置1號和2號報警器分別對應(yīng)兩棟樓，當(dāng)系統(tǒng)讀取到1號報警，系統(tǒng)自動執(zhí)行對應(yīng)的進場路線，程序調(diào)取對應(yīng)的進場路線圖片上帶有進場路線指示，消防設(shè)施布置位置等，發(fā)送給中控室工作站，通過消防系統(tǒng)與119系統(tǒng)聯(lián)動的功能，將進場路線發(fā)送給119系統(tǒng)，準(zhǔn)備指導(dǎo)消防車以最快的速度進場，到達位置；同理，當(dāng)系統(tǒng)讀取2號報警時，實現(xiàn)路線選擇和發(fā)送。

       涉險人員逃生路線的選擇，系統(tǒng)主要針對住院就醫(yī)人員，根據(jù)樓層煙感報警器的編號和定位，系統(tǒng)形成獨立的逃生路線圖片信息庫，每一個報警器都對應(yīng)兩套逃生路線圖，根據(jù)病房和報警器的相對位置進行判斷，發(fā)送對應(yīng)涉險人員和火災(zāi)點相背的逃生路線圖，實現(xiàn)發(fā)送給不同的涉險人員，都是的逃生路線，提高逃生自救幾率。系統(tǒng)自動選取一套的逃生路線圖后，調(diào)取手機信息庫，根據(jù)信息標(biāo)注的病房，給手機發(fā)送火災(zāi)報警信息和消防逃生路線圖。

       信息的終端發(fā)送功能，主要解決將圖片信息發(fā)送給相關(guān)終端設(shè)備問題。系統(tǒng)通過采用STRACH軟件結(jié)合Python軟件的方式，實現(xiàn)將文字信息和圖片信息發(fā)送給對應(yīng)的終端。但因為圖片信息容量較大等問題，容易造成傳輸受阻和信息傳輸時間長等問題。系統(tǒng)以發(fā)送一條圖片信息鏈接的形式，通過手機點擊鏈接后打開圖片方式，確保涉險人員接收到報警信息和逃生路線信息，及時實施救援和自救。

2.3 智慧消防系統(tǒng)界面應(yīng)用設(shè)計

       智慧消防系統(tǒng)界面設(shè)計包含了登錄界面和系統(tǒng)應(yīng)用界面，系統(tǒng)登錄界面是保證系統(tǒng)的獨立性功能，系統(tǒng)應(yīng)用界面融合了醫(yī)院掛號系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的相關(guān)信息共享及功能融合功能。

       系統(tǒng)登錄界面主要設(shè)置的是登錄限制，實現(xiàn)系統(tǒng)的有序管理。系統(tǒng)應(yīng)用界面包含了聲光報警系統(tǒng)和報警信息系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)接到報警時，聲光報警系統(tǒng)啟動，起到及時提醒作用，同時系統(tǒng)應(yīng)用界面自動彈出報警信息界面。報警信息界面上包含了報警時間、報警器位置信息、報警內(nèi)容、附近消防設(shè)施布置信息等，信息界面分框分別顯示系統(tǒng)讀取的樓層逃生路線圖和消防車進場路線路。系統(tǒng)除自動發(fā)送相關(guān)信息至對應(yīng)的終端外，還提供手動輸入終端設(shè)備號，做信息發(fā)送的功能。

3 BIM在智慧消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

       BIM技術(shù)作為一項建筑信息模型的新的應(yīng)用技術(shù)，它具有突出的三維可視化優(yōu)勢。通過BIM技術(shù)建模，能夠直觀而又真實地反映醫(yī)院現(xiàn)場的布置情況，準(zhǔn)確展示消防設(shè)施布置情況。基于BIM建模形成的消防進場路線圖和逃生路線圖能夠更加真實、直觀地指導(dǎo)應(yīng)急救援工作。BIM技術(shù)能夠繼承和傳承模型信息，針對BIM技術(shù)建立的消防設(shè)施模型，可以形成一套消防設(shè)施的運行維護系統(tǒng)，全生命周期地記錄消防設(shè)施相關(guān)信息。

3.1 BIM在智慧消防系統(tǒng)場景布置中的應(yīng)用

       在SCRATCH軟件應(yīng)用中，程序可以繪制醫(yī)院場景圖示作為背景，也可以調(diào)用場景圖片作為背景，但都是二維模式的圖片，無法直觀地表現(xiàn)相關(guān)信息。通過采用BIM技術(shù)，建立醫(yī)院的三維模型，可以真實地反映醫(yī)院的平面布置情況和樓層布置情況。醫(yī)院外場模型包含：周邊道路情況、消防設(shè)施布置位置、建筑物布置情況等。醫(yī)院樓層模型包含樓層病房布置情況、消防設(shè)施布置情況（如煙感報警器、消防箱、應(yīng)急指示燈、消防通道門、樓梯）等。

       在BIM模型的基礎(chǔ)上，通過對報警信息的判斷，形成消防車輛進場路線圖和消防逃生路線圖，建立完整的圖片信息庫，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇對應(yīng)的路線圖發(fā)送給設(shè)備終端，對指導(dǎo)消防車進場實施救援，指導(dǎo)涉險人員逃生自救，都能夠更加直觀、更加有效。

3.2 BIM在智慧消防系統(tǒng)設(shè)施運行維護中的應(yīng)用

        BIM技術(shù)在消防系統(tǒng)設(shè)施運行維護中的應(yīng)用，是利用BIM技術(shù)對設(shè)施模型信息的繼承和傳承功能。在完成醫(yī)院消防設(shè)施整體系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)，可以直觀地查看消防系統(tǒng)的整體布置情況。同時，錄入相關(guān)設(shè)施的基礎(chǔ)信息，如消防報警器、消防水泵等的型號、功能等，便于系統(tǒng)的維護工作落實。在消防系統(tǒng)運行過程中，如果出現(xiàn)設(shè)施維護和維修等，系統(tǒng)配置了運維信息錄入功能，可以及時地將設(shè)施的運行維護信息錄入保留，避免造成運行維護給系統(tǒng)造成的破壞。該系統(tǒng)對消防設(shè)施的全生命周期內(nèi)的所有信息的繼承起到積極的作用。

4 安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺介紹與選型

4.1 平臺簡介

       安科瑞智慧消防綜合管理云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理的實際需求。

       從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。同時，通過自動消防滅火控制裝置啟動自動滅火設(shè)備和消防聯(lián)動控制設(shè)備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業(yè)無專業(yè)電工、肉眼無法直觀系統(tǒng)即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時排除隱患，安科瑞智慧消防監(jiān)控云平臺結(jié)構(gòu)如下圖所示：

4.2 平臺功能

(1)平臺登陸

       用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類、設(shè)備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設(shè)備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

(2)實時監(jiān)控

       智慧用電子系統(tǒng)可接入電氣火災(zāi)、故障電弧、電氣火災(zāi)主機、滅弧式保護器探測和母排無線測溫探測等等各類子系統(tǒng)，實現(xiàn)對相關(guān)消防系統(tǒng)設(shè)備的信息實時監(jiān)控，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風(fēng)險閾值，APP、電話報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設(shè)備的標(biāo)簽、地理位置定位，快速通知，快速處置

(3)隱患管理

       隱患管理包括隱患巡查、隱患處理、和隱患記錄，隱患巡查的目的是為了系統(tǒng)在產(chǎn)生報警或隱患后，系統(tǒng)可以針對工程人員派發(fā)工單，處理完以后工程人員能夠在系統(tǒng)中填寫相關(guān)工單任務(wù)記錄，以供歷史查詢。隱患統(tǒng)計支持對項目進行日、月、季、年的維度查詢，并能夠自定義時間查詢，將項目下隱患以曲線，圖表的形式展現(xiàn)

(4)統(tǒng)計分析

       統(tǒng)計分析包括數(shù)據(jù)匯總和分析報告，數(shù)據(jù)匯總以曲線和表格形式顯示各個月份的報警和故障記錄，同時顯示控制日志，支持按照控制類和參數(shù)設(shè)置類分別顯示，也可以按照操作是否成功分別顯示，包括此次控制的操作情況，項目名稱，設(shè)備信息以及對應(yīng)的操作時間等；分析報告包括總體概況和設(shè)備回路特征分析。

(5)運維管理

       根據(jù)運維調(diào)度管理的需要，智能調(diào)度技術(shù)人員可以分為不同角色，系統(tǒng)支持巡檢計劃和巡檢日歷，可支持巡檢人員使用手機NFC芯片巡檢打卡的功能。

(6)手機APP功能

       手機APP軟件具有IOS版本和安卓版本，并與電腦終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過壓、欠壓、過流等電氣故障實時報警數(shù)據(jù)等；能實時顯示項目地理位置、未排除隱患數(shù)、未處理巡檢數(shù)等；通過APP消息推送的方式提醒用戶實時報警信息；可以實現(xiàn)遠程復(fù)位、遠程分閘功能；可以對所有現(xiàn)場探測器進行遠程參數(shù)設(shè)定及修改；可以對所有現(xiàn)場探測器的遠程控制記錄進行查詢；

 

4.3 產(chǎn)品選型

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

5 結(jié)論

       研究表明，基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，實現(xiàn)直觀展示，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置；通過系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災(zāi)發(fā)生時，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地選擇消防車進場路線，并及時將救援指導(dǎo)信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及救援系統(tǒng)，引導(dǎo)消防車輛及時準(zhǔn)確到達消防設(shè)施位置；通過研發(fā)和配置，實現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效地指導(dǎo)涉險人員自救。系統(tǒng)對醫(yī)院等類似單位配置智慧消防系統(tǒng)，提高救援效率和自救效果，有積極的指導(dǎo)意義。