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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)場線路，指導(dǎo)消防救援準(zhǔn)確到達(dá)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(jìn)場路線，引導(dǎo)消防車輛及時準(zhǔn)確到達(dá)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(jìn)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*，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(jìn)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*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(jìn)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(jìn)行定位和編號，因此該項目軟件開發(fā)默認(rèn)原有消防系統(tǒng)已實現(xiàn)該功能。消防車進(jìn)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(jìn)場路線圖庫，進(jìn)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(jìn)場路線，程序調(diào)取對應(yīng)的進(jìn)場路線圖片上帶有進(jìn)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(jìn)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(jìn)場，到達(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(hù)中的應(yīng)用

        BIM技術(shù)在消防系統(tǒng)設(shè)施運行維護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)信息錄入保留，避免造成運行維護(hù)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(jìn)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(jìn)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(xì)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(dá)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程分閘功能；可以對所有現(xiàn)場探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定及修改；可以對所有現(xiàn)場探測器的遠(yuǎn)程控制記錄進(jìn)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(jìn)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(dá)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。