北京通州智慧消防建設方案

一、 背景

2016年12月5日中華人民共和國公安部公消【2016】370號文件《關于將消防工作納入“智慧城市”建設推進創(chuàng)新社會消防管理的通知》明確要求各省、自治區(qū)、直轄市公安消防總隊要抓住機遇納入“智慧城市”建設內(nèi)容，為消防工作提出了要求和指明了方向。

2017年10月10日中華人民共和國公安部公消【2017】297號文件《關于全面推進“智慧消防”建設的指導意見》中明確提出把建設城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)作為消防信息化建設的重點任務。要求在直轄市、省會市、首府市以及計劃單列市基本建成的基礎上，逐步向有條件的城市推開物聯(lián)網(wǎng)消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)，2018年底地級以上城市建成并投入使用。目前已建成系統(tǒng)的城市，2017年底70%以上的火災高危單位和設有自動消防設施的高層建筑接入系統(tǒng)，2018年底全部接入。新建系統(tǒng)的城市，2018上半年30%以上的火災高危單位和設有自動消防設施的高層建筑接入系統(tǒng)，2018年底全部接入。

智慧消防平臺架構

二、現(xiàn)狀

《北京市通州區(qū)人民政府辦公室關于進一步加強消防安全工作的實施意見》通政辦發(fā)（2018）34號文中指出：需要深入貫徹落實習近平新時代中國特色社會主義思想，牢固樹立安全發(fā)展理念，嚴格按照市、區(qū)兩級部署要求，著力構建“高于全市、嚴于平時、沒有一般”的副中心消防工作管理體系，通州作為北京城市副中心所在，消防工作是重中之重。

城市建設規(guī)模朝著現(xiàn)代化、大型化和多功能化方向發(fā)展的同時，所產(chǎn)生的的城市消防安全管理、公眾消防安全服務，以及消防安全保證能力等方面問題日益突出，城市消防安全形勢嚴峻。而在消防安全保衛(wèi)工作中，傳統(tǒng)的消防管理服務方式存在一系列的消防難題待解決，主要表現(xiàn)在：

1.社會單位消防設施完好運行率低，不能及時發(fā)現(xiàn)，保證消防設施的完好率；

2.人員缺崗，脫崗嚴重，巡檢走過程，缺乏有效監(jiān)督，為消防事故留下隱患；

3.消防設備故障、誤報率高，消耗寶貴消防資源；

4.消防信息化程度較低，消防數(shù)據(jù)孤島化，使各級領導難以在轄區(qū)范圍內(nèi)對消防工作做到“統(tǒng)攬全局，心中有數(shù)”導致工作被動；

5.城鄉(xiāng)結合部、老舊小區(qū)及九小場所消防設施薄弱，留下重大消防安全隱患，使用新型技術實現(xiàn)消防報警全覆蓋，從而實現(xiàn)消防薄弱環(huán)節(jié)的早期最 佳時間搶救，切實降低消防風險；

6.公共消防設施缺乏有效舉措確保完善，在搶險時往往導致被動，需要引入新的物聯(lián)網(wǎng)技術加以實時監(jiān)測，如市政消防栓水壓監(jiān)測、城市消防水水鶴水泵監(jiān)測等；

7.消防大數(shù)據(jù)分析及消防資源智能化配置有待挖掘；

8.城市經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，消防防火業(yè)務工作日趨繁重，相關防火檔案在數(shù)量和要求上都有了顯著的提高，但是目前防火檢查檔案還普遍存在紙質(zhì)化情況，信息化數(shù)字化程度較低，嚴重制約了防火業(yè)務工作的效率。

北京通州區(qū)智慧消防綜合管理平臺

三、項目需求

建立通州區(qū)智慧消防管理中心，可實時接收并顯示轄區(qū)內(nèi)各消防安全重點單位建筑火災自動報警、消防水滅火系統(tǒng)、智能視頻監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，各消防安全重點單位消防安全管理信息，九小場所火災報警信息，城市公共消防栓實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，轄區(qū)內(nèi)消防救援量數(shù)據(jù)信息，防火檢查數(shù)字化檔案管理數(shù)據(jù)信息。

在建筑現(xiàn)有消防系統(tǒng)設施設備、單位消防管理的基礎上，采用信息化手段明確規(guī)范單位日常消防管理，采集整合建筑內(nèi)各消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)并深度挖掘，形成現(xiàn)代化的火災動態(tài)監(jiān)測預警管理模式；明確建筑權屬單位、物業(yè)運營機構、維保檢測機構、數(shù)據(jù)分析及處理機構、政府消防監(jiān)管部門等在消防管理中的責任分工；建立統(tǒng)一的全天候監(jiān)測管理體系，動態(tài)監(jiān)控、立體呈現(xiàn)建筑消防安全狀態(tài)，實現(xiàn)防火精準化，預警實時化，處置救援快速化，管理信息化。

根據(jù)目前通州區(qū)的火災防控現(xiàn)狀，項目建設需求包括：前端各消防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、智慧消防綜合管理平臺的設計與開發(fā)、顯示終端設備的安裝及相關工程建設（可視化顯示終端）。其中：

（1）前端各消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

對消防重點單位建筑范圍內(nèi)的火災自動報警、消防水滅火系統(tǒng)的水壓、消防水池液位、可燃氣體泄漏報警主機等信息，城市公共消防栓，消防救援車輛、設備物資等信息進行上線接入，城市公共通過安裝數(shù)據(jù)采集裝置建立火災動態(tài)監(jiān)測預警的前端感知層。

（2）火災動態(tài)監(jiān)測預警平臺的設計與開發(fā)

包括兩個方面：電腦監(jiān)控端平臺的設計與開發(fā)、移動終端平臺的設計與開發(fā)。

智慧消防綜合管理平臺通過數(shù)據(jù)共享獲得各消防系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、各建筑安全管理的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)報警或異常向用戶發(fā)送報警、異常警告信息和處置方案。對已經(jīng)發(fā)生的火情，系統(tǒng)分析對周邊的影響，提供網(wǎng)頁3D可視化的滅火救援力量與設備分布，提供合適的應急預案。通過系統(tǒng)規(guī)范單位的管理，對消防維保、消防巡查、消防培訓等任務進行在線管理，自動記錄管理過程，并通過數(shù)據(jù)挖掘分析技術，對多種因素進行分析，并進行綜合預警。

移動終端為用戶提供了方便的使用工具。用戶可通過移動終端隨時隨地監(jiān)控建筑各消防系統(tǒng)的狀態(tài)，消防巡檢人員還可通過移動終端進行現(xiàn)場巡檢作業(yè)，出現(xiàn)隱患、隱患整改現(xiàn)場及時拍照錄入系統(tǒng)，規(guī)范消防管理工作；還可以通過手機查看消防救援力量的分布與統(tǒng)計，做到狀態(tài)實時更新、實時掌握。

建設通州消防救援支隊防火檢查數(shù)字化檔案管理系統(tǒng)，提升防火業(yè)務信息化程度，提高消防防火業(yè)務工作效率，成為緊急而迫切的需求。

各級權限設置：

通州消防救援支隊智慧消防管理中心，可實時監(jiān)督已接入平臺的消防重點單位建筑的消防安全狀態(tài)，轄區(qū)內(nèi)各救援力量的分布及實時狀態(tài)。

消防安全重點單位消防安全責任人、安全管理人員、巡檢人員、工程維修人員、消防維保人員等負責消防重點單位的消防巡檢、設備維修維保，日常檢查等安全工作。

2.2功能需求

1、消防安全重點單位火災自動報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘

（1）報警統(tǒng)計分析。圖表形象展示火災報警總次數(shù)、火警次數(shù)、誤報次數(shù)、真實火警次數(shù)、單位測試火警次數(shù)；

（2）對火災報警響應率、平均響應時間進行分析；

（3）報警設備完好率總體分析。圖表展示正常設備數(shù)量、故障設備數(shù)量；展示未檢修設備數(shù)量、設備故障平均維修時間進行分析；

（4）通過數(shù)據(jù)挖掘，分析提出減少設備故障報警、誤報的措施，自動推送消防管理人員、消防維保人員處理。

2、消防安全重點單位消防水滅火系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘

（1）消防水系統(tǒng)設備監(jiān)測。圖表分別展示消防水系統(tǒng)監(jiān)測設備異?？倲?shù)。

（2）各系統(tǒng)設備故障維修時間。圖表展示各物聯(lián)網(wǎng)設備故障維修平均時間。

（3）通過對消防水滅火系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘，分析查找管道無水、關閉閥門、管道漏水等問題原因，自動推送處理措施給消防維保人員、消防管理人處理。

3、消防安全重點單位視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘

（1）視頻火情監(jiān)測數(shù)據(jù)。圖表形象展示圖像火情監(jiān)測事件、設備等。

（2）圖表形象化展示消控室人員在崗監(jiān)控狀態(tài)，預警事件等。

4、消防安全重點單位安全管理數(shù)據(jù)挖掘

（1）日常消防安全巡查。圖表化自動展示各單位當月消防巡查完成的進度、數(shù)量等數(shù)據(jù)。

對消防巡查發(fā)現(xiàn)隱患數(shù)據(jù)進行挖掘，提出加強消防管理，減少隱患產(chǎn)生的解決辦法。

（2）消防設施維保。圖表化自動展示當月、全年消防設施維保完成的進度、數(shù)量等數(shù)據(jù)。

對消防維保發(fā)現(xiàn)的消防設施設備問題數(shù)據(jù)進行挖掘，提出加強管理，減少故障，保障消防設施設備處于正常運行的措施。

（3）火災隱患管理。圖表化自動展示當月、全年消防安全隱患錄入數(shù)量，整改完成數(shù)量等數(shù)據(jù)。

對隱患數(shù)據(jù)進行挖掘，分析反復出現(xiàn)的隱患原因，提出消除隱患的措施。

（4）消防安全培訓。圖表化自動展示各崗位人員消防安全培訓情況、培訓考核情況等數(shù)據(jù)。

平臺統(tǒng)計分析教育培訓數(shù)據(jù)，適時顯示參加培訓人數(shù)、考試合格人數(shù)、未培訓或者考試不合格人數(shù)及分布，并推送有關消防管理人員。

5、消防安全重點單位安全月報

基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，系統(tǒng)每月1日自動生成上月安全月報并推送給消防安全重點單位安全責任人、管理人、各部門負責人。

通州區(qū)智慧消防管理中心安全月報。系統(tǒng)每月1日自動生成本平臺內(nèi)所有監(jiān)控消防安全重點單位的綜合安全月報，并推送給政府相關部門。

6、消防安全重點單位火災風險動態(tài)分析

在平臺已獲取數(shù)據(jù)的基礎上，包括但不限于建筑防火、消防控制室、消防設施完好性、消防巡檢、動火管理、火災隱患數(shù)量及整改及時性、消防維保、消防教育培訓、微型消防站、是否發(fā)生過火情及火情影響等信息，建立火災風險分析模型，以數(shù)據(jù)反映建筑物的火災風險情況。

7、城市公共消防栓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖表化展示城市公共消防栓的分布、實時水壓數(shù)據(jù)，管網(wǎng)直徑等數(shù)據(jù)。

8、消防救援力量管理數(shù)據(jù)分析

圖表化展示轄區(qū)消防救援力量的分布、實時狀態(tài)感知等，包括車輛、人員、裝備、物資、兼職消防救援組織、微型消防站。

9、數(shù)據(jù)共享

智慧消防綜合管理平臺建筑安全狀況動態(tài)分析模塊與“雙隨機一公開”業(yè)務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，動態(tài)分析結果數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值，為消防監(jiān)督檢查執(zhí)法提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3三維模型建模需求

1、消防行業(yè)建筑物三維模型的設計和制作，應當遵循傳統(tǒng)的三維模型設計規(guī)則：

（1）沒有四邊形以上的多邊形；

（2）四邊形為主，在需要的地方輔以三角形；

（3）按照真實比例創(chuàng)建，尺度把握準確；

（4）不允許共面(不同材質(zhì)的墻交接容易共面)；

（5）交接要嚴絲合縫，對齊；

（6）材質(zhì)清楚(用漢字),無漏附材質(zhì)的物體；

（7）杜絕錯建,漏建；

（8）所有物體的坐標信息必須保留(即相對位置)，消防設備點與實際地理位置對應，能夠準確的在三維模型上顯示和交互；

（9）物體及組的坐標軸位于水平面中心或底部，最外層組歸世界坐標原點；

（10）所有物體及組的坐標軸向改為Y軸朝上，Z軸朝向世界坐標的Y軸方向；

（11）法線方向設置正確，不能出現(xiàn)黑面、破面、缺面等現(xiàn)象。

2、光滑組（頂點法線）：

（1）根據(jù)效果設置合理光滑組。

（2）不能出現(xiàn)棱邊，黑邊等現(xiàn)象。

3、模型制作過程中應遵循的要求：

為了實現(xiàn)在有限的計算機硬件資源環(huán)境中流暢的運行三維智慧消防系統(tǒng)，并能清楚地展現(xiàn)必要的空間數(shù)據(jù)，在制作消防行業(yè)建筑物三維模型時應遵循以下要求：

（1）執(zhí)行統(tǒng)一的模型類名命名規(guī)則；

（2）遵循規(guī)范的模型制作標準；

（3）遵循一致的貼圖和材質(zhì)使用規(guī)則。

（4）模型不應有漏縫、共面和廢點現(xiàn)象；

（5）邏輯上作為一個物體的模型要合并，最 大限度減少最終模型數(shù)量；

（6）使用鏡像的物體要進行處理，以便順利導出二進制文件；

（7）兩個疊在一起的面之間應有距離，避免面朝向一致時出現(xiàn)撕面現(xiàn)象；

（8）一個渲染單元（一個材質(zhì)范圍內(nèi)）應控制在1000個三角面以下，一個模型應控制在3000個三角面以下；

（9）一個局部場景（場景里攝影機能直接看到的）的模型數(shù)量應控制在2000個以內(nèi)；

（10）應當約定公用貼圖材質(zhì)庫，在模型制作工作中優(yōu)先選用公用庫中的貼圖。

4、遵循一致的貼圖和材質(zhì)使用規(guī)則：

（1）允許使用的圖片格式：jpg/tga/bmp/dds;

（2）通用貼圖庫的的圖片尾部有.Lib標記，貼圖的名字不能使用中文；

（3）貼圖尺寸必須為2的n次方，通常取128*128,256*256,512*512,最 大為1024*1024,如超過此數(shù)須單獨遞交申請；

（4）使用Alpha的貼圖，不能因為節(jié)省貼圖數(shù)量，和其他貼圖合并；

（5）模型貼圖顯示美觀，不能變形，對模型進行合理展UV。

5、尺寸單位應遵循的設計規(guī)則：

消防應用中的三維建筑模型多與現(xiàn)實世間相對應，應使用現(xiàn)實世界的尺寸單位，以“米”作為三維建筑模型的單位尺寸。

6、坐標系應遵循的設計規(guī)則：

（1）城市區(qū)域地形模型：空間參照系必須與該區(qū)域基礎測繪所用平面坐標系統(tǒng)和高程基準相一致，城市地形必須釆用統(tǒng)一的平面坐標系統(tǒng)和高程基準，并與國家平面坐標系統(tǒng)和高程基準建立聯(lián)系。

（2）城市外區(qū)域精 確模型：因為最終導出使用的是以數(shù)據(jù)包的形式，在數(shù)據(jù)包中有場景的經(jīng)煒度坐標，所以制作時，要以制作軟件的世界坐標系中心為基點定位，導出的數(shù)據(jù)包是以制作軟件的世界坐標系中心為基點，將整體場景定位到應用環(huán)境中。

（3）場景物體：物體軸心點應在物體底方，軸心點的選擇要便于把物體擺在地面或者墻面上。同時，要選擇方便與現(xiàn)實世界坐標進行換算的點作為軸心點。場景模型中路面、綠化片、地面、河流湖泊、山體 、建筑要符合實際。

7、其他設計規(guī)則：

（1）主體：按照實際尺寸、形狀、材質(zhì)進行真實還原。建筑的布局，無漏建、錯建。建筑整體布線均勻、標準，要保證建筑基本外形的情況下面數(shù)越少越好。

（2）周邊道路、建筑、市政消火栓建模：場景布置以主體建筑正面為場景正方向。主體建筑周圍300米范圍內(nèi)，制作簡模再擺放場景，場景要和實際一致，建筑根據(jù)外觀形狀擠出大型，高度要和實際相符（參照實際拍攝的周邊環(huán)境照片和地圖街景及E都市三維場景）。300米以外的場景，建筑周邊，主干道，水系。

2.3三維模型應用需求

1、建筑物三維場景搭建和模型渲染需要按照以下要求：

（1）場景搭建：即顯示3D空間內(nèi)物體的容器，例如一個箱子是一個3D場景；

（2）應確定坐標系：

·? ? ? ? ?網(wǎng)頁3D? webgl使用笛卡爾坐標系（寬度、高度和深度），也可以指定使用其它坐標系統(tǒng)。

·? ? ? ? ?在網(wǎng)頁3D? webgl中，應以屏幕的中心點為原點。

·? ? ? ? ?應以第三個坐標軸即Z軸，表示場景的深度。

·? ? ? ? ?在網(wǎng)頁3D? webgl的中應以左手法則來輔助記憶三個軸的正方向，伸出左手，食指伸直保持水平，中指垂直向下，拇指指向自己，其余手指收起，食指所指方向即x軸的正方向，中指所指方向即y軸正方向，拇指所指的方向即z軸的正方向。

（3）應正確應用投影：

?屏幕上所看到的三維空間，并非是一個真實3D空間，而是用數(shù)學算法將模擬的三維空間投射到屏幕上的二維圖像。投影是將模擬的三維空間內(nèi)的物體映射到屏幕上生成一個二維圖像的過程。投影分為正交投影和透視投影，這就是攝像機的實現(xiàn)。

（4）應創(chuàng)建攝像機：

在網(wǎng)頁3D? webgl框架three.js中應使用兩種方式：正交攝像機和透視攝像機。

正交攝像機的視野范圍如一個正方體，正方體內(nèi)的物體沿著正方體的邊緣投影到每個側面的物體大小都與立方體內(nèi)的物體大小相同，所以使用正交攝像機投影到屏幕的畫面是無法分辨物體的遠近的，這種攝像機多用于在3D空間繪制2D圖形。

透視攝像機就如一個頂部被削平的金字塔，金字塔頂部被削平的面可以理解為屏幕，在金字塔內(nèi)的物體沿著金字塔縱方向進行投影，并投射到頂部，假設有兩個大小形狀完全相同的物體分別位于金子塔內(nèi)的不同高度，它們投影到頂部的影子的大小就會不同，這就是透視相機的。使用透視攝像機可以在平面內(nèi)很容易分辨出3D空間內(nèi)物體的遠近。

（5）應執(zhí)行3D模型渲染：

渲染是執(zhí)行代碼在屏幕上繪制圖形的過程。渲染是實時執(zhí)行的。

（6）應明確點與向量：

點是由三個值組成，x、y和z，每個點可以表示3D空間的一個唯 一位置，每個點也可表示一個向量，即三維向量，向量可以理解為指向場景中心的一個線段。

（7）應正確使用網(wǎng)格模型：

3D空間內(nèi)任何形狀的物體都稱之為模型，無論是立體模型還是平面模型都由至少三個頂點組成，將這些頂點用線連接起來就組成了模型。

（8）模型的紋理貼圖以及材質(zhì)加載：

·? ? ? ? ?紋理就是一個平面化的圖形，它應是純色填充的也可以是使用位圖填充的。

·? ? ? ? ?材質(zhì)就是使用紋理構建的一種代碼環(huán)境中的對象，將材質(zhì)對象應用到模型網(wǎng)格上，使其更加逼真形象，達到預期設想的效果。

2、建筑物三維場景與GIS結合設計規(guī)則：

使用網(wǎng)頁3D? webgl與GIS相結合，實現(xiàn)三維可視化搜索、定位、規(guī)劃路線的功能展示。

2.3數(shù)據(jù)需求

數(shù)據(jù)采集指標和性能指標：

火災自動報警系統(tǒng)：出現(xiàn)火警時，立即上傳，無報警的情況下每分鐘上報一次心跳包；

消防水壓、水位監(jiān)測設備：設備十分鐘自動采集1次數(shù)據(jù)，如有變化或異常立即上傳到平臺，如數(shù)據(jù)都正常則6小時統(tǒng)一上傳至平臺；

智慧消防綜合管理平臺對消防重點單位的消防安全動態(tài)分析模塊與“雙隨機一公開”消防監(jiān)管信息化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，平臺安全動態(tài)分析結果為消防監(jiān)督檢查提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.4性能需求

設備接入：至少支持1萬臺以上的物聯(lián)網(wǎng)設備接入，數(shù)據(jù)包收發(fā)支持1000QPS以上，從設備上發(fā)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)入庫延遲小于5S
? ? 用戶數(shù)量：至少支持10萬以上的注冊用戶；支持1000以上的用戶同時在線；90%以上的接口響應時間小于2秒。

2.5安全需求

符合通州區(qū)政務云整體安全管理需求。

對接PKI/PMI系統(tǒng)，使用統(tǒng)一、標準的用戶信息，實現(xiàn)基于數(shù)字證書和終端用戶的身份認證和訪問控制。對通過服務請求方（對接系統(tǒng)）接入的，要通過服務請求方（對接系統(tǒng)）與服務提供方的雙方握手協(xié)議建立安全認證機制。對直接訪問的終端用戶，建立統(tǒng)一的標準化授權機制，實現(xiàn)基于功能模塊、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)項、服務接口等不同顆粒、不同維度的應用授權，嚴格限定終端用戶和對接系統(tǒng)訪問資源的范圍。

通過數(shù)據(jù)權限管理，控制管理使用者對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問范圍及對訪問數(shù)據(jù)的處理能力，根據(jù)“業(yè)務邏輯”的獨特權限需求，靈活的進行數(shù)據(jù)權限的封裝，按角色按部門進行數(shù)據(jù)權限的賦權、裁權等操作。

通過日志審計管理，集中采集系統(tǒng)中的系統(tǒng)安全事件、用戶訪問記錄、系統(tǒng)運行日志、系統(tǒng)運行狀態(tài)等各類信息，經(jīng)過規(guī)范化、過濾、歸并和警告分析等處理后，以統(tǒng)一格式的日志形式進行集中存儲和管理，結合日志統(tǒng)計匯總及關聯(lián)分析功能，實現(xiàn)對信息系統(tǒng)日志的全面審計。

四、建設范圍

北京通州智慧消防綜合管理平臺及應用示范建設，選取5個消防安全重點單位、100套城市公共消防栓、5個消防中隊車輛、裝備進行數(shù)據(jù)采集，保證數(shù)據(jù)實時上傳、動態(tài)顯示。單個重點單位建筑面積在1.5萬平方米范圍內(nèi)。