孫長榮
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：基于BIM的醫院智慧消防系統探究，是基于現有醫院等類似場所的消防設施，通過BIM技術建模，直觀展示醫院的整體平面布置情況，準確呈現現有消防設施布置及位置；通過基于SCRATCH軟件的系統研究開發，在火災發生時，能夠及時地將火警信息及BIM系統圖發送至中控及終端，引導消防車輛及時準確到達消防設施位置；同時，實現將火警信息和BIM系統顯示的逃生路線及時發送到醫務及就醫人員終端手機，便于指導涉險人員自救。結果表明，準確地提供現場布置路線，指導消防車輛就位，能夠提高消防效率。及時地發送報警信息和逃生路線，對涉險人員自救有積極作用。
關鍵詞：智慧城市；智慧消防；消防系統
1 醫院消防系統現狀及調研分析
1.1 醫院消防系統現狀
醫院消防系統屬于建筑消防系統，主要包含報警系統和執行系統兩部分（見圖1、圖2）。
圖1 火災自動報警系統圖
圖2 消防設施系統圖
報警系統主要通過安裝消防火災自動報警設備完成，如設置感煙、感溫探測器，設置人工應急報警設施等。當火災發生時，報警設施動作，給控制室傳輸報警信號，啟動消防系統程序，聯動119報警系統的同時，執行系統啟動。消防應急執行系統包含室內外消火栓系統、水噴淋系統、消防泵系統、閥系統、通風系統、排風系統等。室內外消火栓系統主要為外來提供水源，消防泵系統與閥系統主要是根據系統執行動作指令，啟動室內水噴淋系統，實現滅火自救過程。通風系統和排風系統是根據執行指令，及時關閉風門，開啟排煙系統，降低火災影響。
消防系統還包含其他輔助系統，如應急配電系統、逃生指示系統等。消防設備和消防主機通常采用電網供電和自備電源供電聯合方式，常規供電由電網供電滿足，當火災情況下，將根據系統指令切斷全體的電網供電電源，消防設備和主機將自動切換至自備電源供電模式，保證消防系統的供電正常。逃生指示系統包含出口標志燈指示，室內設置應急照明燈系統、消防疏散指示系統等，便于輔助消防涉險人員能夠實現逃生自救。當前的火災報警系統，主要是通過消防探測系統的探測結果進行報警，消防探測系統與消防控制系統聯動，實現消防滅火的相關措施進行動作，如消防泵啟動、噴淋裝啟動、通風啟動、排煙啟動等，實現系統自救滅火。輔助系統也僅能夠給涉險人員提供自救指示、照明等輔助。在火災初期，系統自救和輔助將起到關鍵的作用，但隨著災情的發展，指導外來才是降低火災損失、保障生命財產的關鍵。因此，針對火災情況下，通過準確發送的消防進場線路，指導消防準確到達位置，及時實施消防；通過給每一個涉險人員準確發送逃生路線，有效指導醫院內的相關人員實施逃生自救；實現這樣的智慧消防系統，將為爭分奪秒的工作贏得寶貴的時間。
2 智慧消防系統設計
智慧消防系統設計是在醫院常規消防報警系統和消防應急執行系統的基礎上，增加智慧輔助系統，指導外來，提高效率。系統旨在直觀展示醫院的平面布置，呈現現有消防設施布置及位置，準確選擇消防車進場路線，引導消防車輛及時準確到達消防設施位置。實現將火警信息和逃生路線及時發送到醫務及就醫人員終端設備，能夠有效指導涉險人員逃生自救。
2.1 智慧消防系統框架設計
智慧消防系統可以作為獨立的消防系統，也可以在原有消防系統的基礎上設計嵌入式智慧消防信息系統。該項目研究以嵌入式智慧消防信息系統模式，系統本身設計獨立的信息系統界面，報警信息來源于原有的消防報警系統，通過對報警信息的來源點進行判斷后，啟動執行智慧信息選擇和發送。同時，智慧消防信息系統共享原有消防系統和119火警系統的聯動，通過系統的設計和信息的完善，實現在火警情況下，不但能夠和119系統聯動，還能夠給消防單位發送圖片信息，提供的進場路線，明確現場消防設施布置位置等。
嵌入式智慧消防信息系統不但要跟原有的消防系統形成嵌入模式，還要跟醫院的掛號系統實現信息共享。在掛號系統中，針對住院就醫人員，要求在掛號時形成獨立的手機信息數據庫；該數據庫中及時完善醫務人員、消防人員等的手機數據信息，智慧消防信息系統將自動讀
取該數據庫，作為火災情況下信息發送對象，發送消防逃生路線，指導相關人員及時逃生自救。
2.2 智慧消防系統功能設計
智慧消防信息系統的核心功能是路線的智慧選擇功能和信息的終端發送功能。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是基于原有的消防系統，通常情況下，醫院智能消防系統都對系統的報警設施進行定位和編號，因此該項目軟件開發默認原有消防系統已實現該功能。消防車進場路線的選擇，根據消防系統對建筑物煙感報警器的定位和編號，程序形成對應的進場路線圖庫，進場路線圖庫與報警器形成變量對應關系。假設設置1號和2號報警器分別對應兩棟樓，當系統讀取到1號報警，系統自動執行對應的進場路線，程序調取對應的進場路線圖片上帶有進場路線指示，消防設施布置位置等，發送給中控室工作站，通過消防系統與119系統聯動的功能，將進場路線發送給119系統，準備指導消防車以最快的速度進場，到達位置；同理，當系統讀取2號報警時，實現路線選擇和發送。
涉險人員逃生路線的選擇，系統主要針對住院就醫人員，根據樓層煙感報警器的編號和定位，系統形成獨立的逃生路線圖片信息庫，每一個報警器都對應兩套逃生路線圖，根據病房和報警器的相對位置進行判斷，發送對應涉險人員和火災點相背的逃生路線圖，實現發送給不同的涉險人員，都是的逃生路線，提高逃生自救幾率。系統自動選取一套的逃生路線圖后，調取手機信息庫，根據信息標注的病房，給手機發送火災報警信息和消防逃生路線圖。
信息的終端發送功能，主要解決將圖片信息發送給相關終端設備問題。系統通過采用STRACH軟件結合Python軟件的方式，實現將文字信息和圖片信息發送給對應的終端。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。系統以發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，及時實施和自救。
2.3 智慧消防系統界面應用設計
智慧消防系統界面設計包含了登錄界面和系統應用界面，系統登錄界面是保證系統的獨立性功能，系統應用界面融合了醫院掛號系統和消防系統的相關信息共享及功能融合功能。
系統登錄界面主要設置的是登錄限制，實現系統的有序管理。系統應用界面包含了聲光報警系統和報警信息系統。當系統接到報警時，聲光報警系統啟動，起到及時提醒作用，同時系統應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、報警內容、附近消防設施布置信息等，信息界面分框分別顯示系統讀取的樓層逃生路線圖和消防車進場路線路。系統除自動發送相關信息至對應的終端外，還提供手動輸入終端設備號，做信息發送的功能。
3 BIM在智慧消防系統中的應用
BIM技術作為一項建筑信息模型的新的應用技術，它具有突出的三維可視化優勢。通過BIM技術建模，能夠直觀而又真實地反映醫院現場的布置情況，準確展示消防設施布置情況。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、直觀地指導應急工作。BIM技術能夠繼承和傳承模型信息，針對BIM技術建立的消防設施模型，可以形成一套消防設施的運行維護系統，全生命周期地記錄消防設施相關信息。
3.1 BIM在智慧消防系統場景布置中的應用
在SCRATCH軟件應用中，程序可以繪制醫院場景圖示作為背景，也可以調用場景圖片作為背景，但都是二維模式的圖片，無法直觀地表現相關信息。通過采用BIM技術，建立醫院的三維模型，可以真實地反映醫院的平面布置情況和樓層布置情況。醫院外場模型包含：周邊道路情況、消防設施布置位置、建筑物布置情況等。醫院樓層模型包含樓層病房布置情況、消防設施布置情況（如煙感報警器、消防箱、應急指示燈、消防通道門、樓梯）等。
在BIM模型的基礎上，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，根據系統需要選擇對應的路線圖發送給設備終端，對指導消防車進場實施，指導涉險人員逃生自救，都能夠更加直觀、更加有效。
3.2 BIM在智慧消防系統設施運行維護中的應用
BIM技術在消防系統設施運行維護中的應用，是利用BIM技術對設施模型信息的繼承和傳承功能。在完成醫院消防設施整體系統建模的基礎上，通過系統，可以直觀地查看消防系統的整體布置情況。同時，錄入相關設施的基礎信息，如消防報警器、消防水泵等的型號、功能等，便于系統的維護工作落實。在消防系統運行過程中，如果出現設施維護和維修等，系統配置了運維信息錄入功能，可以及時地將設施的運行維護信息錄入保留，避免造成運行維護給系統造成的破壞。該系統對消防設施的全生命周期內的所有信息的繼承起到積極的作用。
4 安科瑞智慧消防監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網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。填補了原先針對“九小場所”和危化品生產企業無法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”、用電管理的實際需求。
從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、人員、監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備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關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人員。同時，通過自動消防滅火控制裝置啟動自動滅火設備和消防聯動控制設備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業無專業電工、肉眼無法直觀系統即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時排除隱患，安科瑞智慧消防監控云平臺結構如下圖所示：
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。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備臺賬信息等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。
(2)實時監控
智慧用電子系統可接入電氣火災、故障電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測和母排無線測溫探測等等各類子系統，實現對相關消防系統設備的信息實時監控，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、電話報警統統上陣，通過設備的標簽、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、隱理、和隱患記錄，隱患的目的是為了系統在產生報警或隱患后，系統可以針對工程人員派發工單，處理完以后工程人員能夠在系統中填寫相關工單任務記錄，以供歷史查詢。隱患統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
(4)統計分析
統計分析包括數據匯總和分析報告，數據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設置類分別顯示，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，設備信息以及對應的操作時間等；分析報告包括總體概況和設備回路特征分析。
(5)運維管理
根據運維調度管理的需要，智能調度技術人員可以分為不同角色，系統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，并與電腦終端系統的數據同步，能展示剩余電流、溫度、電壓、電流等電氣參數的實時監測數據及變化曲線、歷史數據與變化曲線；短路、斷線、漏電、超溫、過壓、欠壓、過流等電氣故障實時報警數據等；能實時顯示項目地理位置、未排除隱患數、未處理巡檢數等；通過APP消息推送的方式提醒用戶實時報警信息；可以實現遠程復位、遠程分閘功能；可以對所有現場探測器進行遠程參數設定及修改；可以對所有現場探測器的遠程控制記錄進行查詢；
4.3 產品選型
電氣火災監控探測器
5 結論
研究表明，基于現有醫院等類似場所的消防設施，通過BIM技術建模，實現直觀展示，呈現現有消防設施布置及位置；通過系統研究開發，在火災發生時，系統能夠準確地選擇消防車進場路線，并及時將指導信息及BIM系統圖發送至中控及系統，引導消防車輛及時準確到達消防設施位置；通過研發和配置，實現將火警信息和BIM系統顯示的逃生路線及時發送到醫務及就醫人員終端設備，能夠有效地指導涉險人員自救。系統對醫院等類似單位配置智慧消防系統，提高效率和自救效果，有積極的指導意義。
參考文獻
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[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06 版.
作者簡介：
孫長榮，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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