基于物联网技术的污水处理厂消防安全监管系统

杜艳丽

（中铁建发展集团（天津）水务有限公司，天津 300000）

自改革开放以后，我国的经济取得了飞速发展。城市化进程迅速加快，城市人口密度不断上涨，污水处理厂的数量、工作量均在逐年递增，伴随而来的生产安全事故数量也在逐年上升。2020 年阜新氟产业开发区污水处理厂发生火灾爆炸事故，造成3 人受伤，直接经济损失近600 万元。虽然，污水处理厂的消防安全管理工作的重要性日益彰显，但群众消防意识还比较淡薄，基层管理人员监测方法还落后，可用的消防资源也比较有限，领导层的监管不到位，消防设备设施没有得到有效的监管，很多消防隐患不能被及时排查处理，种种原因导致消防管理模式还停留在较为传统管理阶段，处于被动应付的境况[1]。

1847 年，全球第一台火灾自动报警的发送装置在美国研究成功，并被用于城镇安全建设中。19 世纪末，英国最早将金属受热膨胀的原理运用到温度感知元件，实现了火灾的报警。到了20 世纪80 年代后，用于火灾探测技术的智能探测、智能监控和抗干扰的算法也陆续问世，极大提升了火灾探测的精准度。20 世纪90 年代，国外已经研制出火灾自动报警系统联网技术，多方面联网控制，多维度协同预防火灾发生[2]。目前，部分发达国家，已经将城市监控系统接入火灾自动报警平台，可通过视频识别技术直接判断火灾的发生，一旦接到火警，也能迅速调出报警场所附近的监控录像，对了解火灾情况以及后续的火警处置提供帮助，能有效地将火灾扼杀在萌芽中。对比国外发达国家，我国的自动报警技术的发展起步相对较晚，直到实行改革开放后，20 世纪70 年代末期才开始了火灾自动报警系统的研发。到了20 世纪90 年代后，火灾自动报警取得了飞速的发展，逐步地缩短了与国际先进水平的差距。2005 年，我国研发出多信息火灾报警联网技术，将火灾探测器的信息传递至火灾自动报警控制器，能实现对各个区域内的火灾探测器进行多信息动态监控，消防设施的运行监控，信息查询以及故障查看[3]。

从整体发展趋势上来看，火灾报警技术发展分为三个阶段：第一个阶段火灾报警系统大多是多线型方式组成，可靠性较差，很容易出现漏报误报的情况。第二个阶段是总线型系统，此系统大多以微处理器控制，出厂时已经设置好参数，无法更改其探测灵敏度[4]。第三个阶段是智能型火灾报警系统，充分运用先进的计算机运算技术，可随时更改底层探测器的灵敏度以适应不同的工作环境，提高系统的探测精准性。

当下，污水处理厂的安全管理系统较为传统，日常运行过程中存在许多问题，主要体现在以下5个方面：

2.1 污水处理厂领导和员工缺乏消防安全意识

在企业中，上至领导层，下到底层员工，甚至消防管理人员均缺乏主动获取消防知识的意识，群众消防安全意识淡薄。大多数人抱着不可能发生火灾的侥幸心理，认为消防安全全是消防队的职责，忽视自身对消防安全知识的学习。领导和员工缺乏消防安全意识，以致火灾隐患滋生，增加了企业的火灾风险，在遭遇火灾时，无法科学自救，最终酿成大祸。

2.2 污水处理厂对消防安全重视程度不够

企业一味追求经济效益，忽略安全管理，大多数的消防设施均是摆放，得不到及时维修保养，很多时候仅是被动应付消防队的例行检查，更有甚者宁愿接受消防队处罚也不愿提高自身消防安全水平。对于可能存在消防隐患视而不见，有些企业违规搭建，使得原有建筑物的消防安全布局发生改变，甚至违反规范要求改变原有建筑的使用性质，火灾风险积聚增加，极大可能造成人员伤亡和财产损失。

2.3 污水处理厂基层消防工作人员专业素质低

消防安全管理投入低，忽视基层消防工作人员的技能培训，专业素质低下。大多数的基层消防工作人员能力有限，不具备相关资质，这一人为因素加大了安全管理的难度。

2.4 污水处理厂缺乏系统性信息化管理

污水处理厂在进行安全管理时由于个人的原因，很容易造成纸质数据记录不准确、消防设施巡检不到位、缺失和损坏处置不及时等情况，以致不能准确反映消防系统各个时间点的状态。

2.5 污水处理厂缺乏消防风险评估与提前预警

现阶段社会上使用的绝大多数消防系统仅可以在发现隐患时提醒工作人员隐患的具体位置及类别，却无法对该消防隐患的具体等级进行判断，无法根据已记录的数据汇总情况对工作人员提前预警[5]。

3.1 超级管理员

超级管理员是系统的研发人员。

3.2 管理员

污水处理厂内权限最高的账号，可配置人员，更改人员权限。

3.3 安全管理人

使用平台查看污水处理厂的消防设施运行状况；
并且可以发布消防设施巡查，设备维保等任务，发布隐患排查任务。

3.4 巡查维保人员

负责日常消防设施的巡查任务、设备维保、异常状况排查。

3.5 单位员工

单位员工在平台上学习基础消防知识、防火常识、灭火技能、疏散逃生技巧；
同时员工可将办公场所发现的火灾隐患或安全管理建议发送到云平台中。

4.1 安全性原则

1）网络传输安全。某污水处理厂安全监管系统，拟实现的消防安全监督管理平台网络传输过程设计采用电信NB-IoT、电信有线宽带网络。

2）云主机安全。云主机是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务，具有自助管理、数据安全保障、自动故障恢复和防网络攻击等功能。

3）用户使用安全。实施多重身份验证机制，不再简单的使用普通的账号密码登录，要同时支持基于PKI/CA 数字证书和用户名/口令身份认证方式，可以单独使用也可组合使用，组合使用能较大程度的增加登录安全性。

4）数据安全。针对不同目标系统根据对主机所承载的应用进行专业的安全评估，并进行恰当的安全配置。

4.2 稳定性原则

系统运行的稳定性体现在优质物联网设备的选择、设备安装位置的准确性、合理的组网方式、成熟的软件平台架构以及合理的应用功能业务流程。

为保障本项目物联网数据的时效性，传感器硬件选型都具备以下原则：

1）设备基于国际、国内行业标准研制，具有良好的兼容性；

2）具备先进的功能和性能指标，满足系统建设的应用需求；

3）具备高可靠性，保障政务系统稳定、持续运行；

4）具备良好的可扩展性能，保证在3 ～5 年内不会过时。

采用成熟的软件平台架构，使得软件平台建设中功能模块能满足应用功能的稳定性、时效性和准确性。

4.3 先进性原则

平台的实现是基于物联网技术，同时植入移动互联网技术等前瞻性技术，以满足先进性原则。

物联网是一个基于传统互联网，结合传感器技术、计算机网络技术、分布式处理技术，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联。

运用移动互联网及相关技术，消防巡查人员能得到即时的移动端信息支持，在巡查维保过程中能实时查看消防设备设施的运行状态、视频监控信息、巡检状况、故障报警情况、告警处置信息等，将移动互联网技术运用到日常消防安全管理中，提高工作效率，实现消防工作的高效智慧管理。

4.4 可持续性原则

平台功能的易操作性体现在应用功能业务流程适应于污水处理厂日常消防安全管理流程。明确用户角色，围绕不同的用户角色，基于使用场景对软件的各个大大小小相关的需求特性，统计分类用户日常的使用场景类别，分析用户对于各个应用功能的使用频率。从易操作的角度出发，在对需求特性进行场景分析的时候，需要重点关注功能特性对易用性的特定要求，例如需要给用户呈现哪些信息，所呈现信息的要求，需要执行哪些特定功能等。

5.1 火灾自动报警系统

通过用户传输装置将建筑内原有传统的消防自动报警控制主机上的信息上传至监管平台，实现对消控主机传输信息集中管理。

图1 为火灾自动报警系统页面，通过安装用户传输装置将消防自动报警控制主机的报警信息上传至平台，实现实时告警。

图1 污水处理厂火灾自动报警页面

5.2 智慧消防水系统

在污水处理厂消防水箱部署水位监测设备，实时监测水箱的液位变化；
在消防栓上安装水压监测设备实时获取消防栓水压状况；
在消防喷淋系统管网最不利点安装末端水压监测设备，实时监测喷淋管网压力是否符合规范要求。

实时上传消防水箱水位、室内外消防栓压力、自动喷淋系统管网最不利点压力信息，对这些均设置安全阈值，当超出规定安全阈值将自动发出预警信息，并向平台推送告警信息，平台可随时查询各个监测点当前状况、是否存在异常状况，以及一段时间内的各监测点的水压水位变化，辅助消防管理。

5.3 无线烟感、温感、可燃气体监测系统

在污水处理厂中烟感和温感缺失部位增补无线烟感、温感监测设备，对必要的场所安装可燃气体监测设备，实时监测污水处理厂中的烟雾浓度、温度高低、可燃气体浓度等信息，并对监测的数据设置相应的安全阈值，若发现超过安全阈值的情况或出现异常数值变化，将及时向平台发出告警信息，及时进行故障排查。

5.4 视频信息联动系统

平台实现的消防安全监管系统与污水处理厂现有的视频监控平台进行对接，对厂区内所有区域的视频监控统一查看。重点查看疏散通道和消防通道的视频情况，若存在监控盲区应及时新增监控探头，保证污水处理厂内人员能安全疏散出来、外部消防车辆顺利进出。系统兼具实时监控、不安全行为监测、不安全状态监测、在岗分析和辅助疏散等功能。

本文以污水处理厂为研究对象，分析了污水处理厂现有安全管理系统的现状和存在的问题，根据分析结果，设计了污水处理厂的安全监管管理系统，解决了传统安全管理工作存在的监管不到位、不全面、人员管理困难等问题。

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