淺談基于大數(shù)據(jù)的火電站智慧化消防探析

 淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

摘要：介紹火電站消防傳統(tǒng)模式情況，討論了火電站智慧化消防必要性，探討了基于大數(shù)據(jù)的火電站智慧化消防研究內(nèi)容，以及未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：火電站；消防；大數(shù)據(jù)；智慧化

目前我國火電站采用多種型式滅火系統(tǒng)與火災自動報警系統(tǒng)相結(jié)合，已經(jīng)構(gòu)成較完整的消防體系，并且涵蓋了火電站大部分防火區(qū)域。但消防工作基本還是按照傳統(tǒng)模式進行，而隨著火電站規(guī)模參數(shù)提高，電站設備系統(tǒng)的數(shù)量增多規(guī)模加大，建筑結(jié)構(gòu)更加復雜，可燃物質(zhì)種類數(shù)量和危險區(qū)域不斷擴大，現(xiàn)場自動化運行程度更高，因而現(xiàn)場消防安全火災危險性更加突出，這些變化對火電站的消防工作模式和效率以及可靠性提出了新的要求。

在日新月異的信息技術(shù)推動下，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，就消防工作而言，借助大數(shù)據(jù)、云計算和信息平臺等先進技術(shù)，將可以創(chuàng)建出與消防傳統(tǒng)模式不同的新型消防工作機制。

智慧化消防是以大數(shù)據(jù)為核心，針對火電站的消防設計與防控措施以及消防設施，利用消防內(nèi)外數(shù)據(jù)來源，形成全樣本數(shù)據(jù)，借助先進數(shù)據(jù)處理與計算技術(shù)，使其形成防火監(jiān)控和滅火數(shù)據(jù)環(huán)流，實現(xiàn)火電站消防安全防控全覆蓋以及火情危險的準確及時處理。

火電站建筑物貫穿空間大，建筑物分散，使用燃料有天然氣、柴油、重油、煤炭等可燃物質(zhì)，設備系統(tǒng)涉及到可燃物和電力，運行介質(zhì)高溫高壓，各種類型電纜敷設廣泛，現(xiàn)場有粉塵和濕熱環(huán)境，因此消防法規(guī)《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范-GB50229》對火電站消防設計提出了具體防火要求。

設計規(guī)范中根據(jù)電站不同區(qū)域規(guī)定了火災危險性等級，包括甲乙丙丁戊等，規(guī)定建筑構(gòu)件燃燒性能和耐火極限，并以防火區(qū)域進行劃分。

電站總平面布置區(qū)域劃分主要有：主廠房、點火油罐、生產(chǎn)過程火災危險區(qū)域、煤場及輸煤、消防水泵房、材料庫等。

在火電站常規(guī)消防系統(tǒng)設計與建設中由于火電站的自身特殊性很容易出現(xiàn)各種各樣問題，需要細心完善和改進后才能保障火電站的消防安全。

火電站實際運行中消防系統(tǒng)主要通過火災報警系統(tǒng)作為全場的消防安全保護控制中樞，進行火災隱患早期探測及緊急滅火處置，并進一步動用各種消防設施和手段進行滅火救援搶險工作。

2.1 消防傳統(tǒng)模式的不足

在消防系統(tǒng)設計和施工方面，設計單位按照國家行業(yè)現(xiàn)行技術(shù)標準進行消防設計，消防信息網(wǎng)絡化和智慧化方面標準規(guī)范并不健全，消防工程施工同樣存在部分瑕疵和功能缺陷。

在消防有關(guān)設備方面，由于產(chǎn)品不斷升級更新?lián)Q代，一些消防設施零配件已經(jīng)逐步停產(chǎn)，增加了火電站對消防設施報廢更新及工程改造的需求，但可能因為種種原因，不能及時進行消防設施維修和改造工作，容易造成消防安全隱患和潛在火災風險。

在消防設施維修保養(yǎng)檢測等技術(shù)服務方面，有關(guān)服務商如何進行規(guī)范有序和科學合理的技術(shù)服務支持還存在各種問題。

在消防設施運行管理方面，因為消防化管理水平不足，難以實時監(jiān)控電站消防設施運行狀況，難以采取針對性分析和評價診斷火災危險性以便排查隱患，同時滅火救援應急指揮體系也難以適應更高的消防需求。

目前電站領(lǐng)域設備的數(shù)字化和信息化水平不高，消防系統(tǒng)還是比較獨立的系統(tǒng)，與全電站的控制管理系統(tǒng)信息化智慧化緊密聯(lián)系程度不夠，消防監(jiān)控報警和滅火設施有些還是依靠就地人工控制，自動化和智慧化水平較低，電站部分區(qū)域和設備的消防監(jiān)控報警和滅火設施覆蓋合理性和深度不足。

2.2 智慧化消防模式的必要性

公安部消防局在 2017 年發(fā)布了《關(guān)于推進“智慧消防"建設的指導意見》，提出：綜合運用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，加快推進“智慧消防"建設。

隨著火電站的大型化和現(xiàn)代化，相應建筑結(jié)構(gòu)與工藝設備系統(tǒng)布置復雜多變，火災隱患危險性變大，電站單位面積資源價值很高，傳統(tǒng)的消防方式難以滿足現(xiàn)代化電站安全管理要求，消防體系的升級換代和運維管理方式轉(zhuǎn)變成為迫切實際需求，因此智慧化消防建設十分必要。

智慧化消防系統(tǒng)是火電站智慧化一個*的子系統(tǒng)，在智慧化電站的各個層級中都有所體現(xiàn)，應將其納入電站一體智慧化管理中，為將來電站少人值守智慧化運行做好準備。

對于火電站的消防安全，智慧化消防將實現(xiàn)實時監(jiān)控、全覆蓋*，利用大數(shù)據(jù)、云計算、智能核心算法等前沿技術(shù)，對火電站生產(chǎn)過程和建筑物及設備狀態(tài)進行在線實時檢測分析和在線診斷。

與電站消防火災報警系統(tǒng)結(jié)合，進行火災隱患預警判斷，給予智慧化指導，能夠?qū)痣娬净馂碾[患及時發(fā)現(xiàn)及時處理，防范于未然。

與電站消防滅火系統(tǒng)設施結(jié)合，進行火災初期滅火救援，能夠?qū)痣娬境跗诨馂募皶r滅火，限制損失進一步擴大，及時消滅初期火災。

與電站智慧化系統(tǒng)結(jié)合，及時報警、及時處理并反饋現(xiàn)場情況、及時按規(guī)定程序與各個子系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動，提升整個電站的消防安全監(jiān)控水平和滅火救援能力。缺乏聯(lián)動輔助手段，快速進行火災的處置造成較大影響。

3.1 消防大數(shù)據(jù)研究

大數(shù)據(jù)是一種大容量大規(guī)模數(shù)據(jù)集合，具有數(shù)據(jù)獲取、存儲、管理、分析和判斷等功能，能夠形成大容量數(shù)據(jù)規(guī)模，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速流轉(zhuǎn)，能夠帶來技術(shù)層面的變革與管理方式創(chuàng)新，能夠形成現(xiàn)代智慧化消防模式。

首先全樣本數(shù)據(jù)流能更加立體、系統(tǒng)、客觀認識事物，獲得事物總體情況，實現(xiàn)對事物特征準確描述，可以從整個電站的消防全局角度出發(fā)，以整體系統(tǒng)性思路分析、預測和指揮各項消防工作有效有序開展。

借助對電站內(nèi)部消防大數(shù)據(jù)的研究，可以實時在線掌握整個電站各個區(qū)域的消防監(jiān)控狀況，及時發(fā)現(xiàn)和預警建筑物和工藝設備的火災隱患，及時智能分析診斷，做出準確的處理指導意見，及時發(fā)現(xiàn)初期火災并啟動相應的滅火系統(tǒng)及聯(lián)動相關(guān)子系統(tǒng)，將火災消滅于萌芽。

借助對電站外部消防大數(shù)據(jù)的研究，可以獲得類似電站的火災數(shù)據(jù)，能更客觀準確掌握火災成因、火災分布規(guī)律和火災發(fā)展趨勢等情報，采取消防預防措施開展有針對性的火災防控工作。

其次是研究模糊智能思維模式，在大數(shù)據(jù)背景下思維將轉(zhuǎn)變?yōu)槟：季S，強調(diào)思維的模糊性與完整性，通過龐大數(shù)據(jù)群獲得事態(tài)整體走向或是發(fā)展趨勢，進行整體趨勢的預測。

研究消防領(lǐng)域中模糊思維模式，少量的失真信息數(shù)據(jù)并不能得出電站建筑物和設備的火災隱患判斷，所以將會對采集到的全部各種數(shù)據(jù)進行智慧化模糊思維綜合判斷，才能獲得準確真實的結(jié)果，同時此種思維模式與人類的思維結(jié)構(gòu)較為相近，使得電站消防系統(tǒng)更具有智慧。

再有是研究大數(shù)據(jù)應真實有效，如果不能夠保證數(shù)據(jù)真實有效，基于大數(shù)據(jù)的智慧化消防檢測分析和研判將會產(chǎn)生錯誤，所以應加強對電站消防設施設備層面的研究，嚴格質(zhì)量管理與提升設備智慧化水平。

同時應研究基于大數(shù)據(jù)思維，建立火電站火災防控長效機制，構(gòu)建火電站本身及面向社會多方參與消防安全共同治理新模式，強調(diào)常態(tài)化精細化與標準化治理理念，形成齊抓共管多元共治。

應研究建立火電站滅火救援機制，基于大數(shù)據(jù)實現(xiàn)采取科學有效消防措施迅速控制災情，一旦發(fā)生火災，災情程度（如火災地點、被困人數(shù)、火災蔓延趨勢）、現(xiàn)場救災情況（如車輛、人員到場、出水時間，出水量、災情發(fā)展態(tài)勢）等階段信息都能夠迅速記錄反饋，為救災決策提供重要參考依據(jù)。

3.2 消防智能體系架構(gòu)研究

研究消防智能設備層面，消防設備設計及制造應考慮較長的壽命使用周期，能夠利于更換零配件需求，設備維保方面有可靠及時合理的消防技術(shù)服務。

消防設備需要質(zhì)量好，可靠性高，通用性和互換性好，執(zhí)行機構(gòu)動作應及時準確，并減少調(diào)校和維護工作量。

智能設備層面主要包括現(xiàn)場總線系統(tǒng)和無線設備網(wǎng)絡，各種火災報警系統(tǒng)，各種在線檢測分析和控制儀器儀表，以及各種滅火救援系統(tǒng)設備。

研究消防智能控制層面，這是消防智慧化的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)電站生產(chǎn)過程的消防數(shù)據(jù)集中采集，在線實時監(jiān)控和處理，也是安全等級層面。

研究設置的消防智慧化監(jiān)測控制平臺，采用大數(shù)據(jù)、云計算、智能核心算法等前沿技術(shù)，對火電站的生產(chǎn)過程和建筑物與設備狀態(tài)進行監(jiān)測分析診斷和指導。

例如消防智慧化監(jiān)測控制平臺可以配合火電站的建筑物和設備 BIM 模型，進行電站各種信息的查閱和檢索，在線實時監(jiān)控全電站各個區(qū)域、各個設備系統(tǒng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)消防安全隱患和故障就會及時報警并給出具體設備的定位、具體故障情況、快速通知處理，及時反饋到監(jiān)控平臺予以記錄，甚至進一步給出智慧化處理方案和意見。

根據(jù)長期運行記錄匯總統(tǒng)計分析顯示各種故障報警記錄日志及處理情況，可以進行日常智慧化消防運維調(diào)度管理，可以實現(xiàn)手機的 APP 功能與電腦終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，并根據(jù)手機權(quán)限進行遠程操控。

第三研究消防智能監(jiān)管層面，應融入到全電站的智慧化管理體系中，實現(xiàn)廠級優(yōu)化調(diào)度與配置，進行設備的狀態(tài)監(jiān)測與故障預警，達到實時監(jiān)控與三維可視化互動定位等功能。

應設立一個由技術(shù)人員值班的全電站實時調(diào)度控制監(jiān)管（診斷）中心，建立發(fā)電設備遠程診斷中心，實現(xiàn)對電站生產(chǎn)過程實時參數(shù)監(jiān)視，設備系統(tǒng)性能狀況監(jiān)測及分析和問題診斷以及火災隱患趨勢預警，實現(xiàn)消防設備狀態(tài)檢修遠程指導等功能。

第四研究消防智能管理層面，應融入到區(qū)域化消防智能管理體系中，利用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在區(qū)域內(nèi)實時監(jiān)控各電站安全生產(chǎn)全過程，滿足集團級的消防智能決策要求。

在區(qū)域電站大數(shù)據(jù)平臺上形成互聯(lián)網(wǎng)+電力技術(shù)服務業(yè)務，細化新的業(yè)務模式，可采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，建立區(qū)域內(nèi)電站安全消防救援中心，利用全社會消防部門和社會力量對火電站消防工作予以支持，實現(xiàn)火電站消防安全監(jiān)測防控及搶險救援的化管理和全社會一體化管控。

3.3 消防智慧化其他研究

除了上述研究內(nèi)容外，消防智慧化還應當研究編制可行合理的對應技術(shù)標準與規(guī)范，研究消防設備的數(shù)字化和智慧化高質(zhì)量產(chǎn)品，研究消防大數(shù)據(jù) 互聯(lián)共享的應用技術(shù)，研究消防智慧化監(jiān)測控制平臺建設技術(shù)，研究機器人智能巡檢技術(shù)，研究電站設備系統(tǒng)在線監(jiān)測故障分析診斷技術(shù)。并研究消防智慧化技術(shù)的實效性、前瞻性、安全性、互動性和可靠性，實現(xiàn)并具有自適應性、自檢能力、可控性、生產(chǎn)全過程、融合性和經(jīng)濟性等功能。

還應研究火電站消防智慧化的全過程技術(shù)工作，包括電站消防系統(tǒng)設計階段的數(shù)字化 BIM 模型技術(shù)，消防設施設備制造階段的數(shù)字化制造技術(shù)，建設安裝調(diào)試階段的設備系統(tǒng)數(shù)字化信息化安裝施工技術(shù)，電站運行維護階段的消防設施智慧化管理控制技術(shù)，直至消防設施退役階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析記錄和經(jīng)驗后評價等。

火電站消防智慧化監(jiān)測控制平臺將得到研發(fā)和完善，基于大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能算法和現(xiàn)代控制技術(shù)，平臺將具有高度的安全性、靈活性、開放性、擴展性和一定的智慧化。

火電站工藝設備及消防設備在線檢測和故障隱患預警診斷技術(shù)得到發(fā)展，使得電站安全運行可靠性經(jīng)濟性大為提升。

火電站機器人日常巡檢技術(shù)成為可能，實現(xiàn)對電站各個區(qū)域建筑物和設備系統(tǒng)的全覆蓋*智慧化巡檢。

利用先進傳感測量及網(wǎng)絡通訊技術(shù)，未來將實現(xiàn)對火電站生產(chǎn)全過程的監(jiān)測和感知，深度采集融合火電站的海量多源數(shù)據(jù)，將實現(xiàn)準確的消防計算分析和判斷決策。

實現(xiàn)火電站工藝設備及消防設施的全生命周期智慧化管理，將管理控制要求及時反映到生產(chǎn)控制層，實現(xiàn)管控一體化。

實現(xiàn)火電站消防系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟優(yōu)化運行，滿足消防安全需求，減輕員工現(xiàn)場工作強度，提高消防監(jiān)控報警和滅火能力。

開展技術(shù)專家系統(tǒng)對電站的遠程消防技術(shù)服務，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各消防系統(tǒng)實時監(jiān)控、統(tǒng)一管控、信息資源和消防資源互聯(lián)共享，統(tǒng)籌一體化集中管理。

5.1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)，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(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)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。補充了原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，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。

從火災預防，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備和消防聯(lián)動控制設備，有效解決用電單位電氣線纜老舊，小微企業(yè)無電工、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：

5.2 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、設備狀態(tài)、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設備臺賬信息等。其中可在地圖可以選配成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(jiān)控

智慧用電子系統(tǒng)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(tǒng)，實現(xiàn)對相關(guān)消防系統(tǒng)設備的信息實時監(jiān)控，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風險閾值，APP、電話報警統(tǒng)統(tǒng)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(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；

綜上所述，火電站消防系統(tǒng)向智慧化發(fā)展是未來必然趨勢，目前國內(nèi)火電站基本具備了相應的信息化基礎條件，相關(guān)研發(fā)和試點工作已經(jīng)開展，但火電站的整體智慧化將是一個漫長的過程，預計與不斷成熟的人工智能和大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度融合共同發(fā)展，將會實現(xiàn)電站智慧化的愿景。

[1]王九思，王日南，侯 宇 .基于大數(shù)據(jù)的火電站智慧化消防探析.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2020.06版.