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(不同材質的墻交接容易共面)；

（5）交接要嚴絲合縫，對齊；

（6）材質清楚(用漢字),無漏附材質的物體；

（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（一個材質范圍內）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；

（10）應當約定公用貼圖材質庫，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，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很容易分辨出3D空間內物體的遠近。

（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。

·? ? ? ? ?材質就是使用紋理構建的一種代碼環(huán)境中的對象，將材質對象應用到模型網(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。