淺談基于大數(shù)據(jù)的火電站智慧化消防探析

0 引言

目前我國火電站采用多種型式滅火系統(tǒng)與火災(zāi)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(jìn)行，而隨著火電站規(guī)模參數(shù)提高，電站設(shè)備系統(tǒng)的數(shù)量增多規(guī)模加大，建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，可燃物質(zhì)種類數(shù)量和危險區(qū)域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)場自動化運(yùn)行程度更高，因而現(xiàn)場消防安全火災(zāi)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(jìn)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(jī)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(shè)計與防控措施以及消防設(shè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)火電站消防安全防控全覆蓋以及火情危險的準(zhǔn)確及時處理。

1 火電站傳統(tǒng)消防模式

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(shè)備系統(tǒng)涉及到可燃物和電力，運(yùn)行介質(zhì)高溫高壓，各種類型電纜敷設(shè)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(shè)計防火規(guī)范-GB50229》對火電站消防設(shè)計提出了具體防火要求。

設(shè)計規(guī)范中根據(jù)電站不同區(qū)域規(guī)定了火災(zāi)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(jìn)行劃分。

電站總平面布置區(qū)域劃分主要有：主廠房、點(diǎn)火油罐、生產(chǎn)過程火災(zāi)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(shè)計與建設(shè)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(xì)心完善和改進(jìn)后才能保障火電站的消防安全。

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

2 火電站智慧化消防必要性

2.1 消防傳統(tǒng)模式的不足

在消防系統(tǒng)設(shè)計和施工方面，設(shè)計單位按照國家行業(yè)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行消防設(shè)計，消防信息網(wǎng)絡(luò)化和智慧化方面標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備方面，由于產(chǎn)品不斷升級更新?lián)Q代，一些消防設(shè)施零配件已經(jīng)逐步停產(chǎn)，增加了火電站對消防設(shè)施報廢更新及工程改造的需求，但可能因?yàn)榉N種原因，不能及時進(jìn)行消防設(shè)施維修和改造工作，容易造成消防安全隱患和潛在火災(zāi)風(fēng)險。

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

在消防設(shè)施運(yùn)行管理方面，因?yàn)橄缹I(yè)化管理水平不足，難以實(shí)時監(jiān)控電站消防設(shè)施運(yùn)行狀況，難以采取針對性分析和評價診斷火災(zāi)危險性以便排查隱患，同時滅火救援應(yīng)急指揮體系也難以適應(yīng)更高的消防需求。

目前電站領(lǐng)域設(shè)備的數(shù)字化和信息化水平不高，消防系統(tǒng)還是比較獨(dú)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(shè)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(shè)備的消防監(jiān)控報警和滅火設(shè)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(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出：綜合運(yùn)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(jìn)“智慧消防”建設(shè)。

隨著火電站的大型化和現(xiàn)代化，相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)備系統(tǒng)布置復(fù)雜多變，火災(zāi)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(yùn)維管理方式轉(zhuǎn)變成為迫切實(shí)際需求，因此智慧化消防建設(shè)十分必要。

智慧化消防系統(tǒng)是火電站智慧化一個不可缺少的子系統(tǒng)，在智慧化電站的各個層級中都有所體現(xiàn)，應(yīng)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(yùn)行做好準(zhǔn)備。

對于火電站的消防安全，智慧化消防將實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、全覆蓋無死角，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(shè)備狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時檢測分析和在線診斷。

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

與電站消防滅火系統(tǒng)設(shè)施結(jié)合，進(jìn)行火災(zāi)初期滅火救援，能夠?qū)痣娬境跗诨馂?zāi)及時滅火，限制損失進(jìn)一步擴(kuò)大，及時消滅初期火災(zāi)。

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(jìn)行火災(zāi)的處置造成較大影響。

3 基于大數(shù)據(jù)的智慧化消防重點(diǎn)研究內(nèi)容

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(shí)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(rèn)識事物，獲得事物總體情況，實(shí)現(xiàn)對事物特征準(zhǔn)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(yù)測和指揮各項(xiàng)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(shí)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(yù)警建筑物和工藝設(shè)備的火災(zāi)隱患，及時智能預(yù)測分析診斷，做出準(zhǔn)確的處理指導(dǎo)意見，及時發(fā)現(xiàn)初期火災(zāi)并啟動相應(yīng)的滅火系統(tǒng)及聯(lián)動相關(guān)子系統(tǒng)，將火災(zāi)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(zāi)數(shù)據(jù)，能更客觀準(zhǔn)確掌握火災(zāi)成因、火災(zāi)分布規(guī)律和火災(zāi)發(fā)展趨勢等情報，采取消防預(yù)防措施開展有針對性的火災(zāi)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(qiáng)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(jìn)行整體趨勢的預(yù)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(shè)備的火災(zāi)隱患判斷，所以將會對采集到的全部各種數(shù)據(jù)進(jìn)行智慧化模糊思維綜合判斷，才能獲得準(zhǔn)確真實(shí)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(yīng)真實(shí)有效，如果不能夠保證數(shù)據(jù)真實(shí)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(yīng)加強(qiáng)對電站消防設(shè)施設(shè)備層面的研究，嚴(yán)格質(zhì)量管理與提升設(shè)備智慧化水平。

同時應(yīng)研究基于大數(shù)據(jù)思維，建立火電站火災(zāi)防控長效機(jī)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(qiáng)調(diào)常態(tài)化精細(xì)化與標(biāo)準(zhǔn)化治理理念，形成齊抓共管多元共治。

應(yīng)研究建立火電站滅火救援機(jī)制，基于大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采取科學(xué)有效消防措施迅速控制災(zāi)情，一旦發(fā)生火災(zāi)，災(zāi)情程度（如火災(zāi)地點(diǎn)、被困人數(shù)、火災(zāi)蔓延趨勢）、現(xiàn)場救災(zāi)情況（如車輛、人員到場、出水時間，出水量、災(zāi)情發(fā)展態(tài)勢）等階段信息都能夠迅速記錄反饋，為救災(zāi)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(shè)備層面，消防設(shè)備設(shè)計及制造應(yīng)考慮較長的壽命使用周期，能夠利于更換零配件需求，設(shè)備維保方面有可靠及時合理的消防技術(shù)服務(wù)。

消防設(shè)備需要質(zhì)量好，可靠性高，通用性和互換性好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作應(yīng)及時準(zhǔn)確，并減少調(diào)校和維護(hù)工作量。

智能設(shè)備層面主要包括現(xiàn)場總線系統(tǒng)和無線設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，各種火災(zāi)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(shè)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(shí)時監(jiān)控和處理，也是安全等級層面。

研究設(shè)置專業(yè)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(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測分析診斷和指導(dǎo)。

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(shè)備 BIM 模型，進(jìn)行電站各種信息的查閱和檢索，在線實(shí)時監(jiān)控全電站各個區(qū)域、各個設(shè)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(shè)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(jìn)一步給出智慧化處理方案和意見。

根據(jù)長期運(yùn)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(jìn)行日常智慧化消防運(yùn)維調(diào)度管理，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)的 APP 功能與電腦終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，并根據(jù)手機(jī)權(quán)限進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

第三研究消防智能監(jiān)管層面，應(yīng)融入到全電站的智慧化管理體系中，實(shí)現(xiàn)廠級優(yōu)化調(diào)度與配置，進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)警，達(dá)到實(shí)時監(jiān)控與三維可視化互動定位等功能。

應(yīng)設(shè)立一個由技術(shù)人員值班的全電站實(shí)時調(diào)度控制監(jiān)管（診斷）中心，建立發(fā)電設(shè)備遠(yuǎn)程診斷中心，實(shí)現(xiàn)對電站生產(chǎn)過程實(shí)時參數(shù)監(jiān)視，設(shè)備系統(tǒng)性能狀況監(jiān)測及分析和問題診斷以及火災(zāi)隱患趨勢預(yù)警，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備狀態(tài)檢修遠(yuǎn)程指導(dǎo)等功能。

第四研究消防智能管理層面，應(yīng)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(shí)時監(jiān)控各電站安全生產(chǎn)全過程，滿足集團(tuán)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(wù)業(yè)務(wù)，細(xì)化新的業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)火電站消防安全監(jiān)測防控及搶險救援的專業(yè)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(yīng)當(dāng)研究編制可行合理的對應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，研究消防設(shè)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(yīng)用技術(shù)，研究消防智慧化監(jiān)測控制平臺建設(shè)技術(shù)，研究機(jī)器人智能巡檢技術(shù)，研究電站設(shè)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(shí)效性、前瞻性、安全性、互動性和可靠性，實(shí)現(xiàn)并具有自適應(yīng)性、自檢能力、可控性、生產(chǎn)全過程、融合性和經(jīng)濟(jì)性等功能。

還應(yīng)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(shè)計階段的數(shù)字化 BIM 模型技術(shù)，消防設(shè)施設(shè)備制造階段的數(shù)字化制造技術(shù)，建設(shè)安裝調(diào)試階段的設(shè)備系統(tǒng)數(shù)字化信息化安裝施工技術(shù)，電站運(yùn)行維護(hù)階段的消防設(shè)施智慧化管理控制技術(shù)，直至消防設(shè)施退役階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析記錄和經(jīng)驗(yàn)后評價等。

4 消防智慧化未來發(fā)展

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(kuò)展性和一定的智慧化。

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

火電站機(jī)器人日常巡檢技術(shù)成為可能，實(shí)現(xiàn)對電站各個區(qū)域建筑物和設(shè)備系統(tǒng)的全覆蓋無死角智慧化巡檢。

利用先進(jìn)傳感測量及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，未來將實(shí)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的消防計算分析和判斷決策。

實(shí)現(xiàn)火電站工藝設(shè)備及消防設(shè)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(shí)現(xiàn)管控一體化。

實(shí)現(xiàn)火電站消防系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，滿足消防安全需求，減輕員工現(xiàn)場工作強(qiáng)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(yuǎn)程消防技術(shù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各消防系統(tǒng)實(shí)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。