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(lèi)似場(chǎng)所的消防設施，通過(guò)BIM技術(shù)建模，直觀(guān)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(guò)基于SCRATCH軟件的系統研究開(kāi)發(fā)，在火災發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)地將火警信息及BIM系統圖發(fā)送至中控及終端，引導消防車(chē)輛及時(shí)準確到達消防設施位置；同時(shí)，實(shí)現將火警信息和BIM系統顯示的逃生路線(xiàn)及時(shí)發(fā)送到醫務(wù)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(chǎng)布置路線(xiàn)，指導消防車(chē)輛就位，能夠提高消防救援效率。及時(shí)地發(fā)送報警信息和逃生路線(xiàn)，對涉險人員自救有積極作用。

 

關(guān)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(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 火災自動(dòng)報警系統圖                 

圖2 消防設施系統圖

       報警系統主要通過(guò)安裝消防火災自動(dòng)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(fā)生時(shí)，報警設施動(dòng)作，給控制室傳輸報警信號，啟動(dòng)消防系統程序，聯(lián)動(dòng)119報警系統的同時(shí)，執行系統啟動(dòng)。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(fēng)系統、排風(fēng)系統等。室內外消火栓系統主要為外來(lái)救援提供水源，消防泵系統與閥系統主要是根據系統執行動(dòng)作指令，啟動(dòng)室內水噴淋系統，實(shí)現滅火自救過(guò)程。通風(fēng)系統和排風(fēng)系統是根據執行指令，及時(shí)關(guān)閉風(fēng)門(mén)，開(kāi)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(wǎng)供電和自備電源供電聯(lián)合方式，常規供電由電網(wǎng)供電滿(mǎn)足，當火災情況下，將根據系統指令切斷全體的電網(wǎng)供電電源，消防設備和主機將自動(dòng)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(shí)現逃生自救。當前的火災報警系統，主要是通過(guò)消防探測系統的探測結果進(jìn)行報警，消防探測系統與消防控制系統聯(lián)動(dòng)，實(shí)現消防滅火的相關(guān)措施進(jìn)行動(dòng)作，如消防泵啟動(dòng)、噴淋裝啟動(dòng)、通風(fēng)啟動(dòng)、排煙啟動(dòng)等，實(shí)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(guān)鍵的作用，但隨著(zhù)災情的發(fā)展，指導外來(lái)救援才是降低火災損失、保障生命財產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，針對火災情況下，通過(guò)準確發(fā)送的消防進(jìn)場(chǎng)線(xiàn)路，指導消防救援準確到達位置，及時(shí)實(shí)施消防救援；通過(guò)給每一個(gè)涉險人員準確發(fā)送逃生路線(xiàn)，有效指導醫院內的相關(guān)人員實(shí)施逃生自救；實(shí)現這樣的智慧消防系統，將為爭分奪秒的救援工作贏(yíng)得寶貴的時(shí)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(lái)救援，提高救援效率。系統旨在直觀(guān)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(chē)進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)，引導消防車(chē)輛及時(shí)準確到達消防設施位置。實(shí)現將火警信息和逃生路線(xiàn)及時(shí)發(fā)送到醫務(wù)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(lái)源于原有的消防報警系統，通過(guò)對報警信息的來(lái)源點(diǎn)進(jìn)行判斷后，啟動(dòng)執行智慧信息選擇和發(fā)送。同時(shí)，智慧消防信息系統共享原有消防系統和119火警系統的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)系統的設計和信息的完善，實(shí)現在火警情況下，不但能夠和119系統聯(lián)動(dòng)，還能夠給消防單位發(fā)送圖片信息，提供的進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)，明確現場(chǎng)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(shí)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(shí)形成獨立的手機信息數據庫；該數據庫中及時(shí)完善醫務(wù)人員、消防安保人員等的手機數據信息，智慧消防信息系統將自動(dòng)讀

取該數據庫，作為火災情況下信息發(fā)送對象，發(fā)送消防逃生路線(xiàn)，指導相關(guān)人員及時(shí)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(xiàn)的智慧選擇功能和信息的終端發(fā)送功能。路線(xiàn)的智慧選擇功能包含了消防車(chē)進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)的選擇和涉險人員逃生路線(xiàn)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(jìn)行定位和編號，因此該項目軟件開(kāi)發(fā)默認原有消防系統已實(shí)現該功能。消防車(chē)進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)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(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)圖庫，進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)圖庫與報警器形成變量對應關(guān)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(dòng)執行對應的進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)，程序調取對應的進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)圖片上帶有進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)指示，消防設施布置位置等，發(fā)送給中控室工作站，通過(guò)消防系統與119系統聯(lián)動(dòng)的功能，將進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)發(fā)送給119系統，準備指導消防車(chē)快速進(jìn)場(chǎng)，到達位置；同理，當系統讀取2號報警時(shí)，實(shí)現路線(xiàn)選擇和發(fā)送。

       涉險人員逃生路線(xiàn)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(xiàn)圖片信息庫，每一個(gè)報警器都對應兩套逃生路線(xiàn)圖，根據病房和報警器的相對位置進(jìn)行判斷，發(fā)送對應涉險人員和火災點(diǎn)相背的逃生路線(xiàn)圖，實(shí)現發(fā)送給不同的涉險人員，都是的逃生路線(xiàn)，提高逃生自救幾率。系統自動(dòng)選取一套的逃生路線(xiàn)圖后，調取手機信息庫，根據信息標注的病房，給手機發(fā)送火災報警信息和消防逃生路線(xiàn)圖。

       信息的終端發(fā)送功能，主要解決將圖片信息發(fā)送給相關(guān)終端設備問(wèn)題。系統通過(guò)采用STRACH軟件結合Python軟件的方式，實(shí)現將文字信息和圖片信息發(fā)送給對應的終端。但因為圖片信息容量較大等問(wèn)題，容易造成傳輸受阻和信息傳輸時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題。系統以發(fā)送一條圖片信息鏈接的形式，通過(guò)手機點(diǎn)擊鏈接后打開(kāi)圖片方式，確保涉險人員接收到報警信息和逃生路線(xiàn)信息，及時(shí)實(shí)施救援和自救。

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(guān)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(shí)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(shí)，聲光報警系統啟動(dòng)，起到及時(shí)提醒作用，同時(shí)系統應用界面自動(dòng)彈出報警信息界面。報警信息界面上包含了報警時(shí)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(xiàn)圖和消防車(chē)進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)路。系統除自動(dòng)發(fā)送相關(guān)信息至對應的終端外，還提供手動(dòng)輸入終端設備號，做信息發(fā)送的功能。

3 BIM在智慧消防系統中的應用

       BIM技術(shù)作為一項建筑信息模型的新的應用技術(shù)，它具有突出的三維可視化優(yōu)勢。通過(guò)BIM技術(shù)建模，能夠直觀(guān)而又真實(shí)地反映醫院現場(chǎng)的布置情況，準確展示消防設施布置情況?；贐IM建模形成的消防進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)圖和逃生路線(xiàn)圖能夠更加真實(shí)、直觀(guān)地指導應急救援工作。BIM技術(shù)能夠繼承和傳承模型信息，針對BIM技術(shù)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(guān)信息。

3.1 BIM在智慧消防系統場(chǎng)景布置中的應用

       在SCRATCH軟件應用中，程序可以繪制醫院場(chǎng)景圖示作為背景，也可以調用場(chǎng)景圖片作為背景，但都是二維模式的圖片，無(wú)法直觀(guān)地表現相關(guān)信息。通過(guò)采用BIM技術(shù)，建立醫院的三維模型，可以真實(shí)地反映醫院的平面布置情況和樓層布置情況。醫院外場(chǎng)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(mén)、樓梯）等。

       在BIM模型的基礎上，通過(guò)對報警信息的判斷，形成消防車(chē)輛進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)圖和消防逃生路線(xiàn)圖，建立完整的圖片信息庫，根據系統需要選擇對應的路線(xiàn)圖發(fā)送給設備終端，對指導消防車(chē)進(jìn)場(chǎng)實(shí)施救援，指導涉險人員逃生自救，都能夠更加直觀(guān)、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(shù)在消防系統設施運行維護中的應用，是利用BIM技術(shù)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(guò)系統，可以直觀(guān)地查看消防系統的整體布置情況。同時(shí)，錄入相關(guān)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(shí)。在消防系統運行過(guò)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(shí)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(jiǎn)介

       安科瑞智慧消防綜合管理云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)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(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所”和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統化”、用電管理的實(shí)際需求。

       從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、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(shí)，通過(guò)自動(dòng)消防滅火控制裝置啟動(dòng)自動(dòng)滅火設備和消防聯(lián)動(dòng)控制設備，有效解決用電單位電氣線(xiàn)纜老舊，小微企業(yè)無(wú)專(zhuān)業(yè)電工、肉眼無(wú)法直觀(guān)系統即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題，及時(shí)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(hù)登錄成功之后進(jìn)入首頁(yè)，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態(tài)、設備分類(lèi)、設備報警信息、報警分類(lèi)、報警統計、設備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時(shí)可以在BIM模型中預警顯示。

(2)實(shí)時(shí)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(wú)線(xiàn)測溫探測等等各類(lèi)子系統，實(shí)現對相關(guān)消防系統設備的信息實(shí)時(shí)監控，一且發(fā)現監測數劇超過(guò)風(fēng)險閾值，APP、電話(huà)報警統統上陣，通過(guò)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在產(chǎn)生報警或隱患后，系統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中填寫(xiě)相關(guān)工單任務(wù)記錄，以供歷史查詢(xún)。隱患統計支持對項目進(jìn)行日、月、季、年的維度查詢(xún)，并能夠自定義時(shí)間查詢(xún)，將項目下隱患以曲線(xiàn)，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(xiàn)和表格形式顯示各個(gè)月份的報警和故障記錄，同時(shí)顯示控制日志，支持按照控制類(lèi)和參數設置類(lèi)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(chēng)，設備信息以及對應的操作時(shí)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(shù)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(shí)時(shí)監測數據及變化曲線(xiàn)、歷史數據與變化曲線(xiàn)；短路、斷線(xiàn)、漏電、超溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等電氣故障實(shí)時(shí)報警數據等；能實(shí)時(shí)顯示項目地理位置、未排除隱患數、未處理巡檢數等；通過(guò)APP消息推送的方式提醒用戶(hù)實(shí)時(shí)報警信息；可以實(shí)現遠程復位、遠程分閘功能；可以對所有現場(chǎng)探測器進(jìn)行遠程參數設定及修改；可以對所有現場(chǎng)探測器的遠程控制記錄進(jìn)行查詢(xún)；

 

4.3 產(chǎn)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(lèi)似場(chǎng)所的消防設施，通過(guò)BIM技術(shù)建模，實(shí)現直觀(guān)展示，呈現現有消防設施布置及位置；通過(guò)系統研究開(kāi)發(fā)，在火災發(fā)生時(shí)，系統能夠準確地選擇消防車(chē)進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)，并及時(shí)將救援指導信息及BIM系統圖發(fā)送至中控及救援系統，引導消防車(chē)輛及時(shí)準確到達消防設施位置；通過(guò)研發(fā)和配置，實(shí)現將火警信息和BIM系統顯示的逃生路線(xiàn)及時(shí)發(fā)送到醫務(wù)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(lèi)似單位配置智慧消防系統，提高救援效率和自救效果，有積極的指導意義。

參考文獻 

[1] 黃實(shí)昀,何靈江,劉雪婷.基于BIM的醫院智慧消防系統探究.

[2] 陳文婕.醫院慧云智能化管理系統構架及功能設計研究[J].微型電腦應用,2019,35(5):68-70.

[3] 劉博,陳冠益,馬云龍.基于云服務(wù)的智慧醫院能源效率管理系統的研究[J].計算機應用與軟件,2017,34(5):104-109.

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