4.5.1 祝融猛于虎
自古以来，火灾就是人民生命财产安全的主要威胁之一。
近年来，随着我国国民经济快速发展，城市化进程不断加快，2011年，我国的城市化率已经上升到51.27%。
据推测，到2020年，我国城市化率将达到60%左右，并出现城市与区域发展一体化的趋势。
城市化高速发展所带来的区域内人口集中、财富集中、建设集中、生产集中和灾害集中，使得城市中各种复杂多样的危险源和风险因素迅速增多，城市灾害呈现复杂化和多样化的趋势。消防安全保障形势总体严峻，恶性公共安全事故更加频繁。
2006—2010年全国火灾事故情况统计见表4-2。
表4-2 2006—2010年全国火灾事故情况统计
2008年9月21日凌晨，广东省深圳市龙岗区龙岗街道龙东社区舞王俱乐部发生火灾事故。
火灾造成44人死亡、88人受伤。火灾是由于在舞台上燃放烟火引起的，事发场所的消防设施不完善和主管部门的监管不力导致了惨剧的发生。
2009年2月9日，北京市朝阳区东三环中央电视台新址园区在建的附属文化中心大楼工地发生火灾，火灾造成直接经济损失1.6亿元。
火灾是由于附近违规燃放烟花引起的。
2010年11月15日上海静安区胶州路一栋高层公寓发生火灾，大火导致58人遇难，71人受伤，直接经济损失1.58亿元。
事故是由电焊工违章操作引起的，还有违规施工及有关部门安全监管不力等多重因素。
4.5.2 消防网格化构筑城市防火墙
随着区域经济的快速发展，庞大的公共建筑、城市高层、超高层建筑、地下建筑，以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，社会对消防安全日益重视，对智能消防技术需求提出了更高的要求，但与发达国家相比，我国在城市消防安全管理方面仍存在较大的差距。
1-消防安全监督管理的新思路
在传统的消防监督管理模式中，消防工作的主体是消防局、派出所等国家机关，监管方式单一、粗放，消防安全责任不明确。
另外，消防主管部门监督执法任务繁重、警力有限，难以对消防设施、火灾隐患、消防施工进行充分监管。
公共消防建设已同社会经济的快速发展不相适应，消防管理同现代社会管理要求不相适应，消防安全保障能力同人民群众的安全需求不相适应。
为了转变思想、创新体制、强化管理，落实责任，需要对传统消防监督管理模式进行革新。
国务院2011年发布了46号文件《国务院关于加强和改进消防工作的意见》：
乡镇人民政府和街道办事处要建立消防安全组织，明确专人负责消防工作，推行消防安全网格化管理，加强消防安全的基础建设，全面提升农村和社区的消防工作水平。
公安部副部长刘金国要求“以乡镇、街道、社区、村委会等为基本单元，将‘网格’逐级细化到单位场所、庭院楼栋，建立责任明晰、机制健全、运行高效的消防管理网络，把消防安全责任落实到最基层、最末端”。
2.消防网格化管理的概念
消防网格化管理将管理区域划分为一定数量的网格，以网格内的建筑物、场所和民众等为管理的对象，安排公职人员、志愿者等相关人员对管理对象实时精细化、信息化、动态化的社会服务管理。
网格化管理首先将管理区域划分为若干大网格，并将每个大网格划分为若干中网格，继续将每个中网格划分为若干小网格，并确定小网格的直接负责人，责任人负责本网格的隐患排查和督促整改工作，如图4-47所示。
图4-47 消防网格化管理
3.消防网格化管理的目标
消防网格化管理通过建立三级网格，明确网格负责人的监管责任，建立精细化的网格排查整治模式，实现对管理区域内的消防安全设备进行管理，对消防重要单位与部位进行安全检查和评价，对消防安全隐患与消防违法行为进行监管，对紧急情况的发生进行应急处理，对区域居民开展消防安全培训工作，从而全面提升城市火灾防控能力，形成科学、规范和高效的城市消防安全管理机制，创立机构健全、责任明晰、措施落实、管理到位的消防工作格局，全面提升城市火灾预防和应急能力，达到保护人民群众生命财产安全，维持社会稳定、和谐发展的目的。
4.消防网格化管理的典型案例
国内多地政府在消防网格化管理方面进行了很多探索，取得了很多成果，其中河南省较早实行了消防网格化管理的方法，取得了巨大的成功，为消防网格化管理的推广和完善提供了宝贵经验。
河南省的消防工作曾经面临着基层消防责任难以落实，乡镇街道消防工作存在盲区，火灾隐患量大面广，以及现役警力严重不足等四项难题。
自2008年起，河南省积极推行以落实乡镇街道消防安全责任制为核心，以整合壮大社会消防力量为支撑，以完善管理机制为保障的网格精细化管理模式，构建“党委政府主导、公安消防主推、乡镇街道主责、资源力量整合、全民广泛参与”的基层消防工作格局，逐步实现了消防管理的基层化、社区化和社会化，深化完善了法治防控、重点防控、基础防控和全民防控的防控体系，有效解决了上述消防工作的四项难题。
河南省政府以街道（乡镇）为单元划分了2377个大网格，逐一建立消防管理组织；
以社区（行政村）为单元划分了5.1万余个中网格，逐一明确专职人员；
以居民楼院、村组、生产经营单位为单元划分了37万余个小网格，逐一建立群众性自治组织。
同时，进一步明晰分包责任，市（区、县）政府及相关职能部门领导分包大网格，街道（乡镇）工作人员分包中网格，社区（行政村）工作人员分包小网格，协调推动工作落实。
此外，河南省公安机关、消防部门明确876名消防监督员、1764名消防文员和1.1万余名民警，定点联系三级网格，指导开展网格精细化管理。
从2008—2012年间，随着消防网格化管理方案的实施，河南基层防控力量共成功处置初起火灾3700余起，协助公安消防部队参加救援5.1万余起，抢救遇险群众6400余人，保护财产价值26.7亿余元。
2011年，全省检查单位、整改隐患数量分别超过2007年总数的9倍和6倍，火灾伤亡人数与上个四年相比，分别下降了64%和83%。
消防网格化管理方案的实施，有效保障了人民群众生命和财产的安全，取得了巨大的社会和经济效益。
4.5.3 智能的防火墙——基于物联网的消防网格化系统方案
1-系统体系架构
为了能够有效地发挥消防网格化各级主体的功能，使得整个系统能够高效运行，建立了由四级层次结构组成的信息管理系统，包括感知层、网络层、平台层和应用层。
其中，感知层和网络层主要是硬件平台，前者主要由动态人员感知和实时智能设备感知两部分组成，后者包括无线通信网络、互联网和公安消防专网三条通道。
平台层和应用层由软件构成，前者包含网格化通信、信息存储、管理和信息发布四个平台，后者实现了设施管理、现状评估、隐患检查整改、应急处理和宣传培训五大应用。
消防网格化系统的体系结构如图4-48所示。
图4-48 基于物联网的城市消防网格化管理系统体系架构
消防网格化信息管理系统感知层由各类传感器组成。
在日常情况下，感知层对于消防设施状况进行监控，并对火灾隐患进行巡查。
在发生火灾的情况下，系统进入应急模式，通过感知层对于火灾发生发展情况进行监测，同时可以监视消防设施的工作状态。
2.感知层
管理系统的感知层可以分为两个部分：
其中全景视频监控系统、基于视频的火灾烟雾探测系统、无线火灾传感器节点、消防管网水压传感器节点等在线探测设备可以直接接入物联网络，实时采集相关数据；
消火栓、灭火器等设施的状态难以通过探测器直接监控，为此网格化管理系统采用人工巡视的方法，手持信息终端的巡查员定期对于这些设施进行检查。
通过接入物联网络的手持终端，巡查员可以及时上传消防设施的状态等图文资料。
同样地，巡查员也承担了火灾隐患的巡查工作，在发现隐患之后，通过手持终端及时上报，并上传现场图像。
通过在线探测器和巡查员相互配合的方式，形成了因地制宜、全面覆盖的消防网格化管理感知层。
网格化管理系统感知层结构如图4-49所示。
图4-49 基于物联网的城市消防网格化管理系统感知层
在发生火灾的情况下，视频烟雾探测器及无线传感节点能够根据火灾燃烧所引起的温度上升、烟雾、燃烧特征产物等特性对火灾进行探测，全景摄像头能够采集火灾现场的图像数据，管网水压传感器能够对消防供水状况进行检测。
此时，巡视员也将向火灾现场集中，通过手持终端多角度、全方位地拍摄并上传火灾现场状况，实现对火灾事故现场的全面感知。
3.网络层
消防网格化信息管理系统网络层由中心专网、监控专网、共用无线网络及共用互联网络组成。
感知层的各类在线探测器和手持终端、办公节点、公共媒体资源同管理中心紧密连接，实现了实时互联互通和双向信息流通。
网格化管理系统网络层结构如图4-50所示。
图4-50 基于物联网的城市消防网格化管理系统网络层
智慧探测设备、终端、节点及公共媒体通过外网接入。
其中，有线智能设备通过监控专网接入通信中心；
小网格手持设备、无线智慧设备通过3G或GPRS等移动互联网络接入通信中心；
中网格办公节点、大网格办公节点、公共媒体资源通过有线的互联网际网络接入通信中心。
为保证信息安全，在外网与通信中心的接口上设置防火墙，相应的数据连接采用加密的方式避免窃取和篡改。
在消防支队内部的各个部门、中心通过内网连接。
信息发布中心、指挥中心、消防支队各个部门通过内部局域网接入到通信中心。
通信中心和数据库设置在消防支队的主机房内，通过高速局域网互联。
以通信中心为枢轴，通过其信息交换、消息传递机制，管理中心内部各单位之间及消防支队同外部探测器、节点之间能够实现实时、可靠的信息流通。
4.平台层
消防网格化信息管理系统平台层由系统平台软件构成。
在感知层、网络层和服务器计算资源的基础上，提供实现网格化管理系统基本功能的各项基础服务。
网格化管理系统平台层结构如图4-51所示。
图4-51 基于物联网的城市消防网格化管理系统平台层
平台层由全局核心平台服务和数据存储平台组成。
全局核心平台提供了网格化管理系统运行状况监控、系统运行安全保障、系统各资源管理、各项信息的目录搜索和查看、各项事物处理、消息传递、各个单元间的通信、公共媒体消息发布、监控探测器和节点注册，以及其他各项服务。
数据存储平台则保存网络拓扑、城市地图、巡防员信息、智慧设备信息、警情事件、多媒体信息、指挥信息及发布信息等数据。
在此基础上，通过对数据的分析挖掘，可以进而形成消防管理数据、消防防控数据、应急联动数据、安全评估数据。
数据存储平台通过数据服务接口同核心平台服务相连接，为主动信息显示和决策提供了支持。
5.应用层
消防网格化信息管理系统应用层在平台层的基础上，通过管理中心和各终端软件，实现网格化管理的各项功能目标，为消防各级相关单位系统服务。
网格化管理系统应用层结构如图4-52所示。
应用层提供的功能主要可以分为设施管理、安全评价、隐患检查整改、应急处置、宣传培训五个方面。
管理中心软件主要实现火灾隐患信息接收和处理、消防信息接收管理及紧急事态处置等功能。
大网格、中网格、小网格软件分别实现每月日常排查、消防演练，火灾隐患评估及上报、每周日常排查、消防宣传培训，以及消防信息搜集上传、日常排查、紧急事态报警等功能。
通过上述功能，能够有效地支撑各级机构行使其职责，包括管理中心履行区域内防火监督的全面工作职责，大网格的消防安全委员会设立消防办公室每月消防检查职责，中网格的指派两名专职或兼职人员每周排查火灾隐患履行消防宣传培训职责，以及小网格指派消防监督员进行消防隐患日常巡查和定期排查职责。
图4-52 基于物联网的城市消防网格化管理系统应用层
4.5.4 消防网格方法的支撑技术
消防网格化方法是消防信息化发展的最新成果，为了革新传统的完全依赖于人的消防监控模式，建立自动、智能的消防预防、应急系统，需要众多高新技术的支持。
1-全面的探测感知
物联网的三大要素是感知、传输和应用，其中最基础的是感知，也是最前端的传感器部分。
全面的探测感知意味着对环境情况的全面了解，这就要求深度整合智能视频感知技术、RFID技术、生命探测技术、分布式传感器技术，以及SAR技术。
其中视频感知技术就像人眼一样能得到对环境的最直观信息，通过对视频数据的分析处理能感知环境内的目标和行为。
随着智能视频分析与自动识别技术的发展，视频感知技术得到了极大发展，已成为物联网信息感知层最重要的技术之一。
适用于城市-丛林交界域的智能视频感知烟雾检测技术如图4-53所示，通过搭建瞭望塔，并在瞭望塔上布置摄像头捕获图像信息，并利用视频识别算法对图像进行处理，确定火焰或烟雾范围，由此可以对交界域火灾实现有效探测。
图4-53 智能视频感知烟雾检测技术
智能视频感知烟雾检测技术探测距离远，抗干扰性强，不受空间高度、面积和环境条件的影响，报警准确率高，速度快，将火灾检测感知与视频监控系统联动，解决了开放大区域自动迅速发现火灾的问题，实现了从提供视频数据到提供信息特征的转变。
RFID的应用和工作流程如图4-54所示。
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，附着在物品上的RFID标签通过无线电信号，把数据传送给RFID阅读器，以自动辨识与追踪该物品。
通过将RFID射频卡与消防设备的绑定，在生产厂家、消防部门、使用者和维修部门之间实现了消防设备档案的数据共享，提高了对消防产品的监管力度，方便了对消防设备的识别、检查和维修工作。
图4-54 RFID的应用和工作流程
2.准确的预警定位
准确的预警定位技术是消防部门在火灾、生产事故、自然灾害等突发事件情况下进行快速响应和处置的重要支撑技术。
精确的定位能够有效确定突发事件的地点，导航系统能够指引消防队员迅速赶赴现场，大大压缩了响应时间。
在消防日常管理中，可以实现巡查员签到等功能，使得考核监督更为准确、有效。
准确的预警定位要求整合空间定位系统、地理信息系统、交通信息系统等关键技术。
目前空间定位主要采用GPS全球定位系统。
该系统由美国国防部维护，由24颗卫星和地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站及作为用户端的接收机组成。
接收机通过接收包含卫星轨道位置的星历广播信息来计算其所在位置。
但由于美军方对民用信号的精度限制、可能存在的国家安全威胁等因素，利用GPS作为公共安全应急系统并不适宜。
为此中国建立了北斗卫星定位系统，目前已发展到第二代，即北斗二号系统，现已构成由13颗在轨卫星、地面站、车载及手持用户终端构成的系统结构。
定位技术仅能获取所在位置的空间坐标，需要通过与地理信息系统配合，在地图中标明相应位置才能有效地为人员提供指示。
典型的结合地理信息系统的实时定位系统如图4-55所示。
最简单的地理信息系统能够提供平面地图，更复杂的系统能够提供地标上的其他附加信息。
对于消防队员而言，地理信息系统提供的着火建筑及周边建筑概况、危险设施信息、消火栓及消防水池信息将大大提高火灾扑救的效率。
近年来出现的三维地理信息系统甚至能够提供建筑物内部的结构和消防设施等信息。
对于消防灭火救援具有极大的帮助。
图4-55 结合地理信息系统的实时定位系统
交通信息系统能够对各主要道路的交通情况进行实时监测，并将交通情况传递给地理信息系统，可以对赶赴现场的路径进行优化决策，加快应急响应时间。
这在交通拥堵的大城市内将起到明显作用。
3.弹性的互联互通
弹性的互联互通要求整合传输与链路控制技术、无线传感器网络技术及信息安全技术。
无线传感器网络如图4-56所示。
图4-56 无线传感器网络
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量低成本的小型传感器节点组成的，通过无线通信方式所形成的一个多跳的、自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。
在火灾监控中运用无线传感器网络技术，可以实现对区域的全方位监控，而且无线传感器网络具有很强的鲁棒性，即使部分传感器因为火灾失效，依然能保证整个传感网络的运作。
4.智能的指挥决策
消防是涉及灭火救援、应急救灾的高危险行业。
在紧急处置突发事件的情况下，更加科学的决策有助于降低灾害损失，更好地保障人民生命财产安全，也能更好地自我保护。
在物联网系统的帮助下，决策人员能够全面获取现场信息和法律法规、预案和案例等相关资料，能够参考系统所提出的辅助决策方案，能够在中心直接对现场进行指挥，大大提高了智慧决策的科学性。
智慧决策系统分为智慧指挥决策云平台和用户终端两部分。
云平台通过感知层全面采集信息，并通过网络层与各类终端保持通信。
为了有效地提供智慧决策的支撑，在云平台内部需要存储大量的数据。
对于消防部门，可能需要存储的数据包括法律法规、消防人员和装备分布、装备参数、地理信息、市政信息、消防重点单位信息、历次事故案例等。
为有效地实施应急救援，可能还需要存储地质、水纹、气象等诸多数据。
为了能够有效地利用这些数据，需要提供信息查询和数据挖掘的功能。
云平台的实时信息来自于感知系统，往往需要对这些数据进行深入处理，提取与消防有关的关键特征来作为支持决策的依据。
云平台的辅助决策功能主要包括被动响应和主动响应的方式。
前者通过感知系统获得关键特征，与视线存储的特征参数库进行比较，确定适用场景，从相应预案库中提取相关方案；
后者通过计算机仿真的方式，根据事先建立的计算机模型和初始条件，对于事故发展规律进行预测，如预测火灾蔓延情况及对建筑、人员影响，预测有毒气体泄漏区域及毒害等，并根据结果调用相应预案。
辅助决策建议可以提供给现场指挥员，也可以提供给指挥中心。
指挥中心在综合分析后，可利用远程智能功能对现场进行指挥和指导。
智能指挥决策云平台分为私有云和公共云，其结构如图4-57所示。
消防部门需要维护私有云来保证应急智慧决策系统的服务质量和可用性，同样地，交通、市政等信息也有赖于其他部门的私有云提供相关信息。
而模拟仿真等需要较大的计算能力，利用率又较低，可以通过公共计算中心的公共云来提供相应的计算服务。
用户终端与云平台保持通信，并用本地应用程序将指挥决策信息通过合适的方式进行可视化显示，并能够输入信息实现双向交互。
针对指挥中心、消防业务部门、其他政府部门、现场指挥员等不同用户提供不同的应用程序，满足其需求。
图4-57 智能指挥决策云平台
5.动态的信息发布
及时的信息发布对促进人民群众了解消防动态、保障人民群众生命财产安全、维护社会稳定、构建和谐社会都有着极为重要的意义。
动态的信息发布意味着多渠道、多方位地发布有时效性、稳定性和针对性的信息。
平时可以发布遇灾逃生、自救呼救等科普宣教知识，本地消防安全信息，以及消防安全领域的大事件，从而促使群众了解消防、关注消防；
而一旦发生危机情况时，则需要准确及时地发布火险预警信息、火灾发展动态，以及政府应急事件处置措施等信息，实现相关信息的透明化、公开化。
动态信息发布系统如图4-58所示，要求整合“云存储”技术、数据过滤与信息保护技术、多平台异构信息集成技术，以及数据的“云发布”技术等。
图4-58 动态信息发布
4.5.5 基于物联网的城市消防网格化系统的试点应用
基于物联网的消防网格化管理已进入试点应用阶段。
在网格化管理实施中，消防网格化管理中心对应于消防大队，由消防大队领导负责，覆盖消防大队的辖区，负责区域内防火监督的全面工作，包括火灾隐患信息接收和处理、消防信息管理及应急处理等；
大网格对应于街道办事处，由街道办事处主任或书记负责，覆盖街道辖区，通过消防安全委员会负责每月消防检查，并组织开展消防演练；
中网格对应社区居委会，由居委会工作人员兼职负责，覆盖居委会辖区，负责每周的隐患排查，进行隐患评估和上报，并开展消防宣传培训；
小网格对应居民业主委员会，由聘任消防巡查员负责，覆盖居民楼宇，进行隐患的日常巡查，搜集消防信息并上传，并负责紧急事态的报警。
仅以消防隐患的处理过程说明物联网在消防网格化管理过程中所发挥的巨大作用。
消防隐患处理涉及消防巡查员、消防监督指挥中心和处置单位三类主体，基本流程如图4-59所示。
图4-59 基于物联网的城市消防网格化管理系统业务流程
消防巡查员定期对于辖区进行巡查，在发现安全隐患后，其随身携带的手持终端及搭载的应用软件能够进行现场信息采集，并通过无线网络向消防监督指挥中心报告。
指挥中心在分析报告后，将处置任务通过互联网及时派遣到处置单位，由处置单位对安全隐患进行现场处理。
处置单位在处置完成后，向指挥中心反馈处置结果。
指挥中心指令消防巡查员进行处置结果核查。
巡查员在对现场处置情况采集确认之后，将处置结果上传到指挥中心。
在监督指挥中心内部，分为消防网格化管理中心、通信平台、存储数据库及信息发布平台。
以管理中心为核心纽带，通信平台承担了与消防巡查员和处置单位等保持可靠通信的功能；
存储数据库对各类信息和日志进行保存并提供查询；
信息发布平台对公众发布信息公告。
在消防隐患的处置过程中，通信平台将上报问题传递给管理中心，由管理中心在数据库内查询相关规定、标准、案例，确认分级立案，并通过通信平台派发任务。
通信平台将处置结果传递给管理中心，管理中心进行内部评价，并将案情信息和评价结果存储在数据库中。
在处理过程中的合适节点，将通过信息发布平台进行公共信息的发布和公共意见的收集。
在物联网的帮助下，消防网格化管理在消防隐患处理的过程中实现了实时化，大大缩短了信息传递和处理的周期，实现了第一时间响应；
实现了高效化，相关人员在办公单位即可了解隐患情况和处理结果，指令可远程下达，处理更具有针对性，节省了人力物力；
实现了透明化，相关信息可及时向公众发布，保证了公众的知情权利；
实现了闭环化，从发现隐患到处理问题，再到反馈处理结果，从向公众公布信息到搜集公众意见，能够有效地控制基层工作质量，更好地满足公众要求，提高行政水平。
4.5.6 小结
基于物联网的城市消防网格化管理系统根据消防网格化管理的思想，使用信息栅格的方法，构建了城市消防管理、防范、预警、决策、指挥和发布一体化平台，该系统基于弹性的互联互通，实现了对火灾隐患的全面探测感知、火灾危险的准确预警定位、火灾救援的智能指挥决策和信息的实时动态发布，对于形成科学、规范、高效的城市消防安全管理机制，全面提升城市火灾预防和应急能力，具有重要的作用。该系统具有以下特点。
（1）先进的管理模式。
将消防监督由粗放变为精细，原本集中于执法单位的监管责任按照网格划分的方法分解到具体的消防监督人员，明确了网格监督人对所负责网格的监管责任，构建了从最上层消防主管部门到居民楼的系统监管体系。
另外，网格化的管理模式实现了消防管理区域的全覆盖，避免了监督的死角和盲点，降低了消防监督管理失控漏管的发生。
（2）先进的科技支撑。
降低了消防监督对人的依赖，在探测感知、预警定位、智能指挥决策和信息发布的全过程中，充分运用科技发展的先进成果，实现了消防监管的自动化、智能化，既能提高对意外事件的响应效率，又能避免因人为疏忽而导致的严重后果。