《数字中国背景下的智慧消防建设》课件

范维澄中国工程院院士清华大学公共安全研究院院长、教授、博士生导师现任国家减灾委专家委委员住建部城市建设防灾减灾专家委员会主任研究领域公共安全的风险评估、预测预警、决策支持，火灾动力学演化与防治技术等奖励与荣誉获国家科技进步一等奖1次，二等奖2次国家级教学成果一、二等奖各1次获授权发明专利12项，其中中国专利金奖1项全国五一劳动奖章数字中国与智慧消防智慧消防技术发展动态一二三 应用实践统筹好发展和安全两件大事习近平2020年10月14日在深圳经济特区建立40周年庆祝大会上发表重要讲话推进国家安全体系和能力现代化健全国家安全体系完善公共安全治理机制建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎，是构筑国家竞争新优势的有力支撑。加快数字中国建设，对全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴具有重要意义和深远影响。《数字中国建设整体布局规划》智慧消防智慧交通智慧城管智慧生命线火灾科学卡门涡街西奥多·冯·卡门S.S.

Penner钱学森钱伟长林家翘郭永怀F.A.

WilliamsH.W.

EmmonsH.W.

Emmons自由燃烧火焰流动机理液体燃料油膜燃烧模型火焰自然对流传热传质火焰稳定性与不稳定性HAVARD代码DrPhilipHumphrey

Thomas自燃点火与蔓延轰燃热平衡理论建筑火灾理论浮力池火模型Dr

Kunio

Kawagoe川越邦雄通风因子概念与压差模型建筑火灾国际火灾安全科学学会InternationalAssociationforFireSafety

Science，Foundedin

1986火灾的复杂性耦合性多样性尺度效应对流、传热和燃烧的复杂相互作用基本机制会分解为不同的类型在不同的尺度上，不同的机制会互相竞争，主控机制会不同不同主控控制机制下表现为不同的现象表观性国际火灾领域领先的研究中心涉及建筑火灾、森林火灾、城镇火灾的防治技术与标准美国NIST国家火灾实验室国际工业火灾领域领先的研究中心为全球40%的500强企业提供火灾安全保障技术与标准美国FM-Global研究实验室国际森林火灾领域领先的研究中心50年的林火研究历史。在火灾物理、燃料动力学、烟气释放及扩散、火灾生态学、燃料管理对策方面作出突出贡献美国北方森林火灾实验室1987年大兴安岭“5·6”大火李鹏总理题词可燃物表面及空间火灾的发生与蔓延火灾烟气及其毒害物质的生成与传输综合性能优化的清洁高效阻燃新技术原理火灾早期的多信号感知与智能识别物理化学复合作用下的清洁高效灭火原理基于火灾动力学与统计理论耦合的火灾风险评估方法学火灾安全性能化设计方法学火灾相关公共安全事件演化规律和致灾机理公共安全事件预防、预测、预警及应急处置关键技术火灾动力学演化火灾防治关键技术火灾安全工程理论及方法学公共安全应急理论及方法研究方向1．城市纵向空间发展，高层、超高层、地下建筑与交通成为重要建筑形式环境风、烟囱效应等多作用力驱动，常规的腔室火灾动力学不再适用超高层建筑，灭火、消防救援等难以企及，“鞭长莫及”人员密度大、疏散距离长，人员安全疏散风险高社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战火灾挑战社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战2．集城市综合交通、游购娱为一体的城市商业综合体大量涌现建筑结构、影响因素复杂、火灾动力学规律难以预测空间结构高大，结构易垮塌，火灾外部施救困难流动人口大，火灾时人员疏散风险大火灾挑战社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战对森林而言：广泛的人类社会活动，诱发森林火灾的概率剧增对建筑而言：森林的存在，使得非连续的离散建筑变成连续可燃结果：城市建筑和森林的火灾风险整体提升3．人民生活水平的提高，城市走向森林，森林拥抱城市火灾挑战大尺度森林火灾中的各种现象3％的交界域大火95％的火灾代价2020年美国西海岸火灾推进交界域火灾防控技术研发、标准制定和社区管理国际美国：国家交界域防火规划加拿大：FireSmart计划澳大利亚：Bushfire

CRC计划欧盟：FireStar项目我国结合森林火灾和城镇火灾风险，形成系统有效的交界域火灾风险评估建立兼顾交界域火灾引燃机理、交界域尺度和精度的综合性预测技术森林和城市火灾防控技术的发展，为交界域火灾防控提供了基础森林—城镇交界域火灾全链条预测与防控体系森林防火和城市消防多技术协同灾前风险识别与管控、灾中火行为预测、火灾阻隔应急建筑外部设施防火及抑制连续介质火蔓延辐射引燃飞火引燃>60%~35%社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战完全没有消防规划设计，防火能力极低违规用电、居民素质等诱发火灾因素众多可燃物复杂、火灾荷载大、无防火间距，火烧连营的重大火灾风险大4．我国老旧城区改造滞后，“城中村”大量涌现，在其它第三世界，大量人口涌向城市，简易自建房形成非常规聚落火灾挑战社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战5．新材料、新技术的大量使用，给火灾安全带来的新挑战建筑外保温材料使用，大规模外立面火灾，内外交互立体火，系统的火蔓延动力学及理论预测模型缺乏真实火灾环境下钢结构、玻璃等建筑构件，以及建筑整体失效的预测理论、综合抗火能力评价方法缺乏2017年伦敦格兰菲尔塔公寓火灾火灾挑战社会经济快速发展带来建筑火灾安全挑战6．古建筑、古民居、古村落、重要文物的火灾安全古建筑文物材料的火灾特性及其数据库古建筑文物的火灾动力学演化机理及火灾风险评估方法古建筑文物的消防改造及防控体系建立火灾挑战智慧消防组成部分智慧消防火灾模拟科学消防培训智能预警消防通信数字孪生智慧消防智慧作战实时更新态势分析、处置进程等动态数据，智能推荐作战策略及知识辅助，实现精准作战，提升救援效率智慧防控集成高科技智能终端、感知设备，利用物联网技术，发现异常自动报警，提升信息传递效率智慧管理系统化记录当前消防设备的位置、状态等信息，如有损坏系统及时报修，保障消防设施的完好智慧指挥现场图像实时传输，一张图链接所有的系统和数据，实现各类资源的实时智能化调度智慧消防面向内容智慧消防建设目标“九小”场所公共消防设施森林消防灭火救援消防人员“高”层建筑“地”下空间“大”跨度空间“化”工园区可穿戴设备智能眼镜数字定位消防鞋人工神经网络卫星遥感技术无人机监控救援《关于全面推进"智慧消防"建设的指导意见》《关于深化消防执法改革的意见》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《住房和城乡建设部等部门关于加快发展数字家庭提高居住品质的指导意见》《“十四五”国家应急体系规划》物联网人工智能GIS地理信息移动互联网大数据数据挖掘云平台火灾智能研判最新技术专业应用物联传感实时动态采集传递和处理消防信息智慧城市消防信息服务的数字化基础互联互通火灾防控“自动化”促进信息化与消防业务工作的深度融合，提升社会火灾防控能力实现对消防安全动态管理，最大限度管控安全风险，防微杜渐灭火救援指挥“智能化”搭建“一张图的实战指挥辅助平台，为灭火救援高效处置提供有力支撑队伍管理“精细化”强化日常消防安全管理手段，形成自动化消防业务管理流程闭环智慧消防执法工作“系统化”国内智慧消防系统框架二、智慧消防技术发展动态智慧消防远程监测关键技术——物联网物联网相关标准规范物联网概念“六域”模型规定了智慧城市中物联网“六域”IT（信息技术）基础设施构成规范平台概念和功能要求规定网关功能要求和通用数据配置要求智慧消防远程监测关键技术——前端监测全面感知深度共享协同融合高度智能火灾自动报警系统通常配备感烟、感温、可燃气体等火灾探测器探测火灾早期特征、发出火灾报警信号利用图像模式识别技术对火光及燃烧烟雾进行图像分析报警监测室内消火栓和自动喷淋系统水压、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道阀门启闭状态、防火门开关状态利用视频监控系统监控安全出口和疏散通道消防控制室值班情况接入电气火灾监控系统或装置，实时监测漏电电流、线缆温度等情况基于多光谱融合的烟火探测技术基于视觉与深度学习的烟火探测技术AI智能安防视频预警系统监测技术电气火灾监控系统电气火灾是我国火灾类型之首，平均每年占据火灾总数量的

30%左右。消防水系统监测技术智慧消防远程监测关键技术——算力建设全域物联，安消一体，隐患及时预警运营监管，保障日常运营效率和质量专项治理，视频AI赋能消防安全监管协同救援，提升初起火灾救援效率打造智慧消防数据中台建立大数据业务模型，实现消防火灾预测预警消防物联网管理平台的建设联合飞机的消防救援无人机全场景解决方案将“空—地—人”力量结合，组成“机—车—软—服”多装备协同的新型智能无人灭火救援装备系统，形成多作业面的分布式新型作业模式，围绕“事前—事中—事后”三个阶段，承担“察—打—运—通—保”五大任务职责。无人机

&

机器人整合无人机航拍建模、视频回传、广播、AI视频分析等能力。与外部无人机平台实现警情互通，无人机根据定位自动从机巢飞往灾情点通过与无人机平台对接，实现无人机飞行操控、航线规划、挂载的远程控制移动APP、接处警系统、指挥系统查看无人机回传的航拍画面，掌握灾情发展态势获取无人机平台提供的三维建模图片/页面，通过标点与一张图结合无人机自动巡航无人机远程控制三维实景建模航拍画面多端共享消防巡查技术融合通信技术数字孪生以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。虚实映射形成物理实体和数字模型之间的对应关系和交互状态实时数据驱动的仿真才是数字孪生实时同步共生演进闭环优化两个/多个不同但相互关联的实体在全生命周期发展过程中相互促进、共同进化对物理实体形成优化指令或策略，实现决策闭环蔓延特性，易受可燃物、森林类型、地形、风向、风速影响。林火防控技术难点“高强度森林火灾大尺度蔓延预测技术与系统”“森林—城镇交界域火灾预测与防控技术研究”“森林草原火灾的高效炭化阻隔带防火技术研发与应用示范”新型消防火灾报警及联动系统远程监控技术通过消防物联网信息网关和物联网设备监测仪对常规消防火灾报警及联动系统（探测器、防火门、消防管道阀门等消防设施）的运行情况监测，实时获取各系统的工作情况，当发生事故时，系统可快速定位到火灾发生的具体位置，并可联动安防视频远程查看火灾现场视频情况，为灭火救援提供更全面的辅助救援数据。美国“9·11”事件火灾发展阶段起火火势增长内部蔓延外部蔓延R1R2R3R4火情火警火险火灾火情热分解阶段：加强征兆信息的采集实现预警探测阶段：初期火灾参量实现报警喷头动作阶段：着火区域限于厅、室跨层跨防火区域蔓延，火灾损失增大火警火险火灾人工消防巡检当前难点消防设施种类繁多识别困难容易错误辨识人员素质要求过高巡检的检查内容不够规范易遗漏安全隐患巡检人员难理解巡检操作过程监督困难巡检完整性存疑巡检有效性存疑后台监测数据难以获取影响巡检结果降低工作效率基于AI眼镜的消防智能巡检技术巡检操作全过程记录视频纪录视频存档规范操作模型智能分析合格不合格按规定处理规范操作分析方法巡检方法系统实现功能验证系统初始化巡检人员系统登陆扫码绑定设备进入巡检状态评估前后方数据协同部件识别辅助巡检全过程监督结合互联网+、物联网技术，提供技术防控、社会监督、齐抓共管的火灾隐患排查手段，提高火灾物防技术水平，利用大数据和移动互联网技术改进执法监管模式！督促社会单位、公众对火灾隐患的自发自查，实现火灾隐患早发现、早识别、早处理。社会化火灾隐患排查系统智慧消防安全监测中心/大数据处理中心消防大队区政府/行业主管部门实时监测信息隐患举报信息隐患巡查信息维保过程跟踪信息在线监测违规记录报警复核隐患跟踪报警反馈一键报警隐患定位隐患合并隐患审查隐患分