《數(shù)字中國背景下的智慧消防建設》課件

范維澄中國工程院院士清華大學公共安全研究院院長、教授、博士生導師現(xiàn)任國家減災委專家委委員住建部城市建設防災減災專家委員會主任研究領域公共安全的風險評估、預測預警、決策支持，火災動力學演化與防治技術等獎勵與榮譽獲國家科技進步一等獎1次，二等獎2次國家級教學成果一、二等獎各1次獲授權發(fā)明專利12項，其中中國專利金獎1項全國五一勞動獎章數(shù)字中國與智慧消防智慧消防技術發(fā)展動態(tài)一二三 應用實踐統(tǒng)籌好發(fā)展和安全兩件大事習近平2020年10月14日在深圳經濟特區(qū)建立40周年慶祝大會上發(fā)表重要講話推進國家安全體系和能力現(xiàn)代化健全國家安全體系完善公共安全治理機制建設數(shù)字中國是數(shù)字時代推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎，是構筑國家競爭新優(yōu)勢的有力支撐。加快數(shù)字中國建設，對全面建設社會主義現(xiàn)代化國家、全面推進中華民族偉大復興具有重要意義和深遠影響。《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》智慧消防智慧交通智慧城管智慧生命線火災科學卡門渦街西奧多·馮·卡門S.S.

Penner錢學森錢偉長林家翹郭永懷F.A.

WilliamsH.W.

EmmonsH.W.

Emmons自由燃燒火焰流動機理液體燃料油膜燃燒模型火焰自然對流傳熱傳質火焰穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性HAVARD代碼DrPhilipHumphrey

Thomas自燃點火與蔓延轟燃熱平衡理論建筑火災理論浮力池火模型Dr

Kunio

Kawagoe川越邦雄通風因子概念與壓差模型建筑火災國際火災安全科學學會InternationalAssociationforFireSafety

Science，F(xiàn)oundedin

1986火災的復雜性耦合性多樣性尺度效應對流、傳熱和燃燒的復雜相互作用基本機制會分解為不同的類型在不同的尺度上，不同的機制會互相競爭，主控機制會不同不同主控控制機制下表現(xiàn)為不同的現(xiàn)象表觀性國際火災領域領先的研究中心涉及建筑火災、森林火災、城鎮(zhèn)火災的防治技術與標準美國NIST國家火災實驗室國際工業(yè)火災領域領先的研究中心為全球40%的500強企業(yè)提供火災安全保障技術與標準美國FM-Global研究實驗室國際森林火災領域領先的研究中心50年的林火研究歷史。在火災物理、燃料動力學、煙氣釋放及擴散、火災生態(tài)學、燃料管理對策方面作出突出貢獻美國北方森林火災實驗室1987年大興安嶺“5·6”大火李鵬總理題詞可燃物表面及空間火災的發(fā)生與蔓延火災煙氣及其毒害物質的生成與傳輸綜合性能優(yōu)化的清潔高效阻燃新技術原理火災早期的多信號感知與智能識別物理化學復合作用下的清潔高效滅火原理基于火災動力學與統(tǒng)計理論耦合的火災風險評估方法學火災安全性能化設計方法學火災相關公共安全事件演化規(guī)律和致災機理公共安全事件預防、預測、預警及應急處置關鍵技術火災動力學演化火災防治關鍵技術火災安全工程理論及方法學公共安全應急理論及方法研究方向1．城市縱向空間發(fā)展，高層、超高層、地下建筑與交通成為重要建筑形式環(huán)境風、煙囪效應等多作用力驅動，常規(guī)的腔室火災動力學不再適用超高層建筑，滅火、消防救援等難以企及，“鞭長莫及”人員密度大、疏散距離長，人員安全疏散風險高社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)火災挑戰(zhàn)社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)2．集城市綜合交通、游購娛為一體的城市商業(yè)綜合體大量涌現(xiàn)建筑結構、影響因素復雜、火災動力學規(guī)律難以預測空間結構高大，結構易垮塌，火災外部施救困難流動人口大，火災時人員疏散風險大火災挑戰(zhàn)社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)對森林而言：廣泛的人類社會活動，誘發(fā)森林火災的概率劇增對建筑而言：森林的存在，使得非連續(xù)的離散建筑變成連續(xù)可燃結果：城市建筑和森林的火災風險整體提升3．人民生活水平的提高，城市走向森林，森林擁抱城市火災挑戰(zhàn)大尺度森林火災中的各種現(xiàn)象3％的交界域大火95％的火災代價2020年美國西海岸火災推進交界域火災防控技術研發(fā)、標準制定和社區(qū)管理國際美國：國家交界域防火規(guī)劃加拿大：FireSmart計劃澳大利亞：Bushfire

CRC計劃歐盟：FireStar項目我國結合森林火災和城鎮(zhèn)火災風險，形成系統(tǒng)有效的交界域火災風險評估建立兼顧交界域火災引燃機理、交界域尺度和精度的綜合性預測技術森林和城市火災防控技術的發(fā)展，為交界域火災防控提供了基礎森林—城鎮(zhèn)交界域火災全鏈條預測與防控體系森林防火和城市消防多技術協(xié)同災前風險識別與管控、災中火行為預測、火災阻隔應急建筑外部設施防火及抑制連續(xù)介質火蔓延輻射引燃飛火引燃>60%~35%社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)完全沒有消防規(guī)劃設計，防火能力極低違規(guī)用電、居民素質等誘發(fā)火災因素眾多可燃物復雜、火災荷載大、無防火間距，火燒連營的重大火災風險大4．我國老舊城區(qū)改造滯后，“城中村”大量涌現(xiàn)，在其它第三世界，大量人口涌向城市，簡易自建房形成非常規(guī)聚落火災挑戰(zhàn)社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)5．新材料、新技術的大量使用，給火災安全帶來的新挑戰(zhàn)建筑外保溫材料使用，大規(guī)模外立面火災，內外交互立體火，系統(tǒng)的火蔓延動力學及理論預測模型缺乏真實火災環(huán)境下鋼結構、玻璃等建筑構件，以及建筑整體失效的預測理論、綜合抗火能力評價方法缺乏2017年倫敦格蘭菲爾塔公寓火災火災挑戰(zhàn)社會經濟快速發(fā)展帶來建筑火災安全挑戰(zhàn)6．古建筑、古民居、古村落、重要文物的火災安全古建筑文物材料的火災特性及其數(shù)據(jù)庫古建筑文物的火災動力學演化機理及火災風險評估方法古建筑文物的消防改造及防控體系建立火災挑戰(zhàn)智慧消防組成部分智慧消防火災模擬科學消防培訓智能預警消防通信數(shù)字孿生智慧消防智慧作戰(zhàn)實時更新態(tài)勢分析、處置進程等動態(tài)數(shù)據(jù)，智能推薦作戰(zhàn)策略及知識輔助，實現(xiàn)精準作戰(zhàn)，提升救援效率智慧防控集成高科技智能終端、感知設備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術，發(fā)現(xiàn)異常自動報警，提升信息傳遞效率智慧管理系統(tǒng)化記錄當前消防設備的位置、狀態(tài)等信息，如有損壞系統(tǒng)及時報修，保障消防設施的完好智慧指揮現(xiàn)場圖像實時傳輸，一張圖鏈接所有的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各類資源的實時智能化調度智慧消防面向內容智慧消防建設目標“九小”場所公共消防設施森林消防滅火救援消防人員“高”層建筑“地”下空間“大”跨度空間“化”工園區(qū)可穿戴設備智能眼鏡數(shù)字定位消防鞋人工神經網(wǎng)絡衛(wèi)星遙感技術無人機監(jiān)控救援《關于全面推進"智慧消防"建設的指導意見》《關于深化消防執(zhí)法改革的意見》《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》《住房和城鄉(xiāng)建設部等部門關于加快發(fā)展數(shù)字家庭提高居住品質的指導意見》《“十四五”國家應急體系規(guī)劃》物聯(lián)網(wǎng)人工智能GIS地理信息移動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)挖掘云平臺火災智能研判最新技術專業(yè)應用物聯(lián)傳感實時動態(tài)采集傳遞和處理消防信息智慧城市消防信息服務的數(shù)字化基礎互聯(lián)互通火災防控“自動化”促進信息化與消防業(yè)務工作的深度融合，提升社會火災防控能力實現(xiàn)對消防安全動態(tài)管理，最大限度管控安全風險，防微杜漸滅火救援指揮“智能化”搭建“一張圖的實戰(zhàn)指揮輔助平臺，為滅火救援高效處置提供有力支撐隊伍管理“精細化”強化日常消防安全管理手段，形成自動化消防業(yè)務管理流程閉環(huán)智慧消防執(zhí)法工作“系統(tǒng)化”國內智慧消防系統(tǒng)框架二、智慧消防技術發(fā)展動態(tài)智慧消防遠程監(jiān)測關鍵技術——物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)相關標準規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)概念“六域”模型規(guī)定了智慧城市中物聯(lián)網(wǎng)“六域”IT（信息技術）基礎設施構成規(guī)范平臺概念和功能要求規(guī)定網(wǎng)關功能要求和通用數(shù)據(jù)配置要求智慧消防遠程監(jiān)測關鍵技術——前端監(jiān)測全面感知深度共享協(xié)同融合高度智能火災自動報警系統(tǒng)通常配備感煙、感溫、可燃氣體等火災探測器探測火災早期特征、發(fā)出火災報警信號利用圖像模式識別技術對火光及燃燒煙霧進行圖像分析報警監(jiān)測室內消火栓和自動噴淋系統(tǒng)水壓、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道閥門啟閉狀態(tài)、防火門開關狀態(tài)利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控安全出口和疏散通道消防控制室值班情況接入電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)或裝置，實時監(jiān)測漏電電流、線纜溫度等情況基于多光譜融合的煙火探測技術基于視覺與深度學習的煙火探測技術AI智能安防視頻預警系統(tǒng)監(jiān)測技術電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)電氣火災是我國火災類型之首，平均每年占據(jù)火災總數(shù)量的

30%左右。消防水系統(tǒng)監(jiān)測技術智慧消防遠程監(jiān)測關鍵技術——算力建設全域物聯(lián)，安消一體，隱患及時預警運營監(jiān)管，保障日常運營效率和質量專項治理，視頻AI賦能消防安全監(jiān)管協(xié)同救援，提升初起火災救援效率打造智慧消防數(shù)據(jù)中臺建立大數(shù)據(jù)業(yè)務模型，實現(xiàn)消防火災預測預警消防物聯(lián)網(wǎng)管理平臺的建設聯(lián)合飛機的消防救援無人機全場景解決方案將“空—地—人”力量結合，組成“機—車—軟—服”多裝備協(xié)同的新型智能無人滅火救援裝備系統(tǒng)，形成多作業(yè)面的分布式新型作業(yè)模式，圍繞“事前—事中—事后”三個階段，承擔“察—打—運—通—?！蔽宕笕蝿章氊?。無人機

&

機器人整合無人機航拍建模、視頻回傳、廣播、AI視頻分析等能力。與外部無人機平臺實現(xiàn)警情互通，無人機根據(jù)定位自動從機巢飛往災情點通過與無人機平臺對接，實現(xiàn)無人機飛行操控、航線規(guī)劃、掛載的遠程控制移動APP、接處警系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)查看無人機回傳的航拍畫面，掌握災情發(fā)展態(tài)勢獲取無人機平臺提供的三維建模圖片/頁面，通過標點與一張圖結合無人機自動巡航無人機遠程控制三維實景建模航拍畫面多端共享消防巡查技術融合通信技術數(shù)字孿生以數(shù)據(jù)與模型的集成融合為基礎與核心，通過在數(shù)字空間實時構建物理對象的精準數(shù)字化映射，基于數(shù)據(jù)整合與分析預測來模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程，最終形成智能決策的優(yōu)化閉環(huán)。虛實映射形成物理實體和數(shù)字模型之間的對應關系和交互狀態(tài)實時數(shù)據(jù)驅動的仿真才是數(shù)字孿生實時同步共生演進閉環(huán)優(yōu)化兩個/多個不同但相互關聯(lián)的實體在全生命周期發(fā)展過程中相互促進、共同進化對物理實體形成優(yōu)化指令或策略，實現(xiàn)決策閉環(huán)蔓延特性，易受可燃物、森林類型、地形、風向、風速影響。林火防控技術難點“高強度森林火災大尺度蔓延預測技術與系統(tǒng)”“森林—城鎮(zhèn)交界域火災預測與防控技術研究”“森林草原火災的高效炭化阻隔帶防火技術研發(fā)與應用示范”新型消防火災報警及聯(lián)動系統(tǒng)遠程監(jiān)控技術通過消防物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)關和物聯(lián)網(wǎng)設備監(jiān)測儀對常規(guī)消防火災報警及聯(lián)動系統(tǒng)（探測器、防火門、消防管道閥門等消防設施）的運行情況監(jiān)測，實時獲取各系統(tǒng)的工作情況，當發(fā)生事故時，系統(tǒng)可快速定位到火災發(fā)生的具體位置，并可聯(lián)動安防視頻遠程查看火災現(xiàn)場視頻情況，為滅火救援提供更全面的輔助救援數(shù)據(jù)。美國“9·11”事件火災發(fā)展階段起火火勢增長內部蔓延外部蔓延R1R2R3R4火情火警火險火災火情熱分解階段：加強征兆信息的采集實現(xiàn)預警探測階段：初期火災參量實現(xiàn)報警噴頭動作階段：著火區(qū)域限于廳、室跨層跨防火區(qū)域蔓延，火災損失增大火警火險火災人工消防巡檢當前難點消防設施種類繁多識別困難容易錯誤辨識人員素質要求過高巡檢的檢查內容不夠規(guī)范易遺漏安全隱患巡檢人員難理解巡檢操作過程監(jiān)督困難巡檢完整性存疑巡檢有效性存疑后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)難以獲取影響巡檢結果降低工作效率基于AI眼鏡的消防智能巡檢技術巡檢操作全過程記錄視頻紀錄視頻存檔規(guī)范操作模型智能分析合格不合格按規(guī)定處理規(guī)范操作分析方法巡檢方法系統(tǒng)實現(xiàn)功能驗證系統(tǒng)初始化巡檢人員系統(tǒng)登陸掃碼綁定設備進入巡檢狀態(tài)評估前后方數(shù)據(jù)協(xié)同部件識別輔助巡檢全過程監(jiān)督結合互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術，提供技術防控、社會監(jiān)督、齊抓共管的火災隱患排查手段，提高火災物防技術水平，利用大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術改進執(zhí)法監(jiān)管模式！督促社會單位、公眾對火災隱患的自發(fā)自查，實現(xiàn)火災隱患早發(fā)現(xiàn)、早識別、早處理。社會化火災隱患排查系統(tǒng)智慧消防安全監(jiān)測中心/大數(shù)據(jù)處理中心消防大隊區(qū)政府/行業(yè)主管部門實時監(jiān)測信息隱患舉報信息隱患巡查信息維保過程跟蹤信息在線監(jiān)測違規(guī)記錄報警復核隱患跟蹤報警反饋一鍵報警隱患定位隱患合并隱患審查隱患分