智慧社区火灾安全预警系统

基于多传感器数据融合的智慧社区火灾预警系统

一、背景分析

(一)智慧社区

“智慧社区论坛”(ICF)认为“智慧社区”是“智慧城市”、“电子城市”和“电子社区”的统称，指的“社区”可以是城镇、城市、县或郡。我们认为“智慧社区”是“智慧城市”的重要组成单元，它是指依托各种传感与通信终端设备感知信息，利用有线与无线通信网络传输信息，运用智能化处理平台挖掘整合信息，并有效引入城市智慧应用系统，实现社区管理精细化、服务人文化、运行低碳化，为居民提供便捷、舒适、环保的生活空间的综合系统，智慧社区服务体系，是以智慧社区各类软硬件设施为依托，以社区主体为服务对象，以社区智慧服务为主要内容，以满足社区居民多方面生活需求、提升社区居民生活质量为目标，政府主导支持、社会多元参与的服务网络及运行机制。综合运用无线网络、物联网、地理信息系统等，建立社区公共数据资源中心，综合开发利用社会各类信息资源，从而希望实现社区管理、政府职能以及社区服务的“智慧化”。

在物联网、下一代互联网、云计算等新一轮信息技术变革加速推进的时代背景下，世界各国和政府组织都不约而同地提出了依赖信息技术来改变城市未来发展蓝图的计划，目前全球大概有200多个城市正在建设“智慧城市”，并将此作为经济转型、政府提效、民生改善的引擎。截至2012年6月，国内也有上百个城市提出了建设“智慧城市”的发展战略，国内主要城市在提出建设“智慧城市”的同时也提出了建设“智慧社区。

智慧社区建设问题分析目前，“智慧社区”服务体系建设还存在以下主要问题:(1)缺乏有效的顶层设计。“智慧社区”是在“智慧城市”理念的基础上进一步具体提出的，出现的时间较短，从行业到企业，各自都有自己的理解，尚未形成相应的行业标准，导致尚未形成普遍认可的“智慧社区”服务基本体系架构。

(2)服务系统集成化程度低。智慧社区服务体系包含众多的应用系统，不同的系统有着很强的专业性，而且由于不同的系统归不同权力部门管理等各方面原因，造成各个系统间互相融合、整合程度非常低下，基本还处于条线管理状态，而完善的智慧社区服务体系需要深入整合资源，提供高度整合、集约的管理平台，从而降低建设与管理成本。(3)服务人才体系不健全。“智慧社区”服务人员需要较强的信息化等专业知识，而传统的社区服务人员普遍年龄偏大、学历偏低，而服务人员引进机制尚不健全，对社区服务人员认可程度低，从而社区服务人才短缺、素质偏低、结构亟待优化。(4)缺乏合适的运营模式。由于智慧社区提出的时间较短，社区服务体制机制不顺畅、保障能力不强，社会参与机制亟待完善，有效的运营模式仍是整个产业链参与者需要探索的问题。

(二)火灾发生原因分析

1. 火灾分析

目前火灾事故原因中，电气火灾所占比例最高。据权威部门统计，2008～2012年全国公安消防部门共统计67.5万起火灾，在查明原因的约62.3万起火灾中，电气火灾约20.8万起，占33.37%。如2010年吉林市商业大厦、2011年长沙市西娜湾宾馆、2011年北京市大兴区旧宫镇出租房、2012年天津市蓟县莱德商厦等电气火灾的发生给人民群众生命财产安全带来了严重威胁。电气火灾主要由于电气线路或设备短路、过电流、接触不良、漏电等电气故障引发。引发电气火灾的电气故障从其表现形式上看分为：突变型故障和渐变型故障。

除此之外，由于火灾报警事关重大,要求自动探测系统绝对可靠,不允许有漏报警,同时其误报应当越少越好。虽然30多年来传统感烟探测器的误报率和漏报率一直很高,而灵敏度一直太低,但是以侦烟为主的传统探测系统,仍没有退出历史舞台。遗憾的是即使是第一流的消防队,仍然没有足够时间抢救出大部分生命和财产,而且对于当今合成原料燃烧时所产生的有毒浓烟,更是不能及早探测到。通常使用的感烟火灾探测器有离子式和光电式两种,其灵敏度范围仅适用于保护一般民用建筑场所,而且不能进行早期预警，所以应考虑多种传感器结合的监测模式。

二、基于智慧社区的火灾预警信息融合研究

特点：多传感器。多传感器融合技术的基本原理就是充分利用多传感器资源,通过对这些传感器及观测信息的合理支配和使用,将各种传感器在时间或空间上的冗余或互补信息依据某种准则组合起来,产生被测对象的一致性解释或描述.其目的是基于各传感器分离的观测信息,通过对信息的优化组合得出更多的有用信息;它的最终目标是利用多传感器共同或联合的操作优势,来提高整个传感器系统的有效性,消除单个或少量传感器的局限性.因此,多传感器是数据融合的硬件基础,多源信息是数据融合的加工对象,协调优化和综合处理是数据融合的核心.监测模块选用感光、感烟、感温、气敏及湿敏5种形式的探测仪,构成高效立体式分布的探测系统,对不同监测环境的各探测器赋予不同的权重系数,用于楼宇内环境信息的采集。

要求：降低误报率，提高监测性能，及时发布预警信息

总体思路：智慧社区自身拥有一套较为完备的信息服务平台，不仅仅局限于预警系统，这个平台往往基于物联网技术。通过智慧社区的信息网络平台，不仅可以收集火灾数据，快速分析进行预警处理，而且一旦发生火灾，预警系统可以预留出接口，联接其他应急系统如城市规划局和消防局的系统，及时检测附近是否存在重大危险源，实现应急联动

图1系统整体结构图

流程：利用多传感器将采集的数据信号加以处理后传输至信息处理平台.信息处理平台接收来自各个传感器的信息,利用多探测器信息模糊化技术,对各探测器检测到的信息进行模糊判别,给出相应的火灾警报.通过学习例如神经网络自适应各种不断变化的环境,并具有较强的容错和抗干扰能力,将处理的结果分级.信息处理平台中央处理模块根据不同等级的警报触发不同的报警信号和执行操作,将事态判定结果发送到楼宇监控室的电脑主机;当判定态势严重时,可以根据预案直接启动楼内灭火喷洒系统,尽量控制火势蔓延.报警模块接收信息处理平台的指令,利用声音、闪光进行报警.

图2系统技术路线图