浅淡基于BIM技术的智慧消防应用
2022-04-04 浏览次数：49次
浅淡基于BIM技术的智慧消防应用
朱鹍
安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：智慧城市的建设在**掀起了热潮，BIM技术可为智慧城市的建设提供强大的推进力。智慧消防作为智慧城市的一部分，亦是如此。本文通过BIM应用体系框架的构建，对BIM技术与其他新一代信息技术的“合力”作用进行了分析，并对BIM技术在智慧消防的具体应用进行了探讨。最后指出，未来的BIM技术，将具有强的综合性，其不仅仅是在建筑领域，在消防领域，也将有着广阔的应用前景。
关键词：BIM；智慧消防；应用
1 BIM与智慧城市
1.1 BIM概述
BIM即建筑信息模型，它是以项目各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM集成了项目从设计、施工、运维等各阶段的的全部工程数据，可形成面向项目全生命周期的信息化模型。BIM具有三维可视化、信息一体化、参数化、协同性、开源性、一致性、可出图性等特点。
1.2智慧消防概述
智慧城市是以城市的生命体属性为基本视角，以实现城市可持续发展和提高人民生活质量为根本目的，以提高城市公共管理和公共服务的效益及效率为基本目标，以新一代信息技术的运用为基本手段，以全面感知、深度融合、智能协同为城市的基本运行方式的信息社会的城市发展形态。而智慧消防是指在整个城市消防领域，运用各种**，实现火灾防控“自动化”、灭火救援指挥“智能化”、日常执法工作“系统化”、*管理“精细化”的需求。智慧消防作为智慧城市的一个部分，同样具备智慧城市所拥有的全面感知、深度融合和智能协同特性。
1.3 BIM与智慧消防的关联
BIM作为一项新时代的信息技术，必然能为智慧消防的建设提供强有力的技术支撑。结合BIM的特点与智慧消防的特点，BIM与智慧城市的关联如下：
1.3.1全面感知
智慧消防系统能“感知”外在环境。而感知外在环境少不了三维空间定位。BIM技术拥有三维可视化的特点，与GPS技术、各类感知技术的结合可以方便实现三维空间位，让智慧城市的“感知神经”加发达。
1.3.2资源整合
智慧消防系统需要将各部门、各区域的各类信息资源整合起来，方能使智慧消防系统成为一个具有较好协同能力和调控能力的**整体。而BIM技术可以将各类信息、资源进行整合，例如建筑物及消防设备的空间、位置、时间、成本、材料、厂商等等信息。此外，BIM开放性的数据结构，结合IT技术，可以方便的将除建筑信息外的其他各类型的数据进行整合。
1.3.3协同运作
智慧消防系统需具备高度的协同性。而BIM可提供协作的平台，让用户在任何地方、任何时间获取、交换、处理信息。从上述可知，以上这三个方面体现了智慧消防的“需求”，而BIM能在这三个方面提供“供给”。需求与供给的充分结合说明BIM技术应用于智慧消防是可能的，也是必要的。
2 基于BIM技术的智慧消防应用体系
智慧消防的建设目前处于初创阶段，既没有前期的经验可以遵循，也没有标准的模式可以参照。本章从BIM技术的角度出发，提出一种应用于智慧消防的框架体系。其应用体系如图1。
2.1基础层
基础层是智慧消防的建设前提。技术层中BIM的应用载体是城市中的人与各类建筑以及其他基础消防设施等。基础层中的应用载体，通过覆盖全城的互联网，方能进行BIM或其他信息技术的运用。
2.2技术层
智慧消防的建设并非仅BIM技术就可实现的，需要BIM与其他技术相结合，才能发挥出BIM技术在智慧消防建设中的优势。
2.2.1 BIM+物联网
BIM与物联网的结合，实质上是建筑信息的集成与融合。物联网技术承担底层（建筑构件）的信息感知、收集、传递、监控的功能，而BIM技术发挥上层（整个模型）信息集成、交互、展示和协调管理的作用。二者的结合是虚拟信息化管理和实体环境硬件的结合。在智慧消防的建设中，物联网可以让消防系统的“感知神经”加发达，而BIM技术有利于消防系统整体性的调控，二者的结合可让智慧城市消防系统对外界环境做出准确的感知及反应，二者的结合可用于消防定位系统的建设。
2.2.2 BIM+云计算
BIM与云计算的结合，是利用云计算的优势将BIM服务转化成BIM云服务。基于云计算强大的计算能力，可以将BIM服务中计算量大的工作转移到云端，从而提高了BIM服务的效率。在智慧消防的建设及运行中，会产生海量的数据信息，不仅包括建筑信息，还包括设备运行及感知外界环境所需要的信息。这便需要云计算技术进行分布式的计算，帮助智慧消防系统快速、准确的做出反应。
2.2.3 BIM+IT
BIM与IT的结合，即BIM与软件开发技术的结合，强调的是利用IT技术，展示出BIM技术良好的可拓展性。由于智慧消防的建设目前尚处于探索结算，是一个不断、反复尝试、反复修改的过程。为适应这个过程的需要，智慧消防工程的各个接口应是具有良好可拓展性的接口。而BIM技术具有开源性，其开放性的数据结构结合IT技术，便于修改及优化，可以适应智慧消防可拓展性接口的需求。2.2.4BIM+其他技术
BIM与其他技术相结合，同样可用于智慧消防系统的建设。例如GIS技术、VR技术、导航算法技术等等。
2.3应用层
智慧消防的建设，需要搭建基础支撑平台、自动感知平台、分析研判平台和共享共治平台。基础支撑平台为智慧消防系统提供各类数据支撑；自动感知平台能够“感知”引发火灾的温度、烟雾等外在环境；分析研判平台能够清晰定位、分析火情、提供救援及逃生的详细路径，帮助决策；共享共治平台能够提供一个信息高度共享、管理高度协同的工作平台，使得智慧消防“系统化”。而BIM技术在这四个平台的建设上均能发挥自身的技术优势。
BIM模型可为基础支撑平台提供建筑信息，包括但不限于消防平台需要的建筑消防系统布局、建筑通道布局等等。例如，在BIM模型中，可以将灭火器的位置、逃生通道、救援通道三维形象地展示出来，直观地反映救援与逃生路径。
BIM可为自动感知平台提供空间定位。BIM技术可与各类定位技术相结合实现室内定位，再结合传感技术，当火灾发生时，通过烟雾报警器、温度感应装置，将火灾发生的位置信息传递至消防控制系统，管理者们可通过BIM模型轻易发现起火的具体位置，从而为消防救援指挥节约时间。
BIM可为分析研判平台提供空间信息，辅助消防救援的分析决策。BIM模型中的建筑消防系统布局、建筑通道布局信息可为路径分析软件提供三维信息基础，且基于IFC标准的BIM数据高度的可交互性使得其可以方便导出，为路径分析软件对救援路径、逃生路径做出准确的三维分析判断与提示。
BIM可为共享共治平台提供协同管理。基于BIM的协同平台，结合IT技术，可设计一个信息共享、协同管理的消防管理平台。在平台中，消防队员可通过移动终端浏览失火建筑物的布局，了解消防系统（如灭火器）的位置、逃生通道的位置、救援通道的位置等等，使得消防队员救援时心中有数，同时降低了消防指挥的管理难度，提高了消防救援的效率。
3安科瑞智慧消防平台介绍
3.1平台结构
3.2平台主要功能介绍
3.2.1页
用户登录成功之后进入页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
3.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，**消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及**火警救援是消防生命通道的畅通等，**安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的**结合，实现了报警点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
3.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
3.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
3.2.5手机APP
3.3推荐配置
3.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
3.3.2系统现场推荐硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
3.3.3产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟，小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
4结论
总而言之，在高层办公建筑楼宇内，通过物业公司开展消防安全管理已是社会发展的必然。我国近年来高层楼宇消防机制研究取得了不错的成绩，但是仍旧未能完全根除消防安全隐患。这就需要物业公司和企业联起手来，从消防教育、消防责任机制、人才培养等几个方面入手，构建多维消防管理体系，形成满足我国办公楼宇需要的消防管理机制。
参考文献
[1]付聪.基于 BIM 技术的智慧消防应用探讨
[2]赵大鹏.中国智慧城市建设问题研究[D]援吉林：吉林大学， 2013.
[3]安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：朱鹍，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事企业能源管控研究发展。
acrelzk001.cn.b2b168.com/m/
朱鹍
安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：智慧城市的建设在**掀起了热潮，BIM技术可为智慧城市的建设提供强大的推进力。智慧消防作为智慧城市的一部分，亦是如此。本文通过BIM应用体系框架的构建，对BIM技术与其他新一代信息技术的“合力”作用进行了分析，并对BIM技术在智慧消防的具体应用进行了探讨。最后指出，未来的BIM技术，将具有强的综合性，其不仅仅是在建筑领域，在消防领域，也将有着广阔的应用前景。
关键词：BIM；智慧消防；应用
1 BIM与智慧城市
1.1 BIM概述
BIM即建筑信息模型，它是以项目各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM集成了项目从设计、施工、运维等各阶段的的全部工程数据，可形成面向项目全生命周期的信息化模型。BIM具有三维可视化、信息一体化、参数化、协同性、开源性、一致性、可出图性等特点。
1.2智慧消防概述
智慧城市是以城市的生命体属性为基本视角，以实现城市可持续发展和提高人民生活质量为根本目的，以提高城市公共管理和公共服务的效益及效率为基本目标，以新一代信息技术的运用为基本手段，以全面感知、深度融合、智能协同为城市的基本运行方式的信息社会的城市发展形态。而智慧消防是指在整个城市消防领域，运用各种**，实现火灾防控“自动化”、灭火救援指挥“智能化”、日常执法工作“系统化”、*管理“精细化”的需求。智慧消防作为智慧城市的一个部分，同样具备智慧城市所拥有的全面感知、深度融合和智能协同特性。
1.3 BIM与智慧消防的关联
BIM作为一项新时代的信息技术，必然能为智慧消防的建设提供强有力的技术支撑。结合BIM的特点与智慧消防的特点，BIM与智慧城市的关联如下：
1.3.1全面感知
智慧消防系统能“感知”外在环境。而感知外在环境少不了三维空间定位。BIM技术拥有三维可视化的特点，与GPS技术、各类感知技术的结合可以方便实现三维空间位，让智慧城市的“感知神经”加发达。
1.3.2资源整合
智慧消防系统需要将各部门、各区域的各类信息资源整合起来，方能使智慧消防系统成为一个具有较好协同能力和调控能力的**整体。而BIM技术可以将各类信息、资源进行整合，例如建筑物及消防设备的空间、位置、时间、成本、材料、厂商等等信息。此外，BIM开放性的数据结构，结合IT技术，可以方便的将除建筑信息外的其他各类型的数据进行整合。
1.3.3协同运作
智慧消防系统需具备高度的协同性。而BIM可提供协作的平台，让用户在任何地方、任何时间获取、交换、处理信息。从上述可知，以上这三个方面体现了智慧消防的“需求”，而BIM能在这三个方面提供“供给”。需求与供给的充分结合说明BIM技术应用于智慧消防是可能的，也是必要的。
2 基于BIM技术的智慧消防应用体系
智慧消防的建设目前处于初创阶段，既没有前期的经验可以遵循，也没有标准的模式可以参照。本章从BIM技术的角度出发，提出一种应用于智慧消防的框架体系。其应用体系如图1。
2.1基础层
基础层是智慧消防的建设前提。技术层中BIM的应用载体是城市中的人与各类建筑以及其他基础消防设施等。基础层中的应用载体，通过覆盖全城的互联网，方能进行BIM或其他信息技术的运用。
2.2技术层
智慧消防的建设并非仅BIM技术就可实现的，需要BIM与其他技术相结合，才能发挥出BIM技术在智慧消防建设中的优势。
2.2.1 BIM+物联网
BIM与物联网的结合，实质上是建筑信息的集成与融合。物联网技术承担底层（建筑构件）的信息感知、收集、传递、监控的功能，而BIM技术发挥上层（整个模型）信息集成、交互、展示和协调管理的作用。二者的结合是虚拟信息化管理和实体环境硬件的结合。在智慧消防的建设中，物联网可以让消防系统的“感知神经”加发达，而BIM技术有利于消防系统整体性的调控，二者的结合可让智慧城市消防系统对外界环境做出准确的感知及反应，二者的结合可用于消防定位系统的建设。
2.2.2 BIM+云计算
BIM与云计算的结合，是利用云计算的优势将BIM服务转化成BIM云服务。基于云计算强大的计算能力，可以将BIM服务中计算量大的工作转移到云端，从而提高了BIM服务的效率。在智慧消防的建设及运行中，会产生海量的数据信息，不仅包括建筑信息，还包括设备运行及感知外界环境所需要的信息。这便需要云计算技术进行分布式的计算，帮助智慧消防系统快速、准确的做出反应。
2.2.3 BIM+IT
BIM与IT的结合，即BIM与软件开发技术的结合，强调的是利用IT技术，展示出BIM技术良好的可拓展性。由于智慧消防的建设目前尚处于探索结算，是一个不断、反复尝试、反复修改的过程。为适应这个过程的需要，智慧消防工程的各个接口应是具有良好可拓展性的接口。而BIM技术具有开源性，其开放性的数据结构结合IT技术，便于修改及优化，可以适应智慧消防可拓展性接口的需求。2.2.4BIM+其他技术
BIM与其他技术相结合，同样可用于智慧消防系统的建设。例如GIS技术、VR技术、导航算法技术等等。
2.3应用层
智慧消防的建设，需要搭建基础支撑平台、自动感知平台、分析研判平台和共享共治平台。基础支撑平台为智慧消防系统提供各类数据支撑；自动感知平台能够“感知”引发火灾的温度、烟雾等外在环境；分析研判平台能够清晰定位、分析火情、提供救援及逃生的详细路径，帮助决策；共享共治平台能够提供一个信息高度共享、管理高度协同的工作平台，使得智慧消防“系统化”。而BIM技术在这四个平台的建设上均能发挥自身的技术优势。
BIM模型可为基础支撑平台提供建筑信息，包括但不限于消防平台需要的建筑消防系统布局、建筑通道布局等等。例如，在BIM模型中，可以将灭火器的位置、逃生通道、救援通道三维形象地展示出来，直观地反映救援与逃生路径。
BIM可为自动感知平台提供空间定位。BIM技术可与各类定位技术相结合实现室内定位，再结合传感技术，当火灾发生时，通过烟雾报警器、温度感应装置，将火灾发生的位置信息传递至消防控制系统，管理者们可通过BIM模型轻易发现起火的具体位置，从而为消防救援指挥节约时间。
BIM可为分析研判平台提供空间信息，辅助消防救援的分析决策。BIM模型中的建筑消防系统布局、建筑通道布局信息可为路径分析软件提供三维信息基础，且基于IFC标准的BIM数据高度的可交互性使得其可以方便导出，为路径分析软件对救援路径、逃生路径做出准确的三维分析判断与提示。
BIM可为共享共治平台提供协同管理。基于BIM的协同平台，结合IT技术，可设计一个信息共享、协同管理的消防管理平台。在平台中，消防队员可通过移动终端浏览失火建筑物的布局，了解消防系统（如灭火器）的位置、逃生通道的位置、救援通道的位置等等，使得消防队员救援时心中有数，同时降低了消防指挥的管理难度，提高了消防救援的效率。
3安科瑞智慧消防平台介绍
3.1平台结构
3.2平台主要功能介绍
3.2.1页
用户登录成功之后进入页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。
3.2.2消防子系统
智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。
消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，**消防安全。
防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。
消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。
防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及**火警救援是消防生命通道的畅通等，**安全的生活、工作环境。
应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。
视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的**结合，实现了报警点和监控点的联动。
消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。
3.2.3隐患管理
隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。
3.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。
3.2.5手机APP
3.3推荐配置
3.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。
推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）
3.3.2系统现场推荐硬件配置清单：
注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大
3.3.3产品介绍
电气火灾监控探测器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：
上传间隔一分钟，小于30M/月；
上传间隔二分钟，小于15M/月；
上传间隔五分钟，小于10M/月
4结论
总而言之，在高层办公建筑楼宇内，通过物业公司开展消防安全管理已是社会发展的必然。我国近年来高层楼宇消防机制研究取得了不错的成绩，但是仍旧未能完全根除消防安全隐患。这就需要物业公司和企业联起手来，从消防教育、消防责任机制、人才培养等几个方面入手，构建多维消防管理体系，形成满足我国办公楼宇需要的消防管理机制。
参考文献
[1]付聪.基于 BIM 技术的智慧消防应用探讨
[2]赵大鹏.中国智慧城市建设问题研究[D]援吉林：吉林大学， 2013.
[3]安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：朱鹍，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事企业能源管控研究发展。
acrelzk001.cn.b2b168.com/m/