《數(shù)字中國(guó)背景下的智慧消防建設(shè)》課件

范維澄中國(guó)工程院院士清華大學(xué)公共安全研究院院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師現(xiàn)任國(guó)家減災(zāi)委專家委委員住建部城市建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)專家委員會(huì)主任研究領(lǐng)域公共安全的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)測(cè)預(yù)警、決策支持，火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化與防治技術(shù)等獎(jiǎng)勵(lì)與榮譽(yù)獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1次，二等獎(jiǎng)2次國(guó)家級(jí)教學(xué)成果一、二等獎(jiǎng)各1次獲授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)，其中中國(guó)專利金獎(jiǎng)1項(xiàng)全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)聰?shù)字中國(guó)與智慧消防智慧消防技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)一二三 應(yīng)用實(shí)踐統(tǒng)籌好發(fā)展和安全兩件大事習(xí)近平2020年10月14日在深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建立40周年慶祝大會(huì)上發(fā)表重要講話推進(jìn)國(guó)家安全體系和能力現(xiàn)代化健全國(guó)家安全體系完善公共安全治理機(jī)制建設(shè)數(shù)字中國(guó)是數(shù)字時(shí)代推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化的重要引擎，是構(gòu)筑國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的有力支撐。加快數(shù)字中國(guó)建設(shè)，對(duì)全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家、全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興具有重要意義和深遠(yuǎn)影響?！稊?shù)字中國(guó)建設(shè)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(zāi)科學(xué)卡門渦街西奧多·馮·卡門S.S.

Penner錢學(xué)森錢偉長(zhǎng)林家翹郭永懷F.A.

WilliamsH.W.

EmmonsH.W.

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

Thomas自燃點(diǎn)火與蔓延轟燃熱平衡理論建筑火災(zāi)理論浮力池火模型Dr

Kunio

Kawagoe川越邦雄通風(fēng)因子概念與壓差模型建筑火災(zāi)國(guó)際火災(zāi)安全科學(xué)學(xué)會(huì)InternationalAssociationforFireSafety

Science，F(xiàn)oundedin

1986火災(zāi)的復(fù)雜性耦合性多樣性尺度效應(yīng)對(duì)流、傳熱和燃燒的復(fù)雜相互作用基本機(jī)制會(huì)分解為不同的類型在不同的尺度上，不同的機(jī)制會(huì)互相競(jìng)爭(zhēng)，主控機(jī)制會(huì)不同不同主控控制機(jī)制下表現(xiàn)為不同的現(xiàn)象表觀性國(guó)際火災(zāi)領(lǐng)域領(lǐng)先的研究中心涉及建筑火災(zāi)、森林火災(zāi)、城鎮(zhèn)火災(zāi)的防治技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)NIST國(guó)家火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室國(guó)際工業(yè)火災(zāi)領(lǐng)域領(lǐng)先的研究中心為全球40%的500強(qiáng)企業(yè)提供火災(zāi)安全保障技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)FM-Global研究實(shí)驗(yàn)室國(guó)際森林火災(zāi)領(lǐng)域領(lǐng)先的研究中心50年的林火研究歷史。在火災(zāi)物理、燃料動(dòng)力學(xué)、煙氣釋放及擴(kuò)散、火災(zāi)生態(tài)學(xué)、燃料管理對(duì)策方面作出突出貢獻(xiàn)美國(guó)北方森林火災(zāi)實(shí)驗(yàn)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(zāi)的發(fā)生與蔓延火災(zāi)煙氣及其毒害物質(zhì)的生成與傳輸綜合性能優(yōu)化的清潔高效阻燃新技術(shù)原理火災(zāi)早期的多信號(hào)感知與智能識(shí)別物理化學(xué)復(fù)合作用下的清潔高效滅火原理基于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)與統(tǒng)計(jì)理論耦合的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法學(xué)火災(zāi)安全性能化設(shè)計(jì)方法學(xué)火災(zāi)相關(guān)公共安全事件演化規(guī)律和致災(zāi)機(jī)理公共安全事件預(yù)防、預(yù)測(cè)、預(yù)警及應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化火災(zāi)防治關(guān)鍵技術(shù)火災(zāi)安全工程理論及方法學(xué)公共安全應(yīng)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(fēng)、煙囪效應(yīng)等多作用力驅(qū)動(dòng)，常規(guī)的腔室火災(zāi)動(dòng)力學(xué)不再適用超高層建筑，滅火、消防救援等難以企及，“鞭長(zhǎng)莫及”人員密度大、疏散距離長(zhǎng)，人員安全疏散風(fēng)險(xiǎn)高社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)火災(zāi)挑戰(zhàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)2．集城市綜合交通、游購?qiáng)蕿橐惑w的城市商業(yè)綜合體大量涌現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、影響因素復(fù)雜、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)規(guī)律難以預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)高大，結(jié)構(gòu)易垮塌，火災(zāi)外部施救困難流動(dòng)人口大，火災(zāi)時(shí)人員疏散風(fēng)險(xiǎn)大火災(zāi)挑戰(zhàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)對(duì)森林而言：廣泛的人類社會(huì)活動(dòng)，誘發(fā)森林火災(zāi)的概率劇增對(duì)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(jié)果：城市建筑和森林的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)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(zāi)挑戰(zhàn)大尺度森林火災(zāi)中的各種現(xiàn)象3％的交界域大火95％的火災(zāi)代價(jià)2020年美國(guó)西海岸火災(zāi)推進(jìn)交界域火災(zāi)防控技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定和社區(qū)管理國(guó)際美國(guó)：國(guó)家交界域防火規(guī)劃加拿大：FireSmart計(jì)劃澳大利亞：Bushfire

CRC計(jì)劃歐盟：FireStar項(xiàng)目我國(guó)結(jié)合森林火災(zāi)和城鎮(zhèn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，形成系統(tǒng)有效的交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建立兼顧交界域火災(zāi)引燃機(jī)理、交界域尺度和精度的綜合性預(yù)測(cè)技術(shù)森林和城市火災(zāi)防控技術(shù)的發(fā)展，為交界域火災(zāi)防控提供了基礎(chǔ)森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)全鏈條預(yù)測(cè)與防控體系森林防火和城市消防多技術(shù)協(xié)同災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管控、災(zāi)中火行為預(yù)測(cè)、火災(zāi)阻隔應(yīng)急建筑外部設(shè)施防火及抑制連續(xù)介質(zhì)火蔓延輻射引燃飛火引燃>60%~35%社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)完全沒有消防規(guī)劃設(shè)計(jì)，防火能力極低違規(guī)用電、居民素質(zhì)等誘發(fā)火災(zāi)因素眾多可燃物復(fù)雜、火災(zāi)荷載大、無防火間距，火燒連營(yíng)的重大火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大4．我國(guó)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(jiǎn)易自建房形成非常規(guī)聚落火災(zāi)挑戰(zhàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)5．新材料、新技術(shù)的大量使用，給火災(zāi)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(zāi)，內(nèi)外交互立體火，系統(tǒng)的火蔓延動(dòng)力學(xué)及理論預(yù)測(cè)模型缺乏真實(shí)火災(zāi)環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)、玻璃等建筑構(gòu)件，以及建筑整體失效的預(yù)測(cè)理論、綜合抗火能力評(píng)價(jià)方法缺乏2017年倫敦格蘭菲爾塔公寓火災(zāi)火災(zāi)挑戰(zhàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來建筑火災(zāi)安全挑戰(zhàn)6．古建筑、古民居、古村落、重要文物的火災(zāi)安全古建筑文物材料的火災(zāi)特性及其數(shù)據(jù)庫古建筑文物的火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化機(jī)理及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法古建筑文物的消防改造及防控體系建立火災(zāi)挑戰(zhàn)智慧消防組成部分智慧消防火災(zāi)模擬科學(xué)消防培訓(xùn)智能預(yù)警消防通信數(shù)字孿生智慧消防智慧作戰(zhàn)實(shí)時(shí)更新態(tài)勢(shì)分析、處置進(jìn)程等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，智能推薦作戰(zhàn)策略及知識(shí)輔助，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警，提升信息傳遞效率智慧管理系統(tǒng)化記錄當(dāng)前消防設(shè)備的位置、狀態(tài)等信息，如有損壞系統(tǒng)及時(shí)報(bào)修，保障消防設(shè)施的完好智慧指揮現(xiàn)場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)傳輸，一張圖鏈接所有的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各類資源的實(shí)時(shí)智能化調(diào)度智慧消防面向內(nèi)容智慧消防建設(shè)目標(biāo)“九小”場(chǎng)所公共消防設(shè)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(shè)備智能眼鏡數(shù)字定位消防鞋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星遙感技術(shù)無人機(jī)監(jiān)控救援《關(guān)于全面推進(jìn)"智慧消防"建設(shè)的指導(dǎo)意見》《關(guān)于深化消防執(zhí)法改革的意見》《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于加快發(fā)展數(shù)字家庭提高居住品質(zhì)的指導(dǎo)意見》《“十四五”國(guó)家應(yīng)急體系規(guī)劃》物聯(lián)網(wǎng)人工智能GIS地理信息移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)挖掘云平臺(tái)火災(zāi)智能研判最新技術(shù)專業(yè)應(yīng)用物聯(lián)傳感實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集傳遞和處理消防信息智慧城市消防信息服務(wù)的數(shù)字化基礎(chǔ)互聯(lián)互通火災(zāi)防控“自動(dòng)化”促進(jìn)信息化與消防業(yè)務(wù)工作的深度融合，提升社會(huì)火災(zāi)防控能力實(shí)現(xiàn)對(duì)消防安全動(dòng)態(tài)管理，最大限度管控安全風(fēng)險(xiǎn)，防微杜漸滅火救援指揮“智能化”搭建“一張圖的實(shí)戰(zhàn)指揮輔助平臺(tái)，為滅火救援高效處置提供有力支撐隊(duì)伍管理“精細(xì)化”強(qiáng)化日常消防安全管理手段，形成自動(dòng)化消防業(yè)務(wù)管理流程閉環(huán)智慧消防執(zhí)法工作“系統(tǒng)化”國(guó)內(nèi)智慧消防系統(tǒng)框架二、智慧消防技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)智慧消防遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)）基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成規(guī)范平臺(tái)概念和功能要求規(guī)定網(wǎng)關(guān)功能要求和通用數(shù)據(jù)配置要求智慧消防遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)——前端監(jiān)測(cè)全面感知深度共享協(xié)同融合高度智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通常配備感煙、感溫、可燃?xì)怏w等火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)早期特征、發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)利用圖像模式識(shí)別技術(shù)對(duì)火光及燃燒煙霧進(jìn)行圖像分析報(bào)警監(jiān)測(cè)室內(nèi)消火栓和自動(dòng)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(guān)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)或裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)漏電電流、線纜溫度等情況基于多光譜融合的煙火探測(cè)技術(shù)基于視覺與深度學(xué)習(xí)的煙火探測(cè)技術(shù)AI智能安防視頻預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)電氣火災(zāi)是我國(guó)火災(zāi)類型之首，平均每年占據(jù)火災(zāi)總數(shù)量的

30%左右。消防水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)智慧消防遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)——算力建設(shè)全域物聯(lián)，安消一體，隱患及時(shí)預(yù)警運(yùn)營(yíng)監(jiān)管，保障日常運(yùn)營(yíng)效率和質(zhì)量專項(xiàng)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(zāi)救援效率打造智慧消防數(shù)據(jù)中臺(tái)建立大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型，實(shí)現(xiàn)消防火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)警消防物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)的建設(shè)聯(lián)合飛機(jī)的消防救援無人機(jī)全場(chǎng)景解決方案將“空—地—人”力量結(jié)合，組成“機(jī)—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(gè)階段，承擔(dān)“察—打—運(yùn)—通—?！蔽宕笕蝿?wù)職責(zé)。無人機(jī)

&

機(jī)器人整合無人機(jī)航拍建模、視頻回傳、廣播、AI視頻分析等能力。與外部無人機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)警情互通，無人機(jī)根據(jù)定位自動(dòng)從機(jī)巢飛往災(zāi)情點(diǎn)通過與無人機(jī)平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)飛行操控、航線規(guī)劃、掛載的遠(yuǎn)程控制移動(dòng)APP、接處警系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)查看無人機(jī)回傳的航拍畫面，掌握災(zāi)情發(fā)展態(tài)勢(shì)獲取無人機(jī)平臺(tái)提供的三維建模圖片/頁面，通過標(biāo)點(diǎn)與一張圖結(jié)合無人機(jī)自動(dòng)巡航無人機(jī)遠(yuǎn)程控制三維實(shí)景建模航拍畫面多端共享消防巡查技術(shù)融合通信技術(shù)數(shù)字孿生以數(shù)據(jù)與模型的集成融合為基礎(chǔ)與核心，通過在數(shù)字空間實(shí)時(shí)構(gòu)建物理對(duì)象的精準(zhǔn)數(shù)字化映射，基于數(shù)據(jù)整合與分析預(yù)測(cè)來模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)、控制物理實(shí)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(shí)映射形成物理實(shí)體和數(shù)字模型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系和交互狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真才是數(shù)字孿生實(shí)時(shí)同步共生演進(jìn)閉環(huán)優(yōu)化兩個(gè)/多個(gè)不同但相互關(guān)聯(lián)的實(shí)體在全生命周期發(fā)展過程中相互促進(jìn)、共同進(jìn)化對(duì)物理實(shí)體形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現(xiàn)決策閉環(huán)蔓延特性，易受可燃物、森林類型、地形、風(fēng)向、風(fēng)速影響。林火防控技術(shù)難點(diǎn)“高強(qiáng)度森林火災(zāi)大尺度蔓延預(yù)測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)”“森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)預(yù)測(cè)與防控技術(shù)研究”“森林草原火災(zāi)的高效炭化阻隔帶防火技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范”新型消防火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)通過消防物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)關(guān)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)儀對(duì)常規(guī)消防火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)（探測(cè)器、防火門、消防管道閥門等消防設(shè)施）的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取各系統(tǒng)的工作情況，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)可快速定位到火災(zāi)發(fā)生的具體位置，并可聯(lián)動(dòng)安防視頻遠(yuǎn)程查看火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻情況，為滅火救援提供更全面的輔助救援?dāng)?shù)據(jù)。美國(guó)“9·11”事件火災(zāi)發(fā)展階段起火火勢(shì)增長(zhǎng)內(nèi)部蔓延外部蔓延R1R2R3R4火情火警火險(xiǎn)火災(zāi)火情熱分解階段：加強(qiáng)征兆信息的采集實(shí)現(xiàn)預(yù)警探測(cè)階段：初期火災(zāi)參量實(shí)現(xiàn)報(bào)警噴頭動(dòng)作階段：著火區(qū)域限于廳、室跨層跨防火區(qū)域蔓延，火災(zāi)損失增大火警火險(xiǎn)火災(zāi)人工消防巡檢當(dāng)前難點(diǎn)消防設(shè)施種類繁多識(shí)別困難容易錯(cuò)誤辨識(shí)人員素質(zhì)要求過高巡檢的檢查內(nèi)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(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)難以獲取影響巡檢結(jié)果降低工作效率基于AI眼鏡的消防智能巡檢技術(shù)巡檢操作全過程記錄視頻紀(jì)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(shí)現(xiàn)功能驗(yàn)證系統(tǒng)初始化巡檢人員系統(tǒng)登陸掃碼綁定設(shè)備進(jìn)入巡檢狀態(tài)評(píng)估前后方數(shù)據(jù)協(xié)同部件識(shí)別輔助巡檢全過程監(jiān)督結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提供技術(shù)防控、社會(huì)監(jiān)督、齊抓共管的火災(zāi)隱患排查手段，提高火災(zāi)物防技術(shù)水平，利用大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)執(zhí)法監(jiān)管模式！督促社會(huì)單位、公眾對(duì)火災(zāi)隱患的自發(fā)自查，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)隱患早發(fā)現(xiàn)、早識(shí)別、早處理。社會(huì)化火災(zāi)隱患排查系統(tǒng)智慧消防安全監(jiān)測(cè)中心/大數(shù)據(jù)處理中心消防大隊(duì)區(qū)政府/行業(yè)主管部門實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息隱患舉報(bào)信息隱患巡查信息維保過程跟蹤信息在線監(jiān)測(cè)違規(guī)記錄報(bào)警復(fù)核隱患跟蹤報(bào)警反饋一鍵報(bào)警隱患定位隱患合并隱患審查隱患分