市消防安全综合监控管理平台

上海市消防安全综合监控管理平台

建设方案

上海科泰信息技术有限公司

2017.4

目录

1方案概述 (5)

1.1建设背景 (5)

1.2项目建设范围 (6)

1.3项目建设内容 (6)

1.3.1城市消防报警联网监管 (6)

1.3.2消防用水智能监管 (6)

1.3.3消防电气火灾智能化监管 (7)

1.3.4消防设施可视化监管 (7)

1.3.5消防控制室人员值守监管 (8)

1.3.6报警运营中心的建设 (8)

2项目建设的必要性和意义 (8)

2.1项目建设的必要性分析 (8)

2.1.1城市消防管理面临的主要问题 (8)

2.1.2项目建设的必要性 (9)

2.2项目建设的意义 (10)

3系统整体方案设计 (11)

3.1总体设计理念 (11)

3.2业务逻辑设计 (11)

3.3组网架构设计 (12)

3.4方案集成设计 (14)

3.5方案安全设计 (15)

4子系统详细设计 (17)

4.1视频监控报警系统联网设计 (17)

4.1.1消防通道可视化联网设计 (17)

4.1.2重点部位视频监控 (20)

4.1.3人员值守监测报警 (21)

4.2消防报警可视化联网设计 (22)

4.2.1前端连接图 (22)

4.2.2功能设计 (22)

4.3消防用水可视化联网设计 (26)

4.3.1前端部署原理 (26)

4.3.2功能设计 (27)

4.4消防电气火灾可视化联网设计 (30)

4.4.1部署原理 (30)

4.4.2功能设计 (31)

4.5消防基础设施巡查可视化设计 (32)

4.5.1流程设计 (33)

4.5.2功能设计 (34)

4.6消防视可视化综合管理设计 (37)

4.6.1视频应用子系统 (37)

图标 (39)

4.6.2消防业务子系统 (42)

4.6.3一卡通应用子系统 (45)

4.6.4视频网管子系统 (47)

4.6.5电子地图子系统 (50)

5网络传输系统设计 (53)

5.1网络质量 (53)

5.2网络带宽 (53)

5.2.1前端系统带宽 (53)

5.2.2中心系统带宽 (53)

5.2.3客户端带宽的计算 (54)

6报警运营中心设计 (55)

6.1高清显示系统 (55)

6.1.1超高分服务器 (55)

6.1.2视频综合平台 (55)

6.1.3拼接大屏 (56)

6.2运营中心工作机制 (57)

7前端设备施工设计 (58)

7.1施工设计 (58)

7.1.1施工工艺流程 (58)

7.1.2主要分项工程施工方法及技术要求 (58)

8系统优势特点 (61)

8.1物联网的消防系统 (61)

8.2信息化的防火监督 (61)

8.3在线化的报警检测 (61)

8.4智能化的运维保障 (61)

8.5可视化的运营服务 (62)

9关键技术 (62)

9.1基于GIS与人工智能的数据支撑与分析技术 (62)

9.2大数据分析技术 (64)

9.3移动互联网的通讯与展现技术 (64)

附注 (65)

注1: 《建筑物内部空间中应用GIS辅助视频监控》国家自然科学基金重点项目 (65)

注2：“面向复杂建筑群的环境监控与应急疏散关键技术研究”中科院微系统研究所科研创新基金资助课题 (65)

注3：“城市复杂时空数据集成分析与空间决策模拟”国家863课题 (65)

1方案概述

1.1建设背景

城市消防安全是智慧城市建设的重要组成部分，消防监管力量、灭火救援力量主要分布在城市，近年来上海市党委、政府、各有关单位逐步加大城市消防安全投入，城市的公共消防设施建设不断得到改善，城市抗御火灾的整体能力得到很大的提高，但随着城市的规模在持续拓展，人口密度快速膨胀，城市消防安全风险的不断上升，城市高层、超高层建筑和大型建筑日益增多，建筑消防安全问题也逐渐突出，对城市里的重点单位与企业内部的火灾自动报警及消防联动控制系统工作状况的监测程度需求也越来越高，除了各单位实现自身的消防管理管理，还需要消防管理部门提高对整个城市的消防可视化安全管理预警的能力，预防和减少火灾事故的发生，保障人民群众生命和财产安全。

随着云计算、物联网以及人工智能等技术的进一步成熟，让智慧消防成为可能。具体来说，通过物联网技术进行消防设施动态监测、现场实时监控，日常管理好消防单位的器材和设施，落实到具体责任人，设备定期巡检让设施设备和重点现场的最新情况和数据始终处于掌控之中；通过高度可视化地理信息系统(GIS)将设施设备和现场的动态在二、三维数字模型上实时展示，出现异常或险情时，能即时定位，并调集所有数据支撑应急预案的快速形成，实现指挥中心和现场实时互通。通过长时间的动态监测、数据积累和平台使用情况记录，并经过历史数据分析和整理为火灾的预防工作提供有力支持。

有鉴于此，我们将地理信息系统(GIS)与人工智能作为消防应急响应的展现基础，通过加强管理和基于物联网和空间信息的信息系统，我们就可以对建筑进行评估，提供包括建筑的人员容量、建筑的风险点、建筑的应急设备、设施（部件）部署情况以及远程传感器的监控、疏散路径的设置、疏散过程组织以及预案进行科学化和智慧化等功能。

上海科泰信息技术有限公司通过与中科院微系统研究所合作开发了“基于GIS智能分析的远程监控、预案管理、消防重点单位自我管理以及疏散分析模拟的智能消防系

统”，系统依托城市消防应急响应的“五要素”即组织体系、应急预案、应急保障（物联网平台）、工作机制和指挥平台等理论体系。

1.2项目建设范围

对全市涉及到的消防安全重点单位与企业进行联网预警监测。

涉及到的消防安全重点单位有: (1)商场、市场、宾馆、饭店、体育场(馆)、会堂、公共娱乐场所等公众聚集场所； (2)车站、机场、码头、广播电台、电视台和邮电、通信枢纽等重要场所； (3)政府机关； (4)重要的科研单位、大专院校、医院； (5)高层办公楼、商住楼、综合楼等公共建筑； (6)图书馆、档案馆、展览馆、博物馆以及重要的文物古建筑； (7)粮、棉、木材、百货等物资集中的大型仓库、堆场； (8)发电厂(站)、地区供电系统变电站； (9)城市燃气、燃气供应厂(站)、大中型油库、危险品库、石油化工企业等易燃易爆物品生产、储存和销售单位； (10)国家和省级重点工程以及其他大型工程的施工现场； (11)其他重要场所和工业企业。

1.3项目建设内容

1.3.1城市消防报警联网监管

综合运用物联网、地理信息、数字视频监控、大数据挖掘等技术手段，实现对联网单位的火灾报警、监管、故障等多种信号进行实时监测，提高火灾报警的及时性和可靠性，实现对消防设施的网络化集中管理，对重要场所和高危单位的报警处置实行定位跟踪，提高消防监督执法的针对性和有效性。

将重点监管单位监控中心的信号通过网络集成到监控中心，实现监管单位消防报警信号的集中监测，并可实现与监控的一体化。事实掌握监管单位的设备状态显示，通过故障、屏蔽等显示，来提醒设备应用情况。

报警信息可以通过平面图直观显示报警点位，同时可联动视频监控点位，实现消控报警的快速响应。让管理人员可以第一时间调度相关信息等。实现对报警数、误报率、故障率等信息的统计和对比。

1.3.2消防用水智能监管

对我市消防用水数据进行全实时监测、采集和管理，主要包括：

1、对消防用水数据进行7*24小时实时监测

对城市内各个重点监测单位的消火栓、喷淋系统进行数据实时采集和异常报警，实现对消防用水系统7*24小时全实时监测。

2、对消防管网问题的有效诊查

通过流量和压力曲线来了解用水的异常情况，第一时间发现管网漏水、泵房增压问题、水闸被误关等问题。

3、历史数据统计分析

提供日常管理所需的周报、月报、年报等统计资料，同时支持报警问题结果追踪模块等协同功能。让问题得到闭环处理的同时，有效的提升了协作效率，降低了消防监管单位的责任集聚风险。

4、消防用水重点区域重点监控

对消防重点区域，诸如地下消防水箱、水泵房自动排水坑等进行重点监控。如下图所示，左边为地下消防大水箱，已经过安全改造，右边为水泵房自动排水坑，为了安全，有必要对这些都进行检测报警。

地下消防水箱和水泵房自动排水坑

1.3.3消防电气火灾智能化监管

掌握重要楼宇的漏电流、电线温度、过流、过压等信息；对超标情况进行自动报警，必要时可自动切断电源；对违章电器进行自动智能分析，自动报警。

1.3.4消防设施可视化监管

1、消防安全“户籍化”管理落地

体现落实逐级消防安全责任制和岗位消防安全责任制精神，实现对各层各级管理单位、岗位的多层次、多结点监督管理。

2、消防台账电子化

消防电子台账涵盖单位消防基础档案、日常消防检查巡查信息、消防设备设施信息、维修保养记录、安全隐患排查、宣传教育培训等消防管理全方位工作。

3、消防设施管理和巡查信息化

由服务端软件、终端巡查软件两类相互配合的软件及服务器、管理用电脑（支持平板电脑）、终端智能设备（支持智能手机、平板电脑）等硬件组成，实现消防设施管理和巡查信息化。

1.3.5消防控制室人员值守监管

跨单位将分布在不同区域的多个消控室以大地图的方式集中可视化展示，并将消控信息集成到监控室，实现多个消控室24小时的人员共享值班。

对全市有条件的消防控制室进行人员的监测，在消防监控室实时了解现场是否有人值守，例如某单位消控室2个小时无人出现进行报警等。

1.3.6报警运营中心的建设

大屏幕显示系统做为呈现消防管理实际效果的显示终端，应以先进、成熟的数字图像、网络技术、计算机信息技术、自控技术、现代化通信技术为基础，能与视频监控系统有很好的兼容和协同工作。同时，系统设计应确保总体优化、安全可靠，大屏幕安装在消防报警运营总监控中心。

2项目建设的必要性和意义

2.1项目建设的必要性分析

2.1.1城市消防管理面临的主要问题

目前普遍存在社会单位负责人和管理人员消防安全意识淡薄，有设施、缺管理；自身的消防安全管理水平低下；社会单位建筑消防设施完好率、运营率低；社会公众缺乏消防安全知识，自防自救能力较差等问题，主要带来的问题有以下几个方面：

1.城市消防联网监管难

公安消防单位对城市消防的监管缺乏有效的技术手段支撑和社会化手段配合，无法及时发现、消除、整改重大火灾隐患。日常消防监督管理中突出存在警力不足和技术手段不足的问题。

2.消防用水系统管理难

我市目前有些只有泵房的压力控制和消防水箱的基础数据，城市建筑建设周期较长，多建筑共用一个泵房及室外供水管网，由于使用时间较长，大部分管道埋地敷设，阀门、管道腐蚀严重，漏水点较多。由于室外管网存在漏水点，致使各单位消防供水达不到设计要求，严重时会导致建筑某些部位处于无水状态，一旦发生火灾，消防管网无水会造成严重后果。

实际使用过程中，由于消防用水使用率低、巡检实效性低、技术手段有限等原因，消防用水系统长期处于“带病工作”的状态。

3.消防用电系统管理难

城市中各类建筑有关电气火灾监控系统存在的问题，已成为城市建筑电气火灾发生率居高不下的主要原因，同时也成为影响火灾形势稳定并亟待解决的现实问题，所以各类建筑设置电气火灾监控系统对电气安全进行全面、有效监测是避免火灾发生，贯彻消防工作“预防为主、防消结合”的第一步。

4.消防控制室管理难

按照消防条例的要求，每个消防控制室需要24小时不间断值班。目前因条件所限很难配备到位，消防控制室无人值守，不能起到应有的功能，一旦发生火灾响应不及时就会造成无法估量的损失；若全部人员配齐，城市每年合计支出巨大。

5.消防报警巡查难

目前城市重点监管单位巡查主要采用对讲机、电子巡更棒和巡逻车等，缺乏先进有效的技术手段实现快速、准确的信息上报和对巡查人员的定位、管理，所以在移动巡查规范化、突发事件实时监控、预警应急、人员的高效调度管理等方面仍存在较大挑战。

2.1.2项目建设的必要性

1.推动消防社会化

让社会单位参与到消防安全保障中来，成为消防安全保障的主体，降低消防稽查执法人员的工作压力，也大大提升消防预警能力。

2.提升警务满意度

消防执法由被动监管向主动约束转变。

3.增强应急处置力

火灾火情的实时监控，控制火灾于萌芽时期，同时为灭火救援和事故调查提供数据支持。

2.2项目建设的意义

建设城市消防安全综合监控管理系统平台，对上海市消防管理的节约成本建设和精细化管理都有积极的意义，也符合国家和综合形势的要求。

1.有利于减少单位的运营成本

据统计，进入二十一世纪以来，我市市民人数逐年增加，与之相配套的大量公共设施需要建设，消防控制室也在不断增加，消防设施更是成倍增长。但是相关的管理人员和使用人员无法实现相应的增长，目前人力成本也是逐年增长。所以，通过增加人员方式不利于单位的消防管理和运营，需要通过先进的消防管理手段，来可以减少单位消防运营成本，很有必要。

2.对消防精细化管理提高一个台阶

由于消防相关人员少，很难实现公安部提出的精细化管理模式。在应急处理时，尤其需要对消防的精细化信息，来进行辅助决策处理。

可以方便地掌握单位消防设施的分布和完好情况，实时了解巡查人员工作状态，有助于对消防巡查检查过程和结果的有效监控和考核，变消防工作的粗放式管理为精细式管理，充分提高消防安全的预防能力。

3系统整体方案设计

3.1总体设计理念

本方案立足各消防部门“预防为主，防消结合”的总体方针，以“广泛的透彻感知、全面的物联共享、可视的报警服务”为建设理念，将消防重点单位定期被动接受消防稽查管理转向实时主动检测管理各自单位的消防报警，实现消防的社会化。从而最大程度地降低火灾发生的概率，同时也减小消防部门稽查和救援压力，最终提升居民的安全感和社会和谐度。

3.2业务逻辑设计

业务逻辑架构图

3.3组网架构设计

组网架构图

上海市城市消防安全管理预警系统前端应用场景主要有两种：防火重点单位和防火重点区域，各单位产生的报警信息由消防运营公司通过城市消防安全管理预警系统平台统一管理，如果确认发生真实火灾且单位不能自行处理的，则第一时间通知119指挥中心进行消灾救援。

重点企业与重点区域的监测内容主要有消控室远程监测、重点部位视频监控、现有的消控主机报警监测、消防用水监测、电气火灾监测等，通过消防专用VPN网络或互联网将信号传输到监控中心进行统一监测。

重点单位的监测内容主要如下：

3.4方案集成设计

上海市城市消防安全防范管理系统平台的外部集成主要包含了：

1.视频监控联网

目前很多单位的重点区域都部署了视频监控系统，但是现在是独立运行，编码设备包含DVR、NVR、DVS、IPC等，分为标准编码设备和非标准编码设备。将可以通过国标GB/T 28181对现有的视频系统进行接入，非国标设备通过接入网关对设备进行接入，充分利用已建设备资源的来扩充消防可视化联网的效能。设备接入服务器是以《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181-2011）进行设计构建，可以通过集成不同设备的SDK进行指令、码流的转换，使得非国标设备也能输出符合国标的指令、码流，更大限度的发挥出设备的效能。

设备接入服务器接入示意图

2.单位消控报警主机联网

目前每个单位都部署了消防报警主机，所涉及到的品牌与型号岑差不齐，需要通过消防远程通信主机将消控报警主机接受到的报警信号传输到城市消防安全管理预警平台。

3.报警视频联动

消控主机接收到报警信号后，智能联动附近的视频监控点位，能够实时呈现报警现场的实况。

3.5方案安全设计

1.网络安全

方案中的主体系统平台运行在消防部门独立的内部高速网络上，内部网络与外部互联网进行安全隔离，可有效确保系统的运行安全，避免内部系统被恶意入侵和破坏。

2.接口安全

支持对外提供视频业务接口服务，接口基于安全环境提供，访问接口的用户需同时提供安全凭证，只有在安全认证通过之后才会提供正常的访问服务。接口接收或者返回的重要数据均采用高强度加密的方式进行加密传输。

3.应用安全

采用基于角色的访问控制（Role-Based Access Control）进行应用权限管理，在实现自身平台的功能、数据的访问、使用安全控制的基础上，还支持通过权限认证服务接口，为后续的应用提供持续的权限控制能力。

4.数据安全

平台中随着业务的发展会存储大量的重要信息，平台需要重点保障数据存储的安全，确保数据被安全的存储，同时不会被恶意访问。平台通过对数据库进行定期备份，保障数据的存储安全。对于数据库中存储的涉密数据、用户数据进行MD5加密，确保数据存储的绝对安全。对于传输的重要数据，也均要求进行高强度加密后再进行交互传输。

5.访问安全

平台访客需进行登录验证之后才可进行操作，访客再输入用户名和密码三次错误后，会要求输入验证码后才可尝试验证登录，确保平台不被暴力破解侵入。登录用户在一定时间不使用平台，会被自动注销，确保平台的使用安全。

6.数据库安全

平台底层数据库访问代码采用严格的特殊字符、逻辑格式进行过滤验证，确保数据库不被SQL注入攻击。同时，平台再前台页面上也进行严格的特殊字符和文本格式验证，极大降低被攻击的风险。

7.安全审计

为避免系统建设和维护中的安全漏洞，及时发现系统受到的攻击和误操作，除建立上述各个层次上的安全设施以外，系统支持多级安全审计。

●能够将系统运行情况和用户的任何操作自动生成日记，方便维护管理和用户行

为的事后审计。

●能够记录所有的事件信息：包括查询、配置、故障、基础维护等信息。

●支持对日志的分级、分类查询管理。

●所有日志能够导出，具有日志数据保护功能，可以设定禁止修改功能，保证这

些数据的真实性。

4子系统详细设计

4.1视频监控报警系统联网设计

4.1.1消防通道可视化联网设计

4.1.1.1系统概述

具官方数据统计显示，全国各地重大人员伤亡的火灾事故中，80%以上是由于消防通道堵塞，确保消防通道的畅通也是目前消防管理工作的重要内容之一。

《中华人民共和国消防法》第28条规定，任何单位、个人不得占用、堵塞、封闭疏散通道、安全出口、消防车通道，第60条也违法行为严重的处罚做出了要求。

视频监控系统是整个消防通道可视化监管的重点，为消防监管提供安全监视有技术手段，一旦出现消防通道堵塞、占用等情况可以及时要求场所相关人员进整改，才能时刻保持通道畅通，保证有备无患。使消防通道真正意义上成为灭火救灾、营救被困人员的“生命通道”

系统方案采用全网络传输、数字化存储、集中控制及显示，主要由前端摄像机设备、视频显示设备、控制键盘、视频存储设备、相关应用软件以及其它传输、辅助类设备组成。系统具有可扩展和开放性，以方便未来的扩展和与其他系统的集成。视频监控系统最直接、最主要的作用就是使管理人员能远程实时掌握各场所消防通道的实时情况。

4.1.1.2场景设计

消防通道主要由疏散通道、安全出口两部分组成。

疏散通道主要包括了人员疏散的走道、房间门出口；安全出口包含了建筑内部保证人员安全疏散的楼梯或直通室外地平面的出口；

疏散通道

楼宇建筑内每层楼层都会有走道、走廊，需要对该区域进行全景监控，建议采用建议采用固定枪机，安装于走道、走廊的顶部，要求能够看清现场实时情况、同时保证走道、走廊无死角覆盖。

?安全出口

安全出口包含了建筑内部保证人员安全疏散的楼梯或直通室外地平面的出口，该区域存在光线较弱、背光的环境干扰，要求摄像机具备背光补偿、超宽动态制等处理能力，同时要求无死角覆盖。

4.1.1.3系统功能

4.1.1.3.1视频采集

●能够采集和传输不同分辨率下的昼夜实时视频；

●支持视频的亮度、对比度、饱和度等参数的动态调节；

4.1.1.3.2云镜控制

●水平、垂直转动和变焦远程控制功能；

●守望功能，即在设定时间内没有接收到控制信号就自动运行设定的工作，包括：

预置点、巡航扫描等。

●预置点功能，即能够记录某个监控点的方位、变倍数，快速调用预置点时设备

会转到该预置点，实施监控。

●当发生告警时，能够联动云台摄像机转动到预置点或执行巡航扫描，转动到预

案指定位置，记录详细情况。

4.1.1.3.3本地存储

能够在发生网络中断时，将前端采集的视频信息存储于摄像机内置的SD卡设备中，网络恢复后可通过网络将SD卡内的录像回传至中心机房存储设备。

4.1.1.3.4运行维护

●能够提供摄像机的工作状态；

●能够支持中心对摄像机的批量校时；

●能够远程重启摄像机；

4.1.1.3.5智能侦测

全面的智能侦测分析功能，可以有效提升监控系统的投资效果，降低监控人员工作量，支持的智能侦测手段如下。

●越界侦测

●区域入侵侦测

●进入/离开区域侦测

●徘徊侦测

●人员聚集侦测

●快速运动侦测

●物品遗留/拿取侦测

4.1.1.3.6录像存储设计

本方案基于嵌入式NVR高可靠性、高性价比的特点，设计在本地进行部署NVR，用于存储所有前端监控镜头的实时监控录像，保证所有镜头24小时不间断存储至少30天的历史图像数据。

嵌入式NVR设备含多项高端、先进的视频流存储技术，并具备N+1整机热备功能、ANR断网补录等特有功能，整体建设成本低、系统可靠性高、数据可靠性高。

单个通道24小时存储1天的计算公式∑(GB)＝码流大小（Mbps）÷8×3600秒×24小时×1天÷1024。

以单路高清720P格式录像存储30天计算：

按4Mbps码流计算，存放1天的数据总量4Mbps÷8 ×3600秒×24小时×（1天）÷1024＝42GB

30天需要的容量∑(GB)＝42GB×30天＝1260GB≈1.26TB。

4.1.2重点部位视频监控

重点联网单位的视频监控系统主要包括消控室的视频监控（用于观察消控室值班人员的工作状态）、消防通道、逃生通道、重点监控区域等。

随着需求的增加和技术的积累，视频监控不仅仅在朝着高清化发展，智能化也成为最主要的发展方向之一，而智能化包括智能编码、智能控制和智能侦测。智能编码主要解决视频流码率相对大引起的存储量大问题，智能控制则用于优化图像效果，而智能侦测根据预先设置的条件或者规则，对视频进行智能提取并分析，将非结构化视频变成半结构化数据，便于平台管理和应用。

4.1.2.1智能编码

1)低码率。同等图像质量下，H.265编码下，1080p码率只需1~2M，如果使

用海康自研Smart 265 技术，而且当运动物体不多时（比如消控室环境），码率可以再降低60%左右。如此，不仅减小了带宽压力，也降低了存储容量。

2)ROI（感兴趣区域编码）。ROI可将码流资源按需分配，将有限的资源集

中在一块或多块感兴趣区域，提升感兴趣区域（如人脸）图像质量。在保证关键区域图像质量的前提下，码率至少可降低1/2。

3)SVC（可伸缩视频编码技术）。SVC使得网络摄像机编码后的视频流具有

伸缩能力，配合后端支持SVC的NVR，可实现对任意时间段录像抽帧压缩，压缩后可将录像时间延长3倍。

4)多码流。支持多路独立编码码流，每路码流可分别设置不同分辨率、帧率、

编码格式(H.264/MJPEG/MPEG4)，比如高分辨率高帧率的码流用来实时上墙预览，高分辨率低帧率的码流用来存储，低分辨率低帧率的码流用来4G传输手机观看。

4.1.2.2智能控制

1)智能Smart IR。新一代Smart IR技术可自动检测画面亮度，通过内部算法

自适应调节红外灯亮度以及画面亮度，从而达到抑制近处物体过曝同时保证背景区域亮度的效果。当夜晚消控室、消防通道等环境光比较暗，摄像机红外灯开启时，smart IR将对画面的细腻度非常有帮助。

2)ABF自动背焦调节。部分枪机具有ABF(自动后焦调节)功能，通过摄像机

上的ABF按钮或者客户端/IE上的辅助聚焦等按钮可自动或手动实现图像传感器的