基于物联网的消防应急资源智能管理技术
作者：陈鑫 姜龙 迟建海 李敏 庄慧玲 来源：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司应急救援中心 日期：2026年8月10日
一、引言
二十一世纪以来，全球城市化加速，高层建筑和商业综合体涌现，人口和资产集中，在“智慧城市”与“新基建”国家战略的推动下，城市运行的系统复杂性与安全风险交织并存。既彰显发展成就，也加剧系统脆弱性，安全风险交织。火灾作为最具破坏性的公共安全威胁之一，其防控已从传统被动响应转向要求“全时段、全覆盖、智能化”的主动保障。传统消防系统在信息感知滞后、资源调度粗放、跨部门协同低效等方面的瓶颈日益凸显。
传统消防系统存在资源调度不智能、信息延迟、效率低等问题，导致响应滞后和资源浪费。以物联网为核心，融合5G通信、人工智能、大数据、数字孪生等新一代信息技术的智能消防应急体系，正成为破解这些难题的关键路径。本研究旨在系统探讨基于深度融合技术的消防应急资源智能管理系统的技术原理、架构设计与应用趋势，为构建更安全、韧性、智慧的城市公共安全解决方案提供参考。
构建基于物联网的智能消防应急管理体系，其重要性体现在以下核心价值的提升：态势感知穿透化：通过空天地一体化传感网络，实现火灾风险要素的实时、全域、精准采集，变“事后报警”为“事前预警”。决策指挥科学化：依托大数据分析与AI模型，对火情发展进行模拟推演，为资源调度、疏散路径、战术部署提供动态最优解。应急响应协同化：通过统一数字平台，打通消防、医疗、交通、市政等多部门信息壁垒，实现跨层级、跨地域的高效协同作战。资源管理精益化：对消防人员、车辆、装备、水源等全要素进行全生命周期数字化管理，实现基于实时需求的精准投送与效能最大化。体系能力进化化：通过实战数据持续反哺优化算法与流程，形成“感知-决策-行动-评估”的闭环，驱动整个应急管理体系不断自学习、自优化。
物联网是一种将各种物理设备、传感器、软件和网络连接起来，使它们能够相互通信和协作的技术生态系统。物联网的关键特点包括传感器和数据采集、云计算和数据分析、实时通信、自动化和智能化。
当前消防应急管理面临五大核心挑战：监测挑战：“看不见”：高层建筑、地下空间、复杂结构内部存在监测死角，传统点式传感器覆盖不足。调度挑战：“调不准”：资源静态分布与动态灾情不匹配，缺乏多约束条件（路况、灾情、资源状态）下的智能调度模型。通信挑战：“联不通”：极端环境下公网中断，现场与后方指挥中心信息脱节，形成“信息孤岛”。
预测挑战：“判不明”：火灾发展受多重复杂因素影响，传统经验难以快速准确预测蔓延趋势与风险衍变。协同挑战：“合不拢”：参与救援的多方力量缺乏统一态势图和协同指令平台，联动效率低下。
（二）物联网集成技术体系的应用赋能
现代物联网消防应急体系基于“感、传、知、用”的技术逻辑构建，深度融合先进技术以系统化应对上述挑战。全息感知层（感）：部署智能烟温感、视频AI摄像头、气体传感器、无人机、室内定位信标等，构建空天地一体化的立体监测网络，实现火情、环境、人员、设备状态的多元数据融合感知。可靠传输层（传）：综合利用5G（大带宽、低时延）、NB-IoT/LoRa（广覆盖、低功耗）、Mesh自组网（抗毁性强）和卫星通信（全域覆盖）等多种通信技术，构建弹性、可靠、贯通“现场-边缘-云端”的数据传输通道。智能认知层（知）：在云端或边缘节点构建消防大数据平台和AI中台。运用机器学习、计算机视觉、数字孪生等技术，实现火灾风险动态评估、火势蔓延智能推演、人员疏散模拟、救援资源需求预测等深度分析。
智慧应用层（用）：基于智能认知结果，开发并支撑一系列智慧应用，如：智能预警发布、一键优化调度、AR实战指挥、三维数字预案、战效智能评估等，直接赋能一线指挥员与战斗员。
三、传感器技术与数据采集
现代消防物联网的感知层正向多参数、智能化、网络化演进：多参数复合传感器：集成温度、烟雾、CO、VOCs等探测单元于一体，减少误报，提高预警准确性。智能视频分析摄像头：内置AI芯片，可实时识别火焰、烟雾、人员跌倒、消防通道占用等特定事件，并立即产生结构化报警信息。无人机与机器人：作为移动感知平台，搭载气体检测、热成像、可见光等载荷，深入危险区域进行侦察，回传实时视频与数据。室内高精度定位系统：采用UWB、蓝牙AOA等技术，实时追踪消防员与被困人员位置，为室内救援导航与安全保障提供关键信息。
1.传感器位置选择：位置选择对火灾监测至关重要，影响探测精度和响应速度，确保及时警报。考虑因素：火源附近，便于早期检测；疏散路径，保障安全撤离；保护设备资产；覆盖房间边缘避免死角；高风险区域；环境因素如通风口影响。
2.传感器网络通信：传感器需与中央系统实时通信，传输数据到云端支持远程监控和快速决策。考虑因素：通信协议确保设备兼容性和高效交互；数据传输频率平衡实时需求与带宽；数据加密防未授权访问；信号强度保证稳定连接无盲区；冗余机制提升可靠性。
3.传感器网络管理：网络需管理维护以确保正常运行和长期性能，减少故障风险。考虑因素：电源管理优化电池寿命或节能；故障检测及时修复问题；数据质量控制过滤噪声确保准确；升级维护包括软件更新和硬件校准；日志记录便于追踪历史数据。
1.数据采集技术
数据采集是物联网消防应急管理的核心，为危险源检测提供支持。采集后需初步加工，统一数据格式。危险源数据标记数据量大，设备分辨率差异增加复杂性，因此需对图像分类、规范化处理，统一尺寸并添加标记，最后编写脚本。图像采集提升视觉识别能力，通过分析危险源提高效率。常见技术包括传感器数据采集、摄像头和图像识别、声音传感器、人员和设备追踪、建筑结构监测等。
2.数据传输技术
在完成数据的采集工作之后，这些信息需要被传输至中央处理系统，以便进行深度剖析并做出相应决策。常见数据传输技术包括无线通信、移动通信、卫星通信、有线通信、局域网（LAN）和广域网（WAN）、云计算。
无线通信包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee和LoRa等，可提供灵活的传感器数据传输；移动通信主要为4G/5G网络，适用于广域数据传输，尤其适合消防车辆和移动设备；卫星通信用于偏远地区或无传统通信基础设施的数据传输；有线通信保障建筑内部数据传输的稳定性；局域网（LAN）和广域网（WAN）支持数据远程传输，实现跨位置监控和管理；云计算将数据上传至云端进行存储与分析，实现集中管理和远程访问。
云计算在消防应急管理中的作用至关重要，它提供计算和存储资源以支持数据分析、决策与调度；具体而言，其功能包括高效的大规模数据存储以集中管理火警信息和监控图像并确保可访问性，运行算法进行实时数据分析以监测火情、优化资源分配与疏散并生成风险警报，自动调度人员、设备和车辆并结合实时信息规划路径以提高效率与缩短响应时间，通过整合数据预测火灾风险与趋势以提前识别高风险区域并采取预防措施，以及支持远程视频和传感器实时监控以实现快速决策和跨地域协作，从而全面提升应急响应的时效性与协调性。
数据存储作为消防应急资源管理中至关重要的一环，其重要性体现在支持历史数据分析、实时数据访问、资源管理与决策支持等方面；数据安全是管理系统稳定运作的生命线，涵盖数据加密、身份认证、权限管控、备份恢复、网络安全、隐私保护、审计追踪和人员培训等关键维度。数据存储与安全共同构成智能管理技术的核心要素，必须确保数据的完整性、保密性和可用性，才能有效支撑应急响应与资源管理，因此，在系统设计和实施过程中，安全措施必须被赋予同等的重要性。
数据分析在物联网消防应急管理中至关重要，其重要性包括：火灾风险评估通过传感器数据实时识别潜在火源；资源优化确保消防员、设备和车辆高效调度；趋势分析基于历史数据识别模式以改进预防；响应优化利用实时数据赋能智能决策。
物联网技术包括信号识别、传感技术和无线网络（如Wi-Fi和蓝牙），实现设备互联，形成广域网络。与消防结合，构建智能消防物联网系统，提升应用效益。融入人工智能，建立智能消防监控系统。
一是进行系统需求分析。扩大监控范围，准确识别和收集设备信息、状态和环境数据。系统分析数据生成火灾相关数据，通过合理推断提升消防系统效能。构建智能网络平台，监控调控消防工作，提高火灾预防能力，保障安全，实时监督火情，自动报警，并连接消防设备和交通网络为人员提供指导，提高效率。
二是建立系统结构，采用二级监控框架。一级由物联网服务器组成，提高信息传输效率和监控范围；二级包括消防部门，含报警系统终端和智能管理平台，处理信息提高管理效率。
使用时，设置服务器与物联网结合，收集上传数据。火灾时系统立即报警并提供救援路线；发现设施故障时提取图像上传维修；火灾后通过云存储数据进行分析判断。
三是搭建云端服务器平台，构建应用程序实现信息共享、环境监控和数据传输，完成区域监控管理。设置不同级别监测子系统，提高数据管理。处理数据后，如有问题制定解决方案并反馈相关部门。
六、结论
基于物联网的消防应急资源智能管理技术，通过深度融合5G、AI、大数据、数字孪生等先进技术，已从概念探索进入规模化应用阶段。未来消防系统将成为城市运行管理“一网统管”的重要组成部分，实现与交通、医疗、水电燃气等城市生命线系统的数据互通与应急联动。引入具备一定自主判断和执行能力的智能体，用于现场侦察、辅助灭火、疏散引导等任务，形成“人机协同”的新型作战模式。推动感知设备、数据接口、通信协议、平台架构的标准化，促进产业链协同，构建开放、健康、可持续的智慧消防生态。本文构建的“全息感知、智能决策、精准调度、闭环优化”技术体系，为解决传统消防的痛点提供了系统性方案。该技术不仅能极大提升灭火救援的效率和安全性，更能在火灾预防、风险管控层面发挥前所未有的作用。
作者：陈鑫，姜龙，迟建海，李敏，庄惠玲
单位：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司应急救援中心（消防支队）
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