［摘要］在“数字中国”战略与“智慧消防”政策驱动下，我国消防行业正从传统“被动响应”向“主动防控”转型。传统模式面临高层建筑防控难、风险识别滞后、资源调度低效等问题，本文以复杂适应系统（CAS）理论与TOE框架为支撑，构建“感知—数据—决策—演练—人才”五环节转型模型，以湖北省十堰市智慧消防示范区为实证样本，剖析物联网、大数据、数字孪生等技术的融合路径。经两年跟踪，十堰示范区成效显著，火灾误报率显著降低，平均出警时间从8.3分钟压缩至4.9分钟，重点单位物联网覆盖率100%，数字化岗位占比从5%提升至31%，直接避免经济损失超3 000万元。研究表明，五层模型可破解中小城市消防转型瓶颈，为行业提供可复制的“低成本—高效能”方案。

　　［关键词］数字技术；智慧消防；转型升级；五层模型；中小城市

　　0引言

　　我国城镇化率从2010年49.68%升至2023年66.15%，城市建筑高度、人口密度同步提升，火灾风险呈“复合型、隐蔽性”特征。据应急管理部数据，2023年全国接报火灾74.2万起，死亡1 387人，直接财产损失71.6亿元，较2022年分别增长9.1%、4.3%、12.4%，其中高层建筑火灾起数增15.7%，大型综合体平均处置时长超12分钟。《“十四五”国家消防工作规划》明确，2025年火灾监测预警系统覆盖率达90%，智慧消防物联网平台基本建成[1]。在技术层面，5G高带宽、低时延特性支撑火灾数据实时回传；物联网实现隐患秒级识别；数字孪生构建1:1城市消防虚拟模型[2]。传统消防模式存在三大矛盾：一是人工巡检对地下管廊、高层建筑中庭等区域隐患识别率不足30%，难以实现全域覆盖；二是依赖经验决策，消防车辆空驶率达28%，资源调度低效；三是固定演练无法模拟复杂场景，人员协同处置能力弱，亟须通过数字技术重构防控体系。国内学界围绕智慧消防展开多维度研究，形成“政策—技术—场景”三阶特征，案例却多集中于大城市，中小城市实践探索不足。

　　基于此，本文聚焦“数字技术如何赋能消防行业转型升级”，通过构建“理论模型—实证检验”的研究闭环，探索三个核心问题：一是数字技术赋能消防转型的关键维度与协同机制；二是中小城市如何突破资金、技术与人才瓶颈，形成低成本可持续的转型路径；三是如何构建科学的转型成效评价体系，为行业实践提供依据。

　　1构建“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型的理论框架

　　本模型以复杂适应系统（CAS）理论与TOE框架为构建基础。其中，CAS理论强调消防部门、企业、居民等系统个体通过信息交互推动整体演化；TOE框架则从技术、组织、环境维度分析创新采纳过程。二者结合下，五环节模型整合物联网、数字孪生等技术，同步关联人才培养与政策支持，形成“技术落地—能力匹配—机制保障”的协同体系，精准适配中小城市消防转型需求，为后续实证案例的落地提供了系统性的理论指引与操作框架。

　　在“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型中，感知环节以“低成本设备+差异化部署”策略为核心，通过安装低价长续航传感器、5G热成像摄像头及推广政府补贴的独立式烟感报警器，并依托MQTT协议实现秒级数据传输，为十堰示范区数字基建搭建提供数据采集支撑；数据环节构建“数据整合—孪生建模—风险分析”体系，整合多部门数据并经ETL工具处理，基于BIM+GIS技术搭建虚拟模型生成“火灾风险热力图”，成为示范区识别高风险区域的理论基础；决策环节依托数据实现风险预测、智能调度与可视化指挥，其机制在茅箭区商场火灾处置中发挥关键作用，助力高效救援；演练环节搭建多维度演练体系，指导示范区开展VR演练以提升消防员实战能力；人才环节建立梯度培养与认证体系，为示范区产业学院建设、“1+X”证书推行及学徒制实施提供理论路径，且各环节通过信息流、控制流、知识流深度耦合，确保示范区实施中各环节高效协同与动态优化。而以十堰市智慧消防示范区建设为例的实证分析，正是基于上述五环节模型及耦合机制，围绕示范区背景、实施过程与成效展开具体验证。

　　2以十堰市智慧消防示范区建设为例的实证分析

　　2.1案例背景

　　十堰市为湖北省典型中等城市，2022年GDP230亿元，常住人口320万人，消防基础薄弱。全市仅12个消防救援站、45辆消防车，万人消防车配备量1.41辆，低于全国平均水平（1.5辆）；辖区内有高层建筑682栋（超100米建筑12栋）、大型综合体23个、老旧小区156个。2022年发生火灾1 273起，直接财产损失4 600万元，火灾起数与损失均高于湖北省平均水平23%，其中电气火灾占比42%，老旧小区火灾占比45%，传统消防模式难以应对。

　　为破解困境，2023年1月十堰市启动“智慧消防示范区”建设，覆盖茅箭、张湾两区（中心城区）近千家重点单位（含医院12家、学校45家、大型商场18家、化工企业9家），总投资近9 000万元。

　　2.2实施过程

　　十堰市智慧消防示范区实施过程分为三个阶段，各阶段紧密围绕“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型展开，实现理论与实践的深度融合。

　　首先在数字基建搭建阶段，通过感知网络精准部署、数据中台深度整合与边缘计算节点落地筑牢转型基础，这一阶段重点落地模型的感知环节与数据环节功能[3]。针对近千家重点单位关键区域安装两万余个传感器，完全遵循模型感知环节“低成本设备+重点区域覆盖”的策略；为12栋高层建筑、18家大型商场、9家化工企业部署1 240台5G热成像摄像头（分辨率200万像素、探测距离50米），对应模型感知环节“差异化部署，为高风险区域配备高精度设备”的要求，最终实现重点单位100%联网监测，达成模型感知环节“全域数据采集、秒级传输”的目标。

　　整合相关各部门多类数据，构建消防大数据中枢并开发“火灾风险热力图”，首推即识别30余处高风险区域，短短1个月内整改隐患200余处，这一操作严格按照模型数据环节“整合多部门数据、消除数据孤岛、生成风险热力图”的流程执行，将模型的数据处理与分析逻辑转化为实际成果。在多个消防站部署计算服务器，实现“本地预处理—异常预警—云端同步”，预警响应时间较纯云端缩短，该举措是对模型数据环节“提升数据处理效率，支撑快速预警”的优化升级，进一步增强了数据环节的实战效能。

　　其次在智能应用落地阶段，通过预警系统、VR演练与移动端应用释放技术价值，重点落地模型的决策环节与演练环节功能。基于大量火灾图像优化识别技术，系统联动感知网络形成“监测—识别—预警—处置”闭环，2024年一年内预警百余次，误报率有效降低，并且减少无效出警百余次，这一预警闭环的形成，是模型感知环节数据采集与决策环节风险识别、预警功能协同作用的结果，有效达成模型决策环节“降低误报率、减少无效处置”的目标。

　　依托Unity3D引擎构建多类火灾场景，配备VR设备开展每月演练，“构建多类场景、采集演练数据、评估演练效果、提升实战能力”的体系设计，将模型的演练机制转化为提升消防员能力的实际行动。开发消防小程序，注册用户10万余人，累计上报隐患几千余起，推送知识阅读量百万次，这一举措拓展了模型感知环节的数据来源，形成“全民参与隐患上报”的补充感知渠道，同时也助力模型知识流“共享消防知识、推动全民防控”的实现。

　　最后在人才生态构建阶段，通过产业学院、“1+X”证书与现代学徒制保障持续转型，全面落地模型的人才层环节功能。湖北工业职业技术学院联合企业与消防支队成立智慧消防专业，年招200人，建设1 500平方米实训基地，对应模型人才层“分段培养，依托院校建立人才培养基地”的策略；将“智慧消防运维”证书融入教学，持证毕业生起薪5 500元（高于传统专业35%），落实模型人才层“推行1+X证书，提升人才技能与就业竞争力”的要求。联合企业实行双导师制、学徒制，实现毕业即上岗的机制，有效解决了示范区数字化人才短缺问题，为模型各环节的长期运行提供了人才支撑。

　　2.3实施成效

　　2024年，茅箭区某商场厨房因燃气泄漏引发火灾，这一实战案例成为检验“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型成效的典型场景。厨房内烟雾传感器在烟雾浓度达0.1dB/m时，立即将数据传输至边缘计算节点，80毫秒内完成异常识别并触发预警，体现了模型感知环节“灵敏监测、快速传输”与数据环节“边缘计算、高效识别”的协同效能；10秒内向消防指挥中心推送含精确位置（经纬度误差小于10米）、建筑结构（厨房燃气管道分布图）的报警信息，得益于模型数据环节“整合建筑结构数据、精准定位”的功能；30秒内向商场安全负责人发送短信提醒；1分钟内向周边500米内居民推送消防小程序疏散通知，展现了模型决策环节“多端联动、快速预警”的能力。

　　消防指挥中心通过数字孪生模型预演灭火方案，规划最优出警路线（避开早高峰拥堵路段），调度最近的张湾消防救援站（距3.5公里），完全遵循模型决策环节“虚拟预演、智能调度”的机制；首批消防力量4分钟内到达现场，利用智慧消防系统提供的内部结构图纸，快速关闭燃气阀门，使用干粉灭火器扑灭明火，10分钟内完成处置，体现了模型演练环节“提升人员实战能力”与决策环节“高效指挥”的协同效果；仅造成厨房轻微烟熏损失，未造成人员伤亡，直接避免经济损失逾300万元，较传统处置模式减少损失80%，此次火灾处置中，数字孪生模型的预演功能与智能调度算法，有效验证了杜健等学者提出的AI赋能消防韧性保障理论，同时体现了理论模型中“数据驱动决策”的核心优势[4]。

　　从预警能力、响应效率、资源利用、人才结构、社会效益五大评价维度来看，十堰市智慧消防示范区转型成效显著，各维度成效均是“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型落地见效的直接体现。在预警能力方面，火灾误报率显著降低，主要得益于模型决策环节识别模型参数优化以区分烹饪油烟等干扰因素，以及感知环节高质量数据采集为精准识别提供支撑；隐患识别率从显著上升，源于模型感知环节全域感知网络覆盖、数据环节热力图定位高风险区域及全民隐患上报的协同作用，充分验证了模型在提升预警精准度与全面性上的价值。在响应效率方面，平均出警时间从大幅缩减，因模型决策环节智能规划路线避开拥堵且数据环节提前获取火灾相关信息，为快速出警奠定基础；火灾处置时长也大幅缩短，归因于模型演练环节VR演练提升人员熟练度及决策环节虚拟模型预演最优方案减少决策时间，体现了模型在提升应急响应速度上的显著成效。在资源利用方面，消防设备闲置率显著降低，依托模型数据环节数据中台实时监控调度与边缘计算提升效率，实现设备高效利用；车辆空驶率也相应降低，这也得益于模型决策环节精准预警减少无效出警及智能调度匹配需求，降低资源浪费，展现了模型在优化资源配置上的作用。在人才结构方面，数字化岗位占比显著提高，源于模型人才层产业学院定向培养相关岗位人才，填补数字化岗位空缺；“1+X”证书提升技能，依靠模型人才层学徒制与证书认证扩大规模，构建了梯度人才梯队，验证了模型在解决人才瓶颈上的有效性。在社会效益方面，居民满意度从68%升至93%，因模型各环节协同作用降低火灾风险、小程序便捷服务及知识普及提升安全感，增强居民获得感；直接经济损失大幅降低，得益于模型感知环节提前预警与决策、演练环节高效处置减少火势蔓延，体现了高兴涛研究中“大数据防控系统降低社会损失”的价值[5]。

　　3结论与展望

　　十堰示范区两年实践表明，基于“感知—数据—决策—演练—人才”五环节模型的数字技术应用，可直接降低火灾损失，节约消防资源成本（减少无效出警、设备闲置）；同时提升居民满意度25个百分点，推动消防安全治理从“政府主导”向“全民参与”转变，为中小城市消防数字化转型提供可复制、可推广的实践方案，充分验证了该模型在中小城市场景下的适用性与有效性。通过“感知—数据—决策—演练—人才”五层模型落地，消防行业实现从“经验驱动”到“数据驱动”的决策转变、从“事后扑救”到“事前预防”的防控转变、从“体能型队伍”到“数字化铁军”的能力转变，构建起“全域监测—精准预警—高效处置—持续保障”的新型消防体系。在技术瓶颈上，模型“低成本传感器+边缘计算”方案降低部署难度，适配中小城市财政与技术基础；在人才瓶颈上，模型“产业学院+学徒制”实现人才“本地培养—本地就业”，数字化岗位占比从5%提升至31%，填补人才缺口，有效破解了中小城市消防转型的核心难题。

　　未来，随着“数字中国”战略深入推进，消防行业将在五环节模型的持续优化与推广应用中，逐步实现“全域感知无盲区、智能决策无偏差、应急处置无延误、人才保障无缺口”的目标，为城市安全治理提供更坚实的支撑，最终迈向“城市无火、火灾无伤亡”的愿景。

主要参考文献

　　［1］翟万江.打造“智慧消防大脑”数智赋能建筑安全：北京阿科普机电工程有限公司打造产学研协同新生态［J］.中国科技产业，2025（9）：38.

　　［2］张虎.消防监督管理中智慧互联技术的应用分析［J］.中国设备工程，2025（16）：26-28.

　　［3］孙长俊.智慧消防远程监控技术的探究［J］.通讯世界，2025，32（8）：182-184.

　　［4］杜健，郭华，刘朝强，等.AI赋能的建筑消防韧性保障系统研究［J］.今日消防，2025，10（7）：29-31.

　　［5］高兴涛.智慧城市下大数据智慧火灾防控系统建设研究［J］.新城建科技，2025，34（7）：93-95.