趙 靖

（黃浦區(qū)消防救援支隊，上海 200001）

1 消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到消防設(shè)施。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)看，它包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也是根據(jù)這3個層面進行定義。消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)可以實時監(jiān)測入網(wǎng)單位和企業(yè)的消防設(shè)施的運行是否正常、是否需要維修等情況，將這些信息提供給相關(guān)單位可以及時發(fā)現(xiàn)建筑消防設(shè)施如自動滅火系統(tǒng)運行故障，保證消防設(shè)施處于可使用的狀態(tài)，極大地降低火災危險性；同時，通過監(jiān)督平臺的監(jiān)管，可以起到入網(wǎng)單位的消防部門的監(jiān)督作用，防止入網(wǎng)單位為了降低管理成本而違反消防檢查的要求，從而消除管理方面的隱患[1]。總體來看，消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)符合高層辦公樓火災防控趨勢。對其進行合理評估，能夠推進消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。

1.1 火災風險評估工程方法FRAME

FRAME（Fire Risk Analysis Method for Engineering）是目前最成熟的國際風險評估領(lǐng)域的評估方式[2]。它結(jié)合了建筑物內(nèi)部的具體因素，例如財物、設(shè)施等，并且可以對一些流動因子進行分析，將這些影響因素進行系統(tǒng)性質(zhì)的評價，并最終通過定量的方式展示出來，與傳統(tǒng)的描述性定性評價的方式很不一樣。

FRAME方法的主要模塊有3個，與人的生命、財產(chǎn)、以及建筑物的可持續(xù)性整體火災分析相關(guān)。如圖1所示FRAME評估方式的核心內(nèi)容可簡單歸納為“3個一級、17個二級、70個三級指標”方法，也就是三級評估系統(tǒng)。該體系涵蓋疏散設(shè)施、通風、煙霧、消防分離、建筑功能、消防供水、人員活動、消防負荷、員工培訓、消防反應(yīng)、結(jié)構(gòu)性消防、火災探測、消防救援和消防系統(tǒng)等方面。

圖1 FRAME方法三級評價體系

3個一級指標：1）火災風險的可能性P。2）火災風險的可接受性A；。3）消防設(shè)施的防護能力水平D?；馂娘L險R=P/（A×D）。

1.2 基于消防物聯(lián)網(wǎng)FRAME方法算法調(diào)整

在原FRAME算法當中，為了更精確地適用于物聯(lián)網(wǎng)及高層建筑，對其中的一些數(shù)據(jù)算法進行量化調(diào)整，內(nèi)容如下。

1.2.1 可能存在的危險P

根據(jù)一級指標可能存在的危險P的計算公式，其中有一項重要的指標，即通風因子v，計算方式如下：

式中：Qm為移動火災荷載；h為層高。原FRAME僅考慮了自然排煙的情況，K為排煙開口率。如建筑采用機械排煙，參考《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》GB 51251—2017，常規(guī)凈高小于6m的場所，每平方米排煙量應(yīng)不小于60 m3/h，排煙量Qm3/h，面積A，則K=Q/60A×0.02。

取值時，即可通過當前風機完好數(shù)量確定機械排煙的風量值，即可取得K值。

1.2.2 可接受的危險A

在原可接受的危險A中，活動因子a分為主要活動a1，次要活動a2，過程和室內(nèi)供暖系統(tǒng)a3，電氣安裝a4，易燃氣體液體及粉塵a5。

為了更好地適用物聯(lián)網(wǎng)，對原有因子進行相應(yīng)的調(diào)整，a1的取值應(yīng)判斷是否處于裝修狀態(tài)，電氣安裝a4的取值以是否有電氣線路檢測為依據(jù)。

在原可接受的危險A中，其疏散時間因子t的計算方式如公式（1）所示。

對流動性因子p的取值應(yīng)考慮半年內(nèi)是否有演練記錄及應(yīng)急照明及疏散指示是否完好。

1.2.3 消防保護水平D

1.2.3.1 給水因子W

在計算給水因子W時，發(fā)現(xiàn)并沒有針對消防栓泵失效等狀態(tài)的參數(shù)，因此對其進行調(diào)整，新增指標w6消火栓泵狀態(tài)，并將其取值定義如下：手動或故障P取值5，正常自動狀態(tài)P取值0。參考W5壓力不足取3，手動或故障嚴重程度超壓力不足，因此取5。同時，如果該防火分區(qū)區(qū)域消火栓管網(wǎng)閥門關(guān)閉，同樣消火栓泵視為手動狀態(tài)。

1.2.3.2 常規(guī)保護因子N

在計算常規(guī)保護因子N時，發(fā)現(xiàn)有些情況不適用或者是操作指向不明確，為了更好地描述保護因子N的計算，進行調(diào)整。

n1取值：報警信息能及時反饋處置時n1取值0，報警信息不能及時反饋處置n1取值2。

n2取值：滅火器數(shù)量依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)中滅火器管理的情況（是否過期，是否定期檢查，檢查情況是否合格）判定滅火器是否足夠。

1.2.3.3 特殊保護因子S

在計算特殊保護因子S時，須考慮到自動火災探測的因素。原標準未考慮煙霧或火焰探測器的故障性，給實際增加了很多難度。這里，s1可以根據(jù)煙霧或火焰探測器故障比例在0～ 8分取值。當噴淋泵故障或處于停用狀態(tài)，s3取0。

1.2.3.4 火災逃生保護因子U

在計算火災逃生保護因子U時，其中的因素垂直疏散路徑u3，為了更好地描述實際情況，適用于項目實際，這里對其相關(guān)內(nèi)容進行了增添。封閉樓梯間的防火門常開即視為敞開樓梯間即u3取值0，防煙樓梯間的前室防火門常開即視為封閉樓梯間即u3取值1。同自動保護s3，新增一條判定取值，當噴淋泵故障或處于停用狀態(tài)，u4取值為0。

2 基于FRAME方法的某高層辦公樓風險評估

以某高層辦公樓為例，該建筑2011年通過驗收投入使用，地下3層，地上31層，建筑高度138 m，總建筑面積42 272m2，標準層面積1 200m2，每層一個防火分區(qū)，耐火等級一級。建筑設(shè)有消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、機械防排煙系統(tǒng)。建筑核心筒設(shè)置2部防煙樓梯間。

2.1 設(shè)定火災風險指標

在建筑高度大于100 m的超高層建筑中，當火災發(fā)生時，人員疏散較為困難，而且火災對建筑結(jié)構(gòu)造成損害的可能性較大，另外，對于高層辦公樓，人員密度較小，使用功能單一，大型的集體活動相對較少，因此該火災危險性分析主要包括火災對建筑的危險性指標R和對人員的危險性指標R1。

由于研究對象高層辦公樓每個樓層的平面布局、使用功能、消防設(shè)施、人員情況基本一致，因此取各樓層中R值最高的作為該建筑的火災風險指標。

式中：R為建筑結(jié)構(gòu)危險指數(shù)，R1為人員危險指數(shù)。

2.2 指標的取值及R、R1值計算

以某高層辦公樓理論最不利樓層第31層的防火分區(qū)為例:以下數(shù)據(jù)中，建筑物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過社會單位消防安全戶籍化管理系統(tǒng)得到并導入消防物聯(lián)網(wǎng)平臺，消防系統(tǒng)的狀態(tài)、工作情況及管理類數(shù)據(jù)由消防物聯(lián)網(wǎng)進行實時監(jiān)控。

2.2.1 火災風險的可能性P因素取值

火災風險的可能性P見表1，由表1數(shù)據(jù)代入公式P=q×i×g×e×v×z計算可得，火災對建筑物可能存在的危險P=2.24，由公式P1=q×i×e×v×z計算可得，對人員可能存在的危險P1=2.29。

表1 火災風險的可能性P因素取值

2.2.2 火災風險的可接受性A因素取值

火災風險的可接受性A因素取值見表2，由表2數(shù)據(jù)代入公式A=1.6 -a-t-c計算可得，建筑物可接受的危險A=0.70，由公式A1=1.6 -a-t-r計算可得，人員可接受危險A1=0.80。

表2 火災風險的可接受性A因素取值

2.2.3 消防保護水平D取值

消防保護水平D因素取值見表3，由公式D=W×N×S×F代入表3數(shù)據(jù)計算可得，對于建筑的消防保護水平D=2.65，由公式D1=N×U可得，對于人員的消防保護水平D1=3.71。

表3 消防保護水平D因素取值

2.2.4 火災風險指標的確定

由以上數(shù)據(jù)，根據(jù)FRAME計算公式R=P/（A×D）可計算出，火災對建筑結(jié)構(gòu)風險指標的初始風險值R=1.20，由公式R1=P1/（A1×D1）可得，火災對人員危險指標的初始風險值R1=0.77。

2.2.5 建筑物的風險分析及優(yōu)化措施

在FRAME分析方法中，火災風險指標范圍見表4。

表4 FRAME分析方法中火災風險指標范圍

由于R>1且對于建筑的可接受危險A>0.2，因此火災對建筑結(jié)構(gòu)的具有一定的危險性，需要通過人工干預對建筑的消防保護水平進行調(diào)整，從FRAME的基礎(chǔ)原理上進行分析，在理論上，提高“消防保護水平D”的措施如下。

對于建筑結(jié)構(gòu)保護，由公式D=W×N×S×F，可以通過提高耐火因子F、特殊保護因子S、常規(guī)保護因子N和給水因子W來加強對財物的消防保護。

對于人員保護，由公式D1=N×U，可以通過提高火災逃生保護因子U和常規(guī)保護因子N來加強對人員的消防保護。

根據(jù)建筑物實際狀態(tài)，分析及檢查建筑物消防設(shè)備，得出本建筑在給水因子W、常規(guī)保護因子N和特殊保護因子S方面進行優(yōu)化：排除待處理的故障；將處于手動狀態(tài)的消防泵調(diào)整為自動狀態(tài)；對防火分區(qū)內(nèi)的所有工作人員進行消防培訓，學習滅火器以及消火栓的使用方法[3]。優(yōu)化后的各項指標見表5。

表5 優(yōu)化指標

3 展望

目前國內(nèi)的消防物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)還處于起步階段，但是關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的火災風險評估的研究不是很多。對建筑的火災風險評估的研究不僅需要堅實的理論基礎(chǔ)，還需要豐富的工程應(yīng)用背景。為了更適用于物聯(lián)網(wǎng)，該文在原有FRAME火災風險評估指標體系的基礎(chǔ)上加以修改和完善，由于相關(guān)數(shù)據(jù)比較缺乏，還需要進一步檢驗和完善該體系，使其更合理、完整。下一步工作可以從以下3個方面入手：1）進一步完善FRAME火災風險評估指標體系。在實際中，因為高層建筑本身的復雜性，涉及的因素眾多，該文僅針對高層辦公樓對原有FRAME火災風險評估指標體系的基礎(chǔ)上加以修改和完善，可能還有許多因素沒有考慮全面，還需要實踐的檢驗和改進使其更加科學合理。2）該文在總結(jié)FRAME火災工程評估方法的基礎(chǔ)上，在消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中采用其他的風險評估方法對高層辦公樓進行評估測試。將這2種評估結(jié)果進行對比。3）針對不同建筑類別，調(diào)整并完善火災風險評估的權(quán)重指標體系，該方法可適用于基于消防物聯(lián)網(wǎng)的其他類別的建筑火災風險評估。

4 結(jié)論

風險評估是一項復雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)從致災因素、安全預測與等多方面綜合考慮與分析，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、安全技術(shù)等得出的評估結(jié)果才具有科學性、可靠性和實用性。通過該文的研究得出以下結(jié)論：通過分析影響高層辦公樓安全的各類因素，以火災事故致因機理分析和安全系統(tǒng)工程原理為基礎(chǔ)，重新建立了FRAME火災評估工程方法的風險評估指標體系，對相關(guān)的取值進行了相應(yīng)的調(diào)整，包括通風因子v、疏散時間因子t、給水因子W、保護因子N、特殊保護因子S以及火災逃生保護因子U，具有一定的客觀性和科學性。