摘要：消防隱患一直是高層建筑領域老生常談的問題。隨著高層住宅的普及，其防火問題關系到千家萬戶的利益，受到社會的普遍關注，因此對高層建筑的防火一直是領域內(nèi)的研究熱點，亦是一項亟需解決的問題。通過調(diào)查可知，高層建筑發(fā)生火災難以解決的原因，主要是無法準確快速地查明失火的原因和獲取準確的位置，火勢蔓延速度快，危及范圍廣，撲滅的難度較大。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)，高層建筑的防火技術出現(xiàn)了新的契機。本文主要論述一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的新型高層建筑防火預警系統(tǒng)，以滿足高層建筑防火的現(xiàn)實需要，保護城市居民的生命財產(chǎn)安全。

關鍵詞：建筑防火 ?高層建筑??物聯(lián)網(wǎng) ?預警系統(tǒng)

通常而言，服務于建筑消防的通信設備與電力系統(tǒng)相連。但是一旦發(fā)生火災，首先中斷的就是建筑物內(nèi)部的電力供應系統(tǒng)和通信設施，使得消防通信設備失效，導致消防部門無法及時獲取建筑物內(nèi)部的情況，難以判斷火情，給消防工作的開展帶來了很大的困難。而物聯(lián)網(wǎng)技術的運用，則可以很好地解決這一問題。雖然目前火災預警系統(tǒng)已經(jīng)成為高層建筑必須安裝的設施之一，但是由于供電及其他技術因素影響，其功能往往得不到正常發(fā)揮，與物聯(lián)網(wǎng)技術融合有助于完善火災預警系統(tǒng)，為我國的消防事業(yè)做出貢獻，保障每一位居民的生命安全和財產(chǎn)安全。目前火災報警系統(tǒng)已經(jīng)普及，但其中很多技術還不成熟，很多時候并沒有發(fā)揮其應有的功能^[4]。而且，出于防災減災的目的，不能只滿足于火災發(fā)生時系統(tǒng)能夠及時報警，更要在火災發(fā)生之前就發(fā)出警報，及時向消防部門報備，將火災扼殺在初始狀態(tài)?；馂陌l(fā)生前的幾分鐘是系統(tǒng)檢測預警的黃金時段，此時建筑內(nèi)部環(huán)境往往會發(fā)生異常變化，如溫度升高、煙霧急劇增加等，應當加強防火預警系統(tǒng)的監(jiān)測功能，在監(jiān)測到環(huán)境參數(shù)異常時自動報警。就火災預警的含義而言，系統(tǒng)能夠利用各種現(xiàn)代科技監(jiān)測環(huán)境中的物理表征，能夠在火災發(fā)生之前就發(fā)出警報，提醒相關人員前去查看，從根本上避免火災發(fā)生。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上發(fā)展起來的新興技術，其吸納了互聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)點，又具有滿足現(xiàn)代信息連通需要的核心科技，能夠良好地服務于日新月異的現(xiàn)代經(jīng)濟。物聯(lián)網(wǎng)的連通基礎比互聯(lián)網(wǎng)更加廣泛，可以將任意物品聯(lián)系起來，實現(xiàn)萬物的互聯(lián)互通，以便實現(xiàn)對任意物品的監(jiān)管，物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結構如下。

作為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男屡d技術，物聯(lián)網(wǎng)建設被納入國家的規(guī)劃重點，給予了大量研發(fā)和建設方面的支持。物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術的補充和發(fā)展，能夠更高效地實現(xiàn)軟件和硬件的結合，促進經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展。在總體結構上，物聯(lián)網(wǎng)可以分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層，各個層級分工明確：感知層主要由傳感節(jié)點組成，擁有連接不同網(wǎng)絡的功能，在整個系統(tǒng)中發(fā)揮著基礎性作用;網(wǎng)絡層的目的主要是通信;應用層則包含了各類物聯(lián)網(wǎng)應用。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑防火預警系統(tǒng)

2.1?系統(tǒng)架構

相比于傳統(tǒng)的防火預警系統(tǒng)，本文提出的一種基于物聯(lián)網(wǎng)所構建的新型高層建筑防火預警系統(tǒng)，通過對其系統(tǒng)性優(yōu)化，能夠彌補傳統(tǒng)系統(tǒng)的各種不足。在傳感層，新型防火預警系統(tǒng)加入了風速和風向傳感器、溫濕度傳感器、氧氣傳感器等，以便對火災現(xiàn)場實施全面、及時的監(jiān)測，克服單一傳感系統(tǒng)不能準確反映火災現(xiàn)場情況的缺陷，有助于消防部門快速了解災情，最大限度地降低火災帶來的損失。該火災預警系統(tǒng)由兩大子系統(tǒng)構成：無線傳感器子系統(tǒng)與網(wǎng)絡監(jiān)測子系統(tǒng)，而兩大子系統(tǒng)的聯(lián)通是通過大量數(shù)據(jù)匯聚點實現(xiàn)的。無線傳感器可以直接感知監(jiān)測區(qū)域，經(jīng)過數(shù)據(jù)匯集點的整合將建筑物內(nèi)部的情況傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心，而整個過程需要聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)。不僅如此，傳感器還可以對收集到的信息進行自動化處理，對火災現(xiàn)場的情況做評級處理，發(fā)現(xiàn)危急狀況可優(yōu)先通報。

相比于低層建筑，高層建筑由于住戶較多、火勢蔓延速度快，一旦發(fā)生火災很難撲滅，往往會造成巨大的人財物損失，后果不堪設想。因此，針對高層建筑的防火策略是“預防為主，防消結合”。對于高層建筑而言，構建安全可靠的防火預警系統(tǒng)是放在首位的。針對該問題，我國已經(jīng)頒布了相關的技術標準和實施策略：一旦建筑高度超過250m，建設方就需要針對該建筑的防火問題提出專門的設計方案，在不斷的討論后形成最終方案，并提交消防部門審核，通過審核后才可以繼續(xù)建設。除了高層建筑，還有超高層建筑，一般屬于商業(yè)、辦公等的集合體，對于消防預警有著極為嚴苛的要求。為了使防火預警系統(tǒng)持續(xù)發(fā)揮作用，設計者應當兼顧系統(tǒng)的功能性和實用性，考慮到系統(tǒng)的使用者是物業(yè)人員，通常不具備較強的編程能力，應當簡化系統(tǒng)的操作界面，方便物業(yè)人員使用，將高層建筑的防火系統(tǒng)與消防部門的系統(tǒng)相連，能夠?qū)崿F(xiàn)自動報警，提升防災減災的效率。但是應當辯證看待系統(tǒng)的自動報警功能，不可避免地會出現(xiàn)誤報的情況，導致自動報警的消息在消防部門的優(yōu)先級不高，自動報警不能完全取代人工巡視，應當將自動報警與人工巡視有機結合，更加全面地服務于建筑物的防災減災。同時，還應當在高層建筑內(nèi)部或者附近建設專門的消防分控室，消防分控室需要有專人值班，可以24h監(jiān)控建筑物內(nèi)部的情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時報告。

2.2?系統(tǒng)硬件

該系統(tǒng)的硬件主要分布于各節(jié)點中，不僅能夠收集監(jiān)測區(qū)域的各種信息，還能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)進行初步分析和評級，確定現(xiàn)場的溫度、濕度、火焰光的強弱及煙霧的濃度，并以此為依據(jù)，選擇不同的路由協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的協(xié)議傳送信息的速度不同。事實上，低速傳感器的信息處理能力較弱，信息傳輸?shù)慕K端是遠程監(jiān)控中心，而高速傳感器的信息處理能力較強，可以對收集到的信息進行更加復雜的處理，并將信息直接發(fā)送到用戶軟件終端，直接與市民對接，幫助市民及時了解到火災現(xiàn)場的狀況，避免傳播恐慌情緒。為了實現(xiàn)不同的功能，傳感器節(jié)點具有不同分類，包括但不局限于用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集節(jié)點主要檢測區(qū)域內(nèi)各種指標的變化情況，一旦發(fā)生異動就會記錄在冊;數(shù)據(jù)處理節(jié)點負責對收集到的數(shù)據(jù)進行簡單地分類處理，為后續(xù)的工作奠定基礎;數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點則溝通了數(shù)據(jù)采集端和監(jiān)測中心?？偠灾瑐鞲衅鏖_展工作的各個部分是相對獨立的，可以保障其工作的持續(xù)性和穩(wěn)定性，即使有部分節(jié)點損壞也不影響傳感器的整體功能。值得注意的是，數(shù)據(jù)采集節(jié)點是一切工作的基礎，因此其擁有更為獨特的設計，采用相互接套和相互聯(lián)系的方式實現(xiàn)主板拓展，既能提高工作的效率，也能方便之后的檢修，增強系統(tǒng)的拓展性和安全性。

以電氣火災預防技術為例。不論在國內(nèi)還是國外，該技術一直是消防領域的研究熱點，也是經(jīng)過實踐檢驗的有效的消防科技。由于電氣火災預防技術的廣泛應用，不少國家都制定了相應的標準和規(guī)范，并引導企業(yè)積極開發(fā)新興消防硬件設施，以便更好地與消防預警系統(tǒng)適配。我國也不例外，學界長期以來將電氣火災預防技術中的電弧型和過熱型預防技術作為研究重點。經(jīng)過多年的研究已經(jīng)有了不少的成果，但仍然存在不完善之處，最重要的是缺乏與系統(tǒng)適配的供電和電氣產(chǎn)品，大量的產(chǎn)品存在偷工減料、質(zhì)量不過關的問題，無法在實際應用中發(fā)揮作用。另外，從制度方面看，我國對于消防產(chǎn)品的質(zhì)檢標準不統(tǒng)一，不同的地區(qū)標準不同，容易導致部分產(chǎn)品以假亂真、以次充好，擾亂消防產(chǎn)品市場的秩序，更是將人民群眾的生命財產(chǎn)安全置于巨大的風險中。

2.3軟件設計

該系統(tǒng)的軟件結構主要有3個部分：傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和遠程監(jiān)控平臺，其涵蓋了火災預警的整個流程。不同的軟件具有相對獨立的工作方式，但聯(lián)系密切，共同服務于防災減災的目標。通過三者的配合，可以將物聯(lián)網(wǎng)深入運用到火災預警過程中，整合各類火災感應設備，對火災現(xiàn)場進行綜合評判，將信息聯(lián)網(wǎng)快速傳達給消防人員，幫助消防部門盡快做出人員和物資部署，提升火災救援的效率;另外，還可以將火災信息傳達給現(xiàn)場附近的居民，提醒居民快速疏散，爭取更多逃生時間，減少人員傷亡，最大限度地降低人力和物力的損失。值得注意的是，要想實現(xiàn)上述軟件的正常運行，需要保障設備供電與聯(lián)網(wǎng)正常。因此，一般而言，建筑內(nèi)部的消防設施都有一套獨立的供電設備，以確保通信正常。

例如，針對空氣中懸浮粉塵的消防隱患問題，可以通過軟件設計來解決。眾所周知，空氣中存在大量浮塵時，消防隱患會大大提高，一旦出現(xiàn)火星或者溫度升高就很容易導致火災，且大火會快速充斥整個建筑物內(nèi)部空間，短時間內(nèi)造成大量的人力和物力損失。因此，長期以來消防部門一直將遍布懸浮粉塵的工廠車間、實驗室、倉庫等作為重點防范對象，要求配備專門的防火設備，且要求責任人定期排查消防隱患，防患于未然。一般而言，雖然這些場所配備了防火預警設備，但由于空氣中的浮塵會降低室內(nèi)的亮度等，處于這種場景中的防火設備性能會下降，容易發(fā)出錯誤警報，不能很好地達到消防目的。為了解決這個問題，可以加強防火預警系統(tǒng)中的相關軟件，讓系統(tǒng)能夠識別經(jīng)常性的浮塵環(huán)境，并自動更改參數(shù)以適應環(huán)境，能夠更加靈活地監(jiān)測建筑內(nèi)部的情況。

3 系統(tǒng)平臺拓展性分析

該防火預警系統(tǒng)平臺的拓展性主要通過兩個方面展現(xiàn)，一是設備層的可拓展，二是系統(tǒng)集成的可拓展。本系統(tǒng)的設備層在設計時不僅滿足了目前高層設備防火監(jiān)測的需要，還為系統(tǒng)未來的智能化預留了空間，有助于系統(tǒng)的升級。隨著科技的發(fā)展，還可以增加智能煙感軟件、視頻監(jiān)控軟件等。在系統(tǒng)集成的拓展性上，該系統(tǒng)采用了SOA設計原則和相關技術標準，是一個標準化的預警平臺，形成松耦合模式，實現(xiàn)業(yè)務邏輯、應用邏輯和數(shù)據(jù)邏輯的分離，能夠滿足消防預警的多樣化需要，同時使得數(shù)據(jù)滿足實用性和開放性原則，拓展系統(tǒng)平臺的使用范圍。該消防預警系統(tǒng)采用的是模塊化的設計，各模塊既相互聯(lián)系又相對獨立，能夠獨立地開展工作，集合成一個統(tǒng)一的整體。另外，該系統(tǒng)配備了可開放接口，方便其他系統(tǒng)的接入，能夠和其他系統(tǒng)共享信息，實現(xiàn)資源的整合，既能提高消防預警的工作效率，也能避免消防部門機構冗雜。

高層和超高層建筑物內(nèi)部的情況較為復雜，具有特殊性，開展防火預警工作更為困難，為了方便建筑物后續(xù)的維護和消防系統(tǒng)的升級，本文提及的防火預警系統(tǒng)更具延展性，專門為高層建筑而設計，更具有針對性，使用在高層和超高層建筑中能夠更好地發(fā)揮性能，有效抑制火災的產(chǎn)生和發(fā)展，幫助建筑內(nèi)部的人員疏散，同時系統(tǒng)配備的各種硬件設置可以自動進入滅火模式采取應急措施，阻止火災蔓延，為消防員爭取更多的救援時間。但是，目前在超高層建筑的火災防控工作中存在一系列困難，例如，使用單位較多，人員集中且流量大;存在大量的豎向通道，它們會形成巨大的“煙囪”效應，使得火災迅速蔓延;疏散距離長，疏散極度困難;由于建筑高度高，消防水池和水箱的儲水量難以滿足高載荷火災延續(xù)時間內(nèi)的使用等。因此，超高層建筑火災聯(lián)動控制應根據(jù)自身消防特點設定，目前，我國在此方面的基礎理論、實用技術研究等都存在一定的不足，這是未來的研究方向。

4 結語

綜上所述，高層建筑在現(xiàn)代城市中越來越常見，我國相當一部分的居民住宅都是高層建筑。由此可見，高層建筑的防火與人民群眾的利益緊密相連。但現(xiàn)有的防火預警系統(tǒng)還存在一些設計上的不合理之處，具有一定的安全隱患，無法滿足現(xiàn)代高層建筑的防火需要。為了增強高層建筑消防預警系統(tǒng)的有效性，本文引入物聯(lián)網(wǎng)技術，在汲取傳統(tǒng)防火系統(tǒng)設計思路和總結經(jīng)驗的基礎上提出了一種新型高層建筑防火預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在系統(tǒng)架構方面做出了改進，還對該系統(tǒng)使用的軟件和硬件進行了升級，以便更好地監(jiān)測建筑物內(nèi)部的情況，發(fā)現(xiàn)有火災跡象時系統(tǒng)會及時將信息傳達給監(jiān)測中心，便于消防部門快速展開救援，降低人財物的損失，為人民群眾的生命和財產(chǎn)安全提供保障，促進社會的穩(wěn)定與繁榮。

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中圖分類號：TU976.5DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2202-5640-1016作者簡介：胡波（1970—），男，本科，高級工程師，研究方向為電子工程。