林樂(lè)強(qiáng)

（大連市消防救援支隊(duì)，遼寧 大連 116000）

高層商業(yè)綜合體是集高層建筑與商業(yè)綜合體為一體的建筑，一般有整棟建筑全部為商業(yè)綜合體和下部分為商業(yè)綜合體，上部分為辦公、住宅公寓等形式。由于高層商業(yè)綜合體存在諸多不同職能、不同使用單元，導(dǎo)致加大了火災(zāi)事件的產(chǎn)生概率。建筑高度的增加同時(shí)大樓內(nèi)群眾疏散難度也將大幅度提升，救援工作也越來(lái)越難以進(jìn)行，這就給建筑自身的自救能力帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)影響我國(guó)高層商業(yè)綜合體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素進(jìn)行研究，提出一種綜合、實(shí)用的安全評(píng)估方法及火災(zāi)預(yù)警機(jī)制勢(shì)在必行。

1 高層商業(yè)綜合體消防安全影響因素分析

在高層商業(yè)綜合體中，易燃物質(zhì)的類型與數(shù)量及其燃燒特性從某種意義上體現(xiàn)了其本身的防火風(fēng)險(xiǎn)，將直接關(guān)系到引發(fā)火災(zāi)的可能性和火災(zāi)大小，其是評(píng)價(jià)高層商業(yè)綜合體防火性能的關(guān)鍵因素。

一般情況下，正確的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能起到預(yù)防火災(zāi)擴(kuò)散、有效控制煙霧、火勢(shì)、降低火險(xiǎn)等作用。因此，在高層建筑消防設(shè)計(jì)中，進(jìn)行建筑物的防火設(shè)計(jì)是一項(xiàng)必要的工作，同時(shí)也是對(duì)各種類型的建筑物進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制的一項(xiàng)主要措施。

在高層商業(yè)綜合體的滅火救援中，因舉高車輛抬起高度受限，當(dāng)出現(xiàn)較大的火情時(shí)，外界給水難度極大，而隨著高度的提升，其本身的重量、體形也會(huì)隨之增大，需要更多的水源，因此很難從外界進(jìn)行滅火救援。因此，在高層建筑的滅火工作中，更多的是要依賴大樓自身滅火系統(tǒng)。所以，在高層商業(yè)綜合體的防火設(shè)計(jì)中，其防火設(shè)備的配備和效能直接關(guān)系到其滅火效率，此也是衡量其防火性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

高層商業(yè)建筑內(nèi)部人員數(shù)量眾多，建筑消防安全最核心的問(wèn)題就是火災(zāi)時(shí)保障建筑內(nèi)部人員的安全逃生。高層商業(yè)建筑內(nèi)部疏散樓梯的數(shù)量、寬度，疏散距離，疏散指示標(biāo)志等安全疏散設(shè)施對(duì)于保障突發(fā)情況下人員安全疏散具有重要作用。因此，高層建筑安全疏散設(shè)施配置情況是評(píng)估高層商業(yè)建筑的重要因素。

國(guó)內(nèi)外消防工作經(jīng)驗(yàn)表明，加強(qiáng)消防安全管理對(duì)于減少火災(zāi)事故發(fā)生和控制火災(zāi)損失具有重要作用。建成運(yùn)營(yíng)的高層商業(yè)建筑按照國(guó)家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一般都設(shè)有消火栓、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等設(shè)施，若不加強(qiáng)消防管理和維護(hù)保養(yǎng)，有些固定消防設(shè)施可能出現(xiàn)故障甚至癱瘓，有的消防設(shè)施可能被遮擋，不能發(fā)揮防火、滅火的作用。

從國(guó)際上的消防實(shí)踐來(lái)看，加強(qiáng)防火安全的評(píng)估工作是降低火災(zāi)的發(fā)生率，控制火災(zāi)的損失的必要措施。已竣工投產(chǎn)的商用樓宇，必須根據(jù)國(guó)家相關(guān)防火技術(shù)規(guī)范，通常配備消火栓、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水滅火等設(shè)備，如不進(jìn)行有效的防火和維修，部分固定的防火設(shè)備會(huì)發(fā)生損壞，或發(fā)生故障，或被遮蔽，無(wú)法發(fā)揮防火、滅火的作用。

針對(duì)高層商業(yè)綜合體發(fā)生的火災(zāi)事故，雖然目前使用外力滅火很困難，但是在滅火過(guò)程中，借助外力滅火是迅速組織人員撤離和有效開(kāi)展滅火工作的關(guān)鍵。所以，在高層商業(yè)綜合體中，外來(lái)的消防力量是否能夠迅速到達(dá)，并進(jìn)行高效撲救，對(duì)減少火災(zāi)人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失具有重要的影響。從以上的研究結(jié)果來(lái)看，對(duì)高層住宅消防安全的影響因素包括本質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性、建筑防火、消防設(shè)施配置和有效性、疏散設(shè)施和消防安全管理。

2 高層商業(yè)建筑消防安全評(píng)估體系構(gòu)建

上述內(nèi)容分析了容易導(dǎo)致高層商業(yè)綜合體發(fā)生火災(zāi)的各種因素，其中各種因素之間的相互關(guān)系是一種復(fù)雜的、非線性的、難以用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法來(lái)描述的。所以，為了達(dá)到對(duì)高層商業(yè)綜合體消防安全的客觀評(píng)估，本文提出了一種以指標(biāo)體系為基礎(chǔ)的火災(zāi)安全評(píng)價(jià)體系，具體如圖1 所示。

圖1 高層商業(yè)建筑消防安全評(píng)估技術(shù)體系

3 預(yù)警系統(tǒng)方案研究

3.1 高層商業(yè)綜合體火災(zāi)預(yù)警探測(cè)方式

高層商業(yè)綜合體火災(zāi)預(yù)警探測(cè)主要是依靠火災(zāi)探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的信息采集類型，火災(zāi)探測(cè)器可分為感溫火災(zāi)探測(cè)器、感煙火災(zāi)探測(cè)器、感光式火災(zāi)探測(cè)器、氣體探測(cè)器4 種。

火災(zāi)探測(cè)器可以在火災(zāi)發(fā)生初期，探測(cè)火災(zāi)數(shù)據(jù)并傳送給火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。不同的場(chǎng)所可以根據(jù)其特征選取不同的火災(zāi)探測(cè)器，以期能在火災(zāi)發(fā)生的第一時(shí)間及時(shí)反應(yīng)。但是，火災(zāi)探測(cè)器的探測(cè)是在火災(zāi)發(fā)生后的，而預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)該在火災(zāi)發(fā)生前進(jìn)行報(bào)警，因此，本文利用火災(zāi)模擬軟件對(duì)建筑可能發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行模擬，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行修正，以達(dá)到火災(zāi)預(yù)警的目的。

3.2 高層商業(yè)綜合體消防安全隱患的感知

消防隱患管理是結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)提供技術(shù)防控、監(jiān)督、齊抓共管的消防隱患排查手段，一改傳統(tǒng)的隱患排查模式，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)及高層建筑內(nèi)人員對(duì)消防隱患的自發(fā)自查，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防隱患早發(fā)現(xiàn)、早識(shí)別、早處理。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)違法占用消防通道的情況，發(fā)現(xiàn)后通過(guò)視頻回放取證并給予處罰，確保消防通道保持暢通。物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)含義是將各種信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，形成一個(gè)連接眾多設(shè)備的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中最重要的技術(shù)包括傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、射頻識(shí)別、信息安全技術(shù)和嵌入式技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)使用狀態(tài)的核心，解決的是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的信息感知問(wèn)題，能夠通過(guò)傳感器，對(duì)周圍的變化情況進(jìn)行自動(dòng)感知，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析。

高層商業(yè)綜合體發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)不同的建筑特征選取不同的傳感器，利用傳感器技術(shù)對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)形成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)全實(shí)時(shí)采集、傳遞與綜合匯聚。

3.3 消防安全信息智能感知系統(tǒng)

消防安全信息智能感知系統(tǒng)，以“智慧消防”為理念，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、移動(dòng)化“四化”融合為特點(diǎn)，通過(guò)采集海量火災(zāi)安全信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析預(yù)測(cè)預(yù)警，對(duì)可能發(fā)生的各類火災(zāi)事故形成預(yù)警報(bào)告，并通過(guò)移動(dòng)端平臺(tái)將預(yù)警信息推送至相關(guān)人員。它包括前端系統(tǒng)及后端系統(tǒng)。前端系統(tǒng)是指在建筑內(nèi)安裝的煙霧傳感器、濃度傳感器、溫度傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備，其主要功能為對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)安全情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)感知；后端軟件包括數(shù)據(jù)采集模塊、管理控制模塊等。它是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)智能感知的基礎(chǔ)；后端軟件通過(guò)與前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備結(jié)合，形成了面向消防安全的應(yīng)用模式。主要功能包括通過(guò)對(duì)前端視頻檢測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)和預(yù)警；通過(guò)對(duì)監(jiān)控中心服務(wù)器上接收到的報(bào)警信息進(jìn)行分析對(duì)比，形成預(yù)警報(bào)告；通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息采集設(shè)備上的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)形成火災(zāi)安全情況分析預(yù)測(cè)報(bào)告。消防安全信息智能感知系統(tǒng)作為“智慧消防”中的重要組成部分，在城市公共安全領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用和價(jià)值。

對(duì)于高層商業(yè)綜合體來(lái)說(shuō)，其建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料是不變的，但是一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑內(nèi)的溫度、CO 濃度、能見(jiàn)度是在不斷改變的，因此，通過(guò)數(shù)據(jù)感知和動(dòng)態(tài)模擬兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)高層建筑火災(zāi)智能感知。

數(shù)據(jù)感知通過(guò)傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。高層建筑人員密集，發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員的高效疏散至關(guān)重要，溫度、CO 濃度、煙氣能見(jiàn)度都會(huì)對(duì)人員疏散造成影響，因此數(shù)據(jù)感知采用溫度傳感器、CO 濃度傳感器、煙霧傳感器。動(dòng)態(tài)模擬則通過(guò)火災(zāi)模擬軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先需要進(jìn)行參數(shù)的選取，將建筑結(jié)構(gòu)和材料這類在模擬過(guò)程中不會(huì)改變的參數(shù)定為固有參數(shù)，將建筑內(nèi)溫度、CO 濃度、煙氣能見(jiàn)度定為時(shí)變參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行火災(zāi)模擬，得到模擬結(jié)果，輸出后將時(shí)變參數(shù)和感知數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析修正，實(shí)現(xiàn)信息的智能感知。

綜合火災(zāi)動(dòng)態(tài)仿真、消防設(shè)施、通道等綜合視頻監(jiān)測(cè)與圖像辨識(shí)，構(gòu)建了由傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和網(wǎng)絡(luò)終端構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集體系，使多源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、傳輸和綜合匯集，并達(dá)到數(shù)據(jù)的耦合。

3.4 高精度火災(zāi)模擬

對(duì)目前我國(guó)的高層商業(yè)綜合體，采用Pyrosim 消防模擬系統(tǒng)、BIM 模擬程序，利用Revit 構(gòu)建建筑物的結(jié)構(gòu)，然后將其導(dǎo)入Pyrosim 進(jìn)行火災(zāi)模擬。BIM（Building Information Modeling）的理念是在1975 年被Chuck Eastman 教授提出的。Jerry Laiserin 提出，“Building”應(yīng)當(dāng)涵蓋整個(gè)項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，在“Information”中，不僅要提供幾何數(shù)據(jù)，還要提供建筑物的相關(guān)資料，而“Modeling”中要包含一個(gè)動(dòng)態(tài)的建造管理流程和建造項(xiàng)目的運(yùn)行情況。

BIM 是一種模式和一種方式，它是一種過(guò)程和成果的表現(xiàn)形式。該系統(tǒng)將項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等全生命周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的記錄和分析，能夠?yàn)轫?xiàng)目的整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等提供良好的數(shù)據(jù)支持，從而使項(xiàng)目的效益達(dá)到最大。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特征。Revit 是BIM 系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一個(gè)應(yīng)用程序，它具有獨(dú)特的家族庫(kù)，它可以通過(guò)對(duì)家族數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行直接的訪問(wèn)，并可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)圖、立面圖和Windov 三維建模。

由于傳統(tǒng)的火災(zāi)模擬方法是在Pyrosim 中進(jìn)行模擬，因此在建立防火模擬系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)部件都要在模擬過(guò)程中加入相應(yīng)的坐標(biāo)信息。但這對(duì)那些擁有大量室內(nèi)構(gòu)造和高層建筑而言，在X、Y、Z 三個(gè)方位反復(fù)的輸入資料是十分麻煩的；對(duì)于具有多層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件來(lái)說(shuō)，例如，樓梯，需采用FDS 軟件的有限元模型建立多層次的單元，并且要多次進(jìn)行空間坐標(biāo)的錄入。在此過(guò)程中，若沒(méi)有輔助性功能，如定位儀，則很難快速構(gòu)建模型。

相比直接在Pyrosim 中建模后進(jìn)行模擬，BIM 建模具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）高精度。在Pyrosim 中，其主要功能就是搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的框架結(jié)構(gòu)，建筑內(nèi)部一般只定義障礙物用來(lái)放置火源，而Revit 則是一個(gè)獨(dú)立的房間，比如，床、桌子、空調(diào)、廚具等，可以最大限度地還原出建筑的內(nèi)部構(gòu)造。同時(shí)，在BIM 模型中的各個(gè)組件都是獨(dú)立、具有各自的大小和信息的，可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并將其轉(zhuǎn)換成火災(zāi)模擬所需的參數(shù)。

（2）優(yōu)化性。BIM 模型是一個(gè)不斷升級(jí)和優(yōu)化項(xiàng)目的全過(guò)程的必要條件，BIM 模型的可視化特性能夠精確地提供完整的建筑物信息。

（3）直觀性。在消防宣傳和培訓(xùn)方面，三維可視化模型能清晰、直觀地呈現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，傳達(dá)的信息遠(yuǎn)比現(xiàn)有的二維平面圖要好得多，不僅能提高設(shè)計(jì)者的工作效率和工作效率，而且能有效地增強(qiáng)演示教學(xué)的趣味性和直觀性。結(jié)合各類技術(shù)，構(gòu)建智能火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)層次。

4 結(jié)語(yǔ)

高層商業(yè)綜合體作為城市進(jìn)程發(fā)展中新型業(yè)態(tài)，在大中城市發(fā)展日益普及，但也帶來(lái)消防難點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)ZigBee 構(gòu)建火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控與引導(dǎo)信息管理系統(tǒng)方案，在高層商業(yè)綜合體各火災(zāi)易發(fā)點(diǎn)，布置各類智能信息采集傳感器，實(shí)時(shí)采信各類信息，實(shí)現(xiàn)了高層商業(yè)綜合體各類信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)苗頭時(shí)，能實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，對(duì)保障高層商業(yè)綜合體的消防安全具有重要意義。