季蓉蓉

（蘇州市消防救援支隊(duì)，江蘇 蘇州 215000）

1 引言

在全社會(huì)消防安全重要性提升、 消防安全形勢(shì)漸趨復(fù)雜化背景下，高層建筑消防安全成為關(guān)系民生的熱點(diǎn)問(wèn)題。 有學(xué)者基于韌性城市理論定義消防安全韌性， 主要以火災(zāi)情境下的應(yīng)急反應(yīng)、協(xié)調(diào)與恢復(fù)能力為評(píng)價(jià)對(duì)象，致力于構(gòu)建一種應(yīng)對(duì)火災(zāi)事故的低風(fēng)險(xiǎn)、柔性化消防安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)城市災(zāi)后自我調(diào)整與狀態(tài)恢復(fù)目標(biāo)[1]。 有學(xué)者引入Zigbee 技術(shù)建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 將其應(yīng)用于樓宇消防安全系統(tǒng)以支持遠(yuǎn)距離傳輸，但仍缺乏語(yǔ)音播報(bào)功能，難以適應(yīng)環(huán)境信息提供火災(zāi)報(bào)警提示[2]。 基于上述研究成果，亟須引入一種適應(yīng)高層建筑消防安全系統(tǒng)部署特征、 滿足消防隱患整治需求的監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案， 以彌補(bǔ)現(xiàn)有高層建筑防火監(jiān)督力度薄弱的缺陷，為智慧消防領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)提供示范經(jīng)驗(yàn)。

2 消防安全評(píng)估與分析

2.1 建立消防安全韌性評(píng)估模型

2.1.1 選擇評(píng)估指標(biāo)

通過(guò)梳理現(xiàn)有研究成果，分別從抗擾性、冗余性、智能性、迅速性4 個(gè)層面利用R1~R4指標(biāo)描述高層建筑的消防安全韌性特征，其中，R1為魯棒性、R2為冗余性、R3為智慧性、R4為效率性， 采用層次分析法收集高層建筑消防安全韌性評(píng)估指標(biāo)，并針對(duì)各因素層指標(biāo)賦予具體韌性特征，便于后續(xù)確認(rèn)消防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍及其重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象。 評(píng)估指標(biāo)體系如表1 所示[3]。

表1 消防安全韌性評(píng)估指標(biāo)體系

2.1.2 消防安全韌性評(píng)估

基于韌性特征方程評(píng)估高層建筑的消防安全特性， 將m個(gè)韌性特征指標(biāo)匯總建立以下評(píng)估方程：

式中，Re為消防安全韌性的總權(quán)重；Rm為第m 個(gè)韌性指標(biāo)的權(quán)重。 在評(píng)估流程設(shè)計(jì)上，首先利用1~10 專(zhuān)家打分法計(jì)算目標(biāo)層4 個(gè)二級(jí)指標(biāo)B1~B4的權(quán)重值，將專(zhuān)家評(píng)分結(jié)果整合計(jì)算出平均值wb，經(jīng)歸一化處理使各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重值之和等于1；隨后分別計(jì)算出因素層各三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重， 根據(jù)各韌性特征在4 個(gè)二級(jí)指標(biāo)中的數(shù)量與各三級(jí)指標(biāo)的重要性評(píng)分結(jié)果，將同屬于1 個(gè)二級(jí)指標(biāo)下的三級(jí)指標(biāo)歸類(lèi)至同一韌性維度，分別生成各三級(jí)指標(biāo)重要性等級(jí)的歸一化處理結(jié)果； 接下來(lái)對(duì)歸一化結(jié)果實(shí)行無(wú)量綱處理，獲得各二級(jí)指標(biāo)的韌性值，根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重完成韌性值計(jì)算， 已知第m 個(gè)韌性指標(biāo)中第k個(gè)實(shí)際觀測(cè)指標(biāo)均為，假設(shè)4 個(gè)韌性特征在評(píng)估體系下的重要性均為1，則各韌性指標(biāo)在某一二級(jí)指標(biāo)下重要性水平的平均值記為；最后，將各二級(jí)指標(biāo)的韌性值計(jì)算結(jié)果匯總，生成高層建筑的消防安全韌性總數(shù)值，其取值范圍為[0，1]，用于評(píng)價(jià)高層建筑消防安全韌性水平，計(jì)算公式為：

2.2 消防安全評(píng)估結(jié)果

以某高層建筑為例，該建筑為鋼混結(jié)構(gòu)住宅樓，建筑層數(shù)為12 層，涉及142 戶(hù)居民。 將上述評(píng)估模型應(yīng)用于該建筑消防安全韌性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)， 測(cè)得各二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分別為0.37，0.28，0.14 和0.21， 對(duì)應(yīng)的韌性值分別為0.54，0.48，0.20和0.27。 將上述參數(shù)代入式（2）中，計(jì)算得出研究對(duì)象的消防韌性總數(shù)值為0.42，說(shuō)明該高層建筑存在一定的消防隱患，仍需圍繞隱患治理與防火監(jiān)督2 個(gè)層面編制具體解決方案。

3 高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 消防隱患治理需求分析

結(jié)合高層建筑安全評(píng)估結(jié)果， 圍繞以下5 個(gè)層面分析消防隱患治理需求。

1）消防設(shè)備監(jiān)控管理，滿足高層建筑消防設(shè)備管理、通信服務(wù)交互、數(shù)據(jù)解析等需求。

2）防火設(shè)施調(diào)度配置，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)指令控制具體功能模塊實(shí)現(xiàn)。

3）火災(zāi)預(yù)警信息推送，基于系統(tǒng)用戶(hù)權(quán)限將相應(yīng)火災(zāi)預(yù)警信息推送至部門(mén)及用戶(hù)，在前端頁(yè)面分類(lèi)顯示火警、設(shè)備故障等不同類(lèi)型信息。

4）外部保障事件管理，由用戶(hù)確認(rèn)火警或設(shè)備故障事件的真實(shí)性， 確認(rèn)為火警信息后實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)至消防中心組織開(kāi)展火災(zāi)撲救行動(dòng)，并支持與值班室建立視頻聯(lián)動(dòng)通信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)設(shè)備、 關(guān)鍵位置情況的實(shí)時(shí)確認(rèn)， 隔離設(shè)備故障等信息、降低系統(tǒng)誤報(bào)率。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析，生成高層建筑消防隱患治理、消防設(shè)施配置情況等多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 以直觀報(bào)表形式揭示高層建筑消防系統(tǒng)的建設(shè)情況。

3.2 消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于高層建筑安全韌性評(píng)估結(jié)果，提出一種基于Web 的消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)劃分為3 層架構(gòu)。

1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，配置有多個(gè)瀏覽器，輔助業(yè)務(wù)邏輯層各功能模塊執(zhí)行具體操作，并提供監(jiān)控系統(tǒng)、各項(xiàng)消防設(shè)備、消防隱患統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)任務(wù)管理等多個(gè)主頁(yè)顯示功能。

2）業(yè)務(wù)邏輯層，主要提供消防監(jiān)控設(shè)備管理、防火設(shè)施調(diào)度配置、火災(zāi)預(yù)警信息推送、外部保障事件管理與消防監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析5 項(xiàng)基礎(chǔ)功能。

3）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，由Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，支持查詢(xún)外部保障事件及消防調(diào)度指揮任務(wù)，并控制防火分隔設(shè)施、防煙排煙、自動(dòng)報(bào)警等具體設(shè)備。

3.2.2 功能模塊實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)主要包含以下5 個(gè)功能模塊，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。

1）消防設(shè)備監(jiān)控管理，采用CC2431 主控芯片分別連接氣體傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器、溫度傳感器、電紅外傳感器、LCD 液晶屏、電源電路等硬件設(shè)施，基于無(wú)線定位功能獲取各消防設(shè)備分布位置、運(yùn)行狀態(tài)等信息，在系統(tǒng)平臺(tái)端輸入設(shè)備ID 及字符串即可執(zhí)行設(shè)備管理功能，將接收的數(shù)據(jù)塊解析后轉(zhuǎn)換為具體事件類(lèi)型、 設(shè)備編碼、 發(fā)生故障類(lèi)型等信息，并與上位機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信交互功能。

2）防火設(shè)施調(diào)度配置，根據(jù)高層建筑不同位置的防火需求運(yùn)行任務(wù)管理模塊，完成任務(wù)類(lèi)URL 校驗(yàn)，經(jīng)確認(rèn)符合邏輯后發(fā)布任務(wù)， 調(diào)用Trigger 完成任務(wù)封裝與持久化處理，用于執(zhí)行消防滅火設(shè)施與逃生避難器材的妥善配置， 滿足火災(zāi)發(fā)生情況下的消防安全保障需求。

3）火災(zāi)預(yù)警信息推送，在確認(rèn)火災(zāi)事故發(fā)生概率達(dá)到設(shè)定閾值后， 基于信息推送權(quán)限將火災(zāi)預(yù)警信息推送至具體部門(mén)及負(fù)責(zé)人，將封裝好的火災(zāi)預(yù)警信息顯示在系統(tǒng)前端界面，并啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊發(fā)出火災(zāi)告警信號(hào)， 便于將信息實(shí)時(shí)推送至相關(guān)負(fù)責(zé)人執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案。

4）外部保障事件管理，由監(jiān)控人員獲取現(xiàn)場(chǎng)查看信息，確認(rèn)事件真實(shí)后轉(zhuǎn)發(fā)至消防中心，實(shí)時(shí)查看建筑應(yīng)急電源、應(yīng)急通信、消防給水、消防疏散等設(shè)施配置情況，并將因環(huán)境引發(fā)的誤報(bào)信息采取屏蔽、隔離等處理措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑消防安全事件的分類(lèi)管控。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析，該模塊采用列表查詢(xún)、圖表查詢(xún)兩種方式獲取消防火警事件發(fā)生次數(shù)、故障事件占比、現(xiàn)場(chǎng)處理情況等信息， 并以直觀列表、 圖表形式顯示平臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析成果， 為后續(xù)消防隱患排查及防火監(jiān)督計(jì)劃編制提供直觀參考（以該建筑消防隱患統(tǒng)計(jì)為例，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表2）。

表2 消防隱患統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

3.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)

基于Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，主要圍繞以下4 個(gè)層面編制信息表。

1）事件信息表，例如，id 對(duì)應(yīng)的字段類(lèi)型為number（20,0），約束條件為主鍵，用于表示事件id。

2）設(shè)備信息表，例如，devuc 為設(shè)備編碼變量名稱(chēng)，字段類(lèi)型為varchar2（50），約束條件不可為空，長(zhǎng)度為50byte。

3）任務(wù)信息表，用于消防安全任務(wù)信息。

4）隔離信息表，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)隔離記錄。

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)獲取消防監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果可知，該系統(tǒng)支持7×24 h穩(wěn)定運(yùn)行，在關(guān)機(jī)、斷電、重啟等工況下仍可完整接收上位機(jī)發(fā)送的指定數(shù)量信息，且在不同并發(fā)事件數(shù)量下，系統(tǒng)總響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)小于10 s（見(jiàn)表3），說(shuō)明系統(tǒng)性能符合預(yù)期要求。

表3 系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合高層建筑消防安全韌性評(píng)估結(jié)果，基于Web 平臺(tái)開(kāi)發(fā)一種高層建筑消防安全監(jiān)控系統(tǒng)， 針對(duì)各項(xiàng)消防安全因素分別配置具體管理模塊， 為高層建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及應(yīng)急救援提供技術(shù)支持。 未來(lái)還需注意在高層建筑設(shè)計(jì)與建造階段健全消防安全隱患預(yù)防機(jī)制， 依托巡檢機(jī)制建設(shè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除火災(zāi)隱患， 加強(qiáng)群眾自救知識(shí)及消防器材使用方法培訓(xùn)教育工作，針對(duì)老化消防設(shè)施、電氣管線集中分布區(qū)域、火災(zāi)報(bào)警控制器等消防設(shè)施安裝位置增設(shè)監(jiān)控點(diǎn)位， 并定期開(kāi)展高層建筑消防安全評(píng)估及抽查工作， 為提高建筑防火監(jiān)督管理水平提供示范經(jīng)驗(yàn)。