韓沅清 王琪 朱文娟

摘要：為了消除消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)險，確保消防用水的有效性，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建消防水池水位監(jiān)測系統(tǒng)的對策。本文通過對消防水池傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)險的分析，并重點探討了在線不報警、篡改水位報警參數(shù)、無法監(jiān)測實時水位等風(fēng)險。分析表明：傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)因受限于火災(zāi)自動報警系統(tǒng)有限的管控范圍而無法實現(xiàn)全局閉環(huán)管控，只能接受“開關(guān)量信號”而無法實現(xiàn)水位的實時監(jiān)控。然而，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)可以接收、傳遞連續(xù)性信號，可以實現(xiàn)水位的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，具備全局閉環(huán)管控能力。

關(guān)鍵詞：消防水池；水位；傳統(tǒng)監(jiān)測；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；全局閉環(huán)

引言

通常情況下，市政供水很難滿足高層建筑消防用水量需求。因此，多數(shù)高層建筑都會建設(shè)消防水池。在未發(fā)生火災(zāi)時，消防水池的水會在較長時間內(nèi)處于靜默狀態(tài)，這種靜默會麻痹消防管理人員，可能會使消防水池長時間處于缺水或者無水狀態(tài)。一旦發(fā)生火災(zāi)，整個建筑可能面臨缺水或者無水可用的困境。據(jù)統(tǒng)計，被成功撲救的火災(zāi)案例中，有93%的火場消防給水條件較好；在撲救火災(zāi)不力的案例中，有81.5%的火場缺乏消防用水[1]。根據(jù)2017年原公安部消防局頒布的《關(guān)于全面推薦“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見》要求，消防應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)“人防”向“技防”的轉(zhuǎn)變。因此，為確保消防水池時刻有水，實現(xiàn)消防水池水位“技防”管控，深入分析消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)存在的風(fēng)險以及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)所具有的優(yōu)點是非常有必要的。

一、傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)險

（一）傳統(tǒng)監(jiān)測原理

目前，消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測方式可以實現(xiàn)就地水位顯示和遠(yuǎn)程水位報警的功能。其中，遠(yuǎn)程報警功能通過水位監(jiān)測設(shè)施和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)共同協(xié)作來實現(xiàn)。任何一種水位監(jiān)測設(shè)施監(jiān)測到的水位都是實時水位，傳遞的信號都是一種連續(xù)性信號。然而，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)只能監(jiān)測“開關(guān)量信號”。因此，通過在水位監(jiān)測設(shè)施和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)監(jiān)視模塊之間設(shè)置一個信號隔離輸出儀表，使“連續(xù)性信號”轉(zhuǎn)化為“開關(guān)量信號”，實現(xiàn)消防水池水位的傳統(tǒng)在線監(jiān)測，如圖1所示。

（二）在線不報警

在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，火災(zāi)報警主機(jī)只能對監(jiān)視模塊進(jìn)行監(jiān)視和巡檢，只具備局部閉環(huán)管控能力。當(dāng)水位監(jiān)測設(shè)施與信號隔離輸出儀表或信號隔離輸出儀表與監(jiān)視模塊之間的通信線路出現(xiàn)損壞、空接、虛接，消防水池缺水或無水時，監(jiān)視模塊是無法接收到信號隔離輸出儀表傳遞的電信號，會一直處于靜默狀態(tài)。這種靜默狀態(tài)會使報警主機(jī)不報警，消防管理人員會誤以為消防水池水位正常，即在線不報警，如圖2所示。

（三）篡改水位報警參數(shù)

當(dāng)消防水池水位報警參數(shù)被人為篡改時，不管水位是否正?；騻鹘y(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)是否有問題，整個監(jiān)測系統(tǒng)都會一直處于靜默狀態(tài)，這種靜默狀態(tài)會麻痹消防管理人員，使消防水池一直處于缺水或者無水狀態(tài)。例如，原設(shè)定的最低有效水位的報警參數(shù)是1m，現(xiàn)在被人為篡改為0m，當(dāng)消防水池水位下降到0.5m時，報警主機(jī)不會產(chǎn)生報警反應(yīng)。

（四）泵腔進(jìn)氣

消防給水系統(tǒng)的出水閥組沿水流方向依次為同心異徑管、可曲繞橡膠管軟接頭、防水錘專用止回閥、出水立管明桿軟密封閘閥等[2]。當(dāng)消防水池缺水或無水時，隨著時間的推移，止回閥閥前水位會因為止回閥阻水緣故逐漸趨近于消防水池水位。當(dāng)閥前水位低于離心泵葉輪轂或低于泵腔時，空氣會代替水填滿原有水管道和組件，即泵腔進(jìn)氣，如圖3所示。

在消防給水系統(tǒng)中，泵腔進(jìn)氣會導(dǎo)致消防泵在無水狀態(tài)下干轉(zhuǎn)，進(jìn)而造成機(jī)械密封干磨、發(fā)熱甚至失效。機(jī)械密封一旦失效，維修人員必須對消防泵進(jìn)行整體拆卸，才能更換新的機(jī)械密封，極大拖延了滅火救援時間。在定期檢查中，已經(jīng)損壞或處于失效邊緣的機(jī)械密封很難被發(fā)現(xiàn)。

（五）無法監(jiān)測實時水位

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)只能監(jiān)測“開關(guān)量信號”，因此火災(zāi)自動報警系統(tǒng)本身的通信機(jī)制是無法監(jiān)測水位的實時數(shù)據(jù)的。

二、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)

（一）方案設(shè)計

通過對消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)險的分析，得出傳統(tǒng)監(jiān)測風(fēng)險主要來源于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)對水位監(jiān)測的全局閉環(huán)管控。因此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，如圖4所示。

由圖4可知，消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件主要包括專用液位傳感器、RS485信號線、物聯(lián)網(wǎng)專用信息箱等組件，軟件部分包括消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺及PC、APP移動終端監(jiān)控軟件。

（二）系統(tǒng)架構(gòu)

消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)由下而上為感知層、傳輸層、云端基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用層，如圖5所示。

感知層位于消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)體系架構(gòu)的最底層，其功能為獲取水位信息。傳輸層將水位監(jiān)測設(shè)施采集到的水位信息通過無線通信方式（GPRS/4G/Wi-Fi）或者以太網(wǎng)等有線通信方式將水位監(jiān)測設(shè)施采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器或者云端。云端基礎(chǔ)設(shè)施層主要負(fù)責(zé)服務(wù)器集群資源的管理、分配、調(diào)度以及提供與平臺無關(guān)的應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境。應(yīng)用層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲以及面向用戶提供SaaS形式的云服務(wù)。

（三）系統(tǒng)功能

實時水位監(jiān)測：物聯(lián)網(wǎng)可以傳遞連續(xù)性信號，可以將實時水位真實可靠顯示在移動終端。只有根據(jù)真實可靠的水位才能對“報警”“故障”信號作出準(zhǔn)確判斷。不在線報警：水位監(jiān)測設(shè)施與消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)信息箱之間通過有線通信方式直接連接，當(dāng)連接的通信線路出現(xiàn)損壞、空接、虛接時，物聯(lián)網(wǎng)信息箱會立刻發(fā)出聲光報警，同時向消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺發(fā)出報警信號，并向負(fù)責(zé)該設(shè)施的消防監(jiān)管人員發(fā)送短信通知，從而實現(xiàn)了對消防水池水位的全程閉環(huán)監(jiān)測，如圖6所示。防人為篡改水位報警參數(shù)：為了防止人隨意篡改水位報警參數(shù)，工作人員必須通過物聯(lián)網(wǎng)水位監(jiān)測信息箱的液晶觸摸屏輸入賬號和密碼，登錄物聯(lián)網(wǎng)消防水池監(jiān)測平臺對消防水池水位報警參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，整個操作過程被系統(tǒng)記憶。

（四）APP交互界面

圖7是消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺的APP端。

（五）優(yōu)勢對比

消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的主要優(yōu)勢對比見表1。

結(jié)語

筆者通過對消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出了傳統(tǒng)監(jiān)測存在的風(fēng)險?；谶@些風(fēng)險設(shè)計了消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，并得出以下結(jié)論：消防水池水位傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)因火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的管控范圍有限而無法實現(xiàn)全局閉環(huán)管控，這會出現(xiàn)在線不報警、人為篡改水位報警參數(shù)等消防風(fēng)險；通過“開關(guān)量信號”無法準(zhǔn)確描述或判斷消防水池水量是否“正常”，無法監(jiān)測實時水位；因消防水池缺水或無水造成的泵腔進(jìn)氣可能會帶來三種較為嚴(yán)重的消防風(fēng)險，分別是火災(zāi)失控、電動機(jī)過載、機(jī)械密封失效；消防水池水位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)具有實時顯示、遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、不在線報警、防人為篡改水位報警參數(shù)、自動記錄、自動存儲、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計與分析等功能，具備全程閉環(huán)管控能力。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50974-2014.消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].中國計劃出版社，2014.

[2]19S204-1.消防專用水泵選用及安裝（一）[S].中國計劃出版社，2020.