作者簡介：鄭麒揚（1996— ），男，漢族，河北邯鄲人，本科，助理工程師，研究方向：機電工程。

摘要：智能化建筑已經(jīng)成為當前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，不僅可以滿足人們對建筑功能的需求，還能實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。在智能建筑施工過程中，為了提升施工質(zhì)量，滿足人們對安全性能的要求，建筑企業(yè)應(yīng)加強對各個環(huán)節(jié)的合理設(shè)計，尤其是要加強對消防環(huán)節(jié)的設(shè)計。為了能夠提高火災(zāi)預(yù)防能力，保證建筑和人員安全，需要對消防智能報警系統(tǒng)進行深入研究。本文分析了建筑消防智能報警系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，提出了建筑消防智能報警系統(tǒng)控制設(shè)計方法，包括消防系統(tǒng)自動報警的集成、自動報警系統(tǒng)的聯(lián)動控制、加強建筑消防智能報警系統(tǒng)施工管理、消防給水系統(tǒng)的合理應(yīng)用等，旨在提高建筑消防系統(tǒng)的智能化控制水平。

關(guān)鍵詞：建筑；消防智能報警系統(tǒng)；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計

引言

在現(xiàn)代建筑中，為了提升施工質(zhì)量，減少人為因素導(dǎo)致的火災(zāi)危害，需要加強對施工環(huán)節(jié)的重視，并重點關(guān)注消防環(huán)節(jié)的設(shè)計。建筑消防智能報警系統(tǒng)作為建筑安全的重要組成部分，通過集成多種火災(zāi)探測技術(shù)和自動化控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對火災(zāi)隱患的實時監(jiān)測、自動報警和聯(lián)動控制，提高建筑消防安全水平。如何利用消防智能報警系統(tǒng)有效預(yù)防和控制建筑火災(zāi)，保證人員生命財產(chǎn)安全，是當前亟待解決的重點問題。

一、建筑消防智能報警系統(tǒng)硬件設(shè)計

（一）傳感器節(jié)點

傳感器節(jié)點的主要任務(wù)是監(jiān)測建筑內(nèi)環(huán)境火災(zāi)的實際情況，其構(gòu)成主要包括電源、現(xiàn)場聲光報警器、無線信號收發(fā)裝置、信息處理器、火災(zāi)信息監(jiān)測傳感器等。

1.處理器部分

傳感器節(jié)點的處理器是系統(tǒng)的核心部件，負責(zé)接收火災(zāi)探測器傳來的信號并進行初步處理?，F(xiàn)代傳感器節(jié)點通常采用高性能微控制器，如ARMCortex系列或?qū)榈凸脑O(shè)計的處理器，這些處理器具備強大的計算能力和低能耗特性，能夠?qū)崟r處理火災(zāi)探測數(shù)據(jù)，并通過無線通信模塊將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點或網(wǎng)關(guān)節(jié)點。在具體設(shè)計中，處理器不僅需要具備高速的數(shù)據(jù)處理能力，還需集成多種接口，具備自診斷和錯誤恢復(fù)功能，這樣才能實現(xiàn)與不同類型的火災(zāi)探測器進行連接和數(shù)據(jù)交換，在出現(xiàn)異常時自動重啟或通知維護人員進行處理^[1]。

2.傳感檢測部分

傳感檢測部分主要包括可燃氣體探測器、火焰探測器、感溫探測器、感煙探測器等多種類型的傳感器，其主要功能是負責(zé)實時監(jiān)測建筑內(nèi)部的火災(zāi)隱患。其中，感煙探測器主要有光電式感煙探測器和離子感煙探測器兩種類型，通過檢測空氣中煙霧顆粒的濃度來判斷是否發(fā)生火災(zāi)；感溫探測器主要包括定溫型和差溫型，主要利用熱敏元件感應(yīng)環(huán)境溫度的變化，當環(huán)境溫度超過設(shè)定閾值時會發(fā)出報警信號；火焰探測器通過檢測火焰的光譜特性來判斷火災(zāi)的發(fā)生；可燃氣體探測器主要用于檢測空氣中的可燃氣體濃度，防止因氣體泄漏引發(fā)的火災(zāi)事故。

（二）路由節(jié)點

路由節(jié)點在建筑消防智能報警系統(tǒng)中負責(zé)接收來自傳感器節(jié)點的火災(zāi)信息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)節(jié)點或更遠的通信節(jié)點。路由節(jié)點通常具備較強的通信能力和數(shù)據(jù)處理能力，能夠在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。為了進一步增強路由節(jié)點的通信范圍和穩(wěn)定性，在設(shè)計時需要考慮其天線設(shè)計、功率控制以及信號增強等技術(shù)。此外，路由節(jié)點還應(yīng)具備自組織和自修復(fù)能力，能夠在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時自動調(diào)整路由路徑，確?；馂?zāi)信息的及時傳輸。

（三）網(wǎng)關(guān)節(jié)點

網(wǎng)關(guān)節(jié)點是建筑消防智能報警系統(tǒng)與外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的接口，主要負責(zé)將來自路由節(jié)點的火災(zāi)信息轉(zhuǎn)換為適合外部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母袷?，并將其發(fā)送給消防控制中心或遠程監(jiān)控平臺。同時，還要接收控制中心發(fā)來的指令，將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行^[2]。網(wǎng)關(guān)節(jié)點的硬件設(shè)計通常包括高性能的處理器、大容量存儲器、網(wǎng)絡(luò)接口以及輸入輸出接口。這些硬件資源使得網(wǎng)關(guān)節(jié)點能夠同時處理多個數(shù)據(jù)通道和通信協(xié)議，確?；馂?zāi)信息的實時性和準確性。

二、建筑消防智能報警系統(tǒng)軟件設(shè)計

（一）系統(tǒng)軟件設(shè)計及通信協(xié)議

建筑消防智能報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計通常采用模塊化設(shè)計思想，將系統(tǒng)劃分為多個相對獨立的模塊，如數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊和用戶界面模塊等，每個模塊負責(zé)完成特定的任務(wù)，并通過預(yù)定義的接口與其他模塊進行交互。其中，系統(tǒng)內(nèi)部的通信協(xié)議是確保各個組件之間能夠順利交換信息的基礎(chǔ)。在智能報警系統(tǒng)中，常用的通信協(xié)議包括ZigBee、Wi-Fi、藍牙以及以太網(wǎng)等，設(shè)計人員需要根據(jù)實際需求選擇合適的協(xié)議。系統(tǒng)軟件還需要實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的通信接口，如通過TCP/IP協(xié)議或特定的行業(yè)協(xié)議來實現(xiàn)與消防控制中心的通信，使火災(zāi)信息能夠?qū)崟r、準確地傳輸給控制中心。

（二）定位算法

1.測距方法

測距是定位的基礎(chǔ)，常用的測距方法包括RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信號強度指示）、TOA（Time of Arrival，到達時間）、TDOA（Time Difference of Arrival，到達時間差）等。其中，RSSI方法的使用最為簡單、便捷，主要是通過測量接收到的信號強度來估算發(fā)送端與接收端之間的距離。由于信號強度隨距離增加而衰減，因此可以通過建立信號強度與距離之間的數(shù)學(xué)模型（1）來估算距離。

RSSI=-（10nlog₁₀d+A）（1）

其中，n表示信號衰減指數(shù)；A表示以半徑為1m的球面上信號強度的平均值；d表示參考節(jié)點與待定位節(jié)點的距離。在已知A、n的基礎(chǔ)上，通過RSSI可以計算得出d。

2.定位計算方法

在獲得多個參考點與目標點之間的距離信息后，可以采用多種定位計算方法來確定目標點的位置。三邊測量法是根據(jù)三個已知位置的參考點與目標點之間的距離，利用幾何關(guān)系解算出目標點的坐標；最大似然估計法（ML）通過收集多個參考點的距離信息，構(gòu)建超定方程組，并利用最小二乘法求解目標點的最優(yōu)估計位置；三角測量法利用兩個或更多已知位置的參考點與目標點之間的角度信息（通常通過方向傳感器獲得），結(jié)合參考點的坐標來計算目標點的位置^[3]。

三、建筑消防智能報警系統(tǒng)控制策略

（一）消防系統(tǒng)自動報警的集成

在建筑消防智能報警系統(tǒng)中，多種火災(zāi)探測器的集成應(yīng)用實現(xiàn)了火災(zāi)隱患的全方位、實時監(jiān)測。首先，建筑消防智能報警系統(tǒng)需要借助感煙探測器的功能來監(jiān)測空氣中煙霧顆粒的濃度變化，當煙霧濃度達到一定值時便會預(yù)警火災(zāi)。同時，感溫探測器也會隨著環(huán)境溫度的異常升高發(fā)出警報，火焰探測器會直接檢測可見光波段內(nèi)的火焰特征，提供直觀的火情判斷?；谶@些系統(tǒng)具有的功能優(yōu)勢，設(shè)計人員應(yīng)依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)合理布局，將系統(tǒng)精確部署在易發(fā)火災(zāi)的關(guān)鍵區(qū)域，如配電室、走廊轉(zhuǎn)角、機房等，構(gòu)建起多層次、無死角的火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。其次，系統(tǒng)采用先進的信號處理與融合技術(shù)，對來自各探測器的火災(zāi)信號進行綜合分析和判斷，確保報警的準確性和可靠性^[4]。一旦某個探測器檢測到異常信號，系統(tǒng)會立即啟動自動報警程序，觸發(fā)建筑內(nèi)的聲光報警裝置，同時向消防控制中心發(fā)送詳細的火災(zāi)位置、火勢大小等關(guān)鍵信息，從而實現(xiàn)火災(zāi)信息的快速傳遞，為消防人員爭取到更多的響應(yīng)時間，便于消防人員迅速評估火情并實施有效的應(yīng)急措施。

（二）自動報警系統(tǒng)的聯(lián)動控制

自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制在高效運行的情況下，可以直接提升火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)成效。從技術(shù)實現(xiàn)層面來講，該程序依托先進的消防聯(lián)動控制器，實現(xiàn)消防設(shè)備的精確遠程控制，形成自動化、協(xié)同化的應(yīng)急響應(yīng)流程。當火災(zāi)探測器捕捉到異常信號并觸發(fā)報警機制時，系統(tǒng)會即刻激活聯(lián)動控制程序。第一，聯(lián)動控制程序的應(yīng)用能夠迅速識別火災(zāi)區(qū)域及火勢狀況，并據(jù)此發(fā)出指令，自動啟動關(guān)鍵消防設(shè)備。例如，在火勢初期，系統(tǒng)可及時觸發(fā)噴淋系統(tǒng)，通過高壓細水霧或水噴霧快速降低火場溫度、隔絕氧氣，有效遏制火勢蔓延。此時，系統(tǒng)也會自動啟動排煙風(fēng)機，強力排除火場內(nèi)的煙霧和有毒氣體，為消防人員進入火場撲救和人員安全疏散創(chuàng)造有利條件^[5]。除此之外，該系統(tǒng)還能智能識別并切斷非消防區(qū)域的電源，防止火勢通過電路蔓延，并保留應(yīng)急照明和關(guān)鍵設(shè)備電源，確保應(yīng)急疏散和滅火工作的順利進行。第二，自動報警系統(tǒng)的聯(lián)動控制并非孤立運作，需要與其他智能系統(tǒng)緊密集成，形成覆蓋全面的安全網(wǎng)絡(luò)。例如，在火災(zāi)發(fā)生時，聯(lián)動控制程序可與廣播系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)等無縫對接，自動執(zhí)行開啟緊急出口、播放疏散指令、將電梯迫降至安全樓層等操作，全方位提升火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)效率。第三，為了應(yīng)對特殊復(fù)雜情況，系統(tǒng)還設(shè)計了手動控制接口，允許專業(yè)人員在必要時直接介入，對消防設(shè)備進行精準操控，增加應(yīng)急響應(yīng)的靈活性和可靠性，從而充分體現(xiàn)出智能報警系統(tǒng)的自動化優(yōu)勢，降低人為干預(yù)造成的影響，為火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)提供雙重保障。

（三）加強建筑消防智能報警系統(tǒng)施工管理

在施工管理過程中，加強建筑消防智能報警系統(tǒng)的管理，做好技術(shù)把控，是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行與高效響應(yīng)火災(zāi)隱患的關(guān)鍵所在。第一，在施工前，需全面審查施工圖紙與技術(shù)規(guī)范，使每一項施工細節(jié)均有據(jù)可依；在施工中，應(yīng)對傳感器節(jié)點、路由節(jié)點及網(wǎng)關(guān)節(jié)點進行精確安裝，并遵循既定的布局規(guī)劃，確保信號傳輸?shù)臅惩o阻與系統(tǒng)的全面覆蓋。在安裝過程中，需要注意各節(jié)點間的連接工藝，應(yīng)精細操作，避免接觸不良或短路等問題的發(fā)生，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與準確性。第二，施工管理需注重安全監(jiān)管與質(zhì)量監(jiān)控。施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置明確的安全警示標識，加強作業(yè)人員的安全教育與培訓(xùn)，保證施工過程安全有序。對于關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，應(yīng)實施旁站監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)并糾正違規(guī)操作，防止因施工不當而導(dǎo)致的設(shè)備損壞或安全隱患^[6]。在材料管理上，應(yīng)選擇質(zhì)量可靠的設(shè)備與材料供應(yīng)商，對進場的設(shè)備、線材等進行嚴格的質(zhì)量檢驗，杜絕使用劣質(zhì)產(chǎn)品。第三，在完成施工后，應(yīng)加強系統(tǒng)調(diào)試與驗收。在調(diào)試過程中，應(yīng)模擬實際火災(zāi)場景，對系統(tǒng)的報警響應(yīng)時間、設(shè)備聯(lián)動效果進行全面測試。同時，在驗收時，還需組織專業(yè)技術(shù)人員對系統(tǒng)進行全面檢查，核查施工圖紙與現(xiàn)場實際情況的一致性，評估系統(tǒng)的整體性能與穩(wěn)定性。

（四）消防給水系統(tǒng)的合理應(yīng)用

消防給水系統(tǒng)作為建筑消防體系中的關(guān)鍵組成部分，其設(shè)計、部署與維護對于初期火災(zāi)的有效控制至關(guān)重要。在智能報警系統(tǒng)中，消防給水系統(tǒng)的合理應(yīng)用需綜合考慮多方面技術(shù)因素。第一，根據(jù)建筑的高度、使用功能及火災(zāi)風(fēng)險等級，精確選擇適宜的消防給水方式。對于超高層建筑，常高壓重力供水系統(tǒng)因其穩(wěn)定可靠、維護成本低而備受青睞，該系統(tǒng)利用建筑物自身高度形成的水壓，無須額外加壓設(shè)備即可滿足高層消防需求。第二，消防水池與消防水泵房的位置及容量規(guī)劃。消防水池應(yīng)設(shè)于建筑較低樓層或地下空間，以便消防車取水或直接為消防系統(tǒng)供水；水泵房應(yīng)靠近水池設(shè)置，以減少管道阻力與能耗。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)建筑規(guī)模與火災(zāi)風(fēng)險，合理確定水池與水泵的容量，在火災(zāi)初期即可提供連續(xù)、穩(wěn)定的消防用水。第三，在消防給水系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)在綜合考慮建筑樓層分布、管道走向及閥門設(shè)置等因素的前提下，合理劃分供水分區(qū)，有效減少管道長度與阻力損失，提高供水效率，確保各分區(qū)均能在火災(zāi)發(fā)生時迅速獲得充足水源。第四，應(yīng)根據(jù)建筑使用功能與火災(zāi)風(fēng)險等級，選用適宜的噴頭類型與布置方式。例如，在人員密集區(qū)域采用快速反應(yīng)噴頭，以提高滅火效率；在易燃易爆區(qū)域采用特殊防護噴頭，以防止火勢蔓延。

結(jié)語

綜上所述，在智能化建筑施工過程中，為了保證建筑的安全性和穩(wěn)定性，需要加強對建筑消防報警系統(tǒng)的重視，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的需求設(shè)計合理的消防智能報警系統(tǒng)，使其能夠充分發(fā)揮出自身優(yōu)勢。在建筑智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計中，做好硬件和軟件的科學(xué)設(shè)計，實施有效的應(yīng)用和控制策略，增強建筑消防報警系統(tǒng)的可靠性和安全性，從而降低火災(zāi)造成的危害。

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