消防物联网技术在古建筑消防的创新应用.pdf

第 ２ ９卷 第 １ ８期 ２ ０ １ ３年 ９月 甘肃科技 Ｇ ａ ｎ ｓ ｕＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅａ ｎ ｄＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖ ｏ ｌ  ２ ９ Ｎ ｏ  １ ８ Ｓ ｅ ｐ  ２ ０ １ ３ 消防物联网技术在古建筑消防的创新应用 田长云 （ 山西省公安消防总队， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ １ ） 摘 要 以古建筑的环境、 结构、 布局特点以及古建筑火灾发生起因为切入点， 借鉴消防物联网的先进理念和运行模 式， 不仅探讨了单体、 群体古建筑的消防保护理论基础， 同时通过对古建筑消防技术保护的实例分析， 试图构建一个 较为系统全面的消防安全评估、 防火保护体系。重点从消防物联网技术组成以及对适合应用古建筑消防的各系统、 面向管理创新应用、 辅助决策等方面进行了论述， 意在提高古建筑消防工作的水平和效率、 保护祖先留给我们的极 其宝贵的文化遗产。 关键词 古建筑； 消防物联网； 创新应用 中图分类号 Ｔ Ｕ ９ ９ ８ ． １ 古建筑是指距今有较长历史年代由古人遗留下 来的具有历史价值的建筑。它是研究古代社会宗教 信仰、 政治经济、 文化艺术的重要历史资料和国家文 明的重要标志， 同时由于其不可再生性， 它也是珍贵 的历史文化遗产。古建筑根据其地理环境、 结构、 平 面布局等特性，在防火安全保护上与现代建筑相比 截然不同， 而如何将传统建筑与消防物联网技术相 结合起来， 在服从它的观瞻性、 整体性的前提下， 消 除火灾隐患， 保证消防安全， 是值得我们研究的课 题。 随着我国旅游业的不断发展， 古建筑已成为宗 教活动和旅游的场所。古建筑旅游促进了城市经济 的增长， 同时也带来了消防安全隐患。如一些单位 为扩大旅游景点规模， 违规在古建筑单位内或在周 边地区建饭店、 旅馆、 商铺等服务性建筑， 此类建筑 往往安全防范差， 耐火等级低， 易发生火灾， 对古建 筑消防安全形成巨大威胁。另外， 古建筑寺院内烛 火通明， 随意乱拉照明线路， 游人乱扔烟头杂物等问 题埋下极大的消防安全隐患。 文物法 规定 “ 文物保护工程必须遵守不改 变文物原状的原则， 全面地保存、 延续文物的真实历 史信息和价值。 ” １ 古建筑防火特性 １ ． １ 地理位置 我国古建筑除少数是建造在市区或者近郊外， 大部分建造在高山深谷中， 建造时基本都充分利用 地形地物， 建筑随山就势， 院落层层相错， 道路曲折 逶迤， 构建在半山腰、 山顶或深山环绕中， 且建筑物 比较分散， （ 如山西的五台山、 陕西华山等） 人员徒 步到达都非常困难， 更不要说对消防设施的检查、 管 理和维护了， 难以综合管理， 若发生火灾只能自防自 救， 进而失去了有效控制火势的机会。 １ ． ２ 结构特征 古建筑分独立建筑和建筑群， 其主体结构多为 纯木或砖木结构的三、 四级耐火等级的建筑， 耐火性 能低。而古建筑中的各种木质构件， 具有良好的燃 烧性能。如古建筑的椽、 梁、 柱等建筑构件表面积 大， 木材裂缝多， 火灾发生后， 火势蔓延快， 且燃烧猛 烈； 再如古建筑屋顶紧密严实， 发生火灾时屋内的烟 热不容易散发， 高温积聚， 易导致“ 轰燃” 。此外古 建筑中的木材由于年代久远， 多干燥含水量低， 尤其 是一些枯朽木材， 质地疏松， 在干燥的时节， 遇火星 也会起火。 １ ． ３ 平面布局特征 古建筑在总平面布局上一般对称布置， 构成组、 群的格局。殿堂之间以木质廊道相连， 层层叠叠， 形 成四合院和廊院两种不同格局， 即以间为单位的单 座建筑， 以单座建筑组成的庭院， 以庭院为单元组成 的形式多样的建筑群， 规模及其壮观， 气势及其雄 伟。但由于廊道和建筑的紧密相连， 建筑群内没有 相应的防火分隔和安全空间， 一处起火则殃及其他 使火势不能得到有效控制， 很快出现大面积燃烧， 形 成火烧连营的局面。 ２ 古建筑的火灾事故分析 ２ ． １ 生活用火 生活用火约占古建筑火灾的 ４ ０ ％， 主要反映在 照明、 做饭、 采暖等用火过程中由于操作不慎而引起 的火灾。 ２ ． ２ 电气使用 电气使用约占古建筑火灾的 ２ ０ ％， 主要反映在 绝缘破损， 线路老化； 增加用电负荷， 因导线截面过 细难以承受较大的电流作用； 电气设备使用时间太 长， 致使温度过高； 照明灯距离可燃物过近， 因长时 间烘烤而起火； 及随意铺设不符合安全规定的电线 引起火灾。 ２ ． ３ 宗教活动用火 宗教活动用火约占古建筑火灾的 １ ０ ％以上。 古建筑古寺庙是民用佛教信徒进行烧香拜佛等宗教 活动的重要场所。宗教活动主要有烧香、 点蜡烛、 供 龛上的植物油灯、 喇嘛庙宇中的酥油供灯、 灯节等用 火形式。此外， 临时性的超度道场、 定时的庙会等宗 教用火活动， 也将火灾隐患埋于无形之中。 ２ ． ４ 其他 主要反映在集会时燃放的烟花爆竹， 干草堆放 时间过长而引起的自燃， 易燃易爆危险品而引起的 爆炸， 人为因素如小孩玩火、 故意纵火等原因引起的 火灾。 综合分析得知， 首先古建筑的特性决定了对消 防设施的安装与施工必须要求对古建筑的伤害降至 最低； 其次即便是已经安装了少量的消防系统， 各系 统间也是相互独立运行， 缺乏集中管理。 ３ 消防物联网技术在古建筑上的应用 消防物联网系统主要由无线火灾报警系统、 无 线电气火灾监控系统、 消火栓压力检测系统、 视频监 控系统、 一键报警系统、 消防物联网监控平台、 手机 应用终端等组成。 ３ ． １ 无线的火灾报警与电气火灾监控系统 在建筑物早期火灾探测报警和电气火灾的早期 预防上， 火灾自动报警系统和电气火灾监控系统无 疑扮演着极其重要的角色。而针对古建筑的建筑特 点， 无线的监控系统是比较好的实现方式之一。 无线监控报警技术的发展直接受益于近 １ ０年 来移动电话市场的推动， 微电子技术和蓄电池技术 的进步使“ 无线监控” 这一要求成为可能。该技术 最大的优点就是基本无需电缆布线。没有布线要 求， 就无须破坏建筑物结构， 无需埋设任何管线， 这 一点对古建筑来说尤为重要。 ３ ． ２ 无线消火栓监控系统 消火栓系统是为消防部队灭火是提供水源的重 要保障， 一旦在火灾发生后其管网内没有水或压力 不足， 就会直接影响火灾的扑救效果。所以通过物 联网技术对其压力实时检测是非常有必要的。 ３ ． ３ 一键报警系统 将“ 一键报警机” 连接到消防物联网平台， 组成 “ 一键报警系统” 。“ 一键报警机” 具有一键紧急报 警功能、 Ｇ Ｐ Ｓ 定位和通话功能； 主要配发给古建筑内 的巡查人员， 用于突发事件的紧急报警和求助。它 的应用可以进一步加大安全监管工作力度， 加强各 文物保护单位应急处置能力， 提高文物安全防范水 平， 保障文物安全工作秩序稳定， 杜绝火灾、 文物失 盗等事故的发生； 可以全面提升全国重点文物单位 的安防水平， 规范安保人员管理， 提高基层文保单位 应急处置能力， 加大文保单位的安全系数。 ３ ． ４ 手机应用终端 手机应用终端可以为监控中心领导、 中心管理 员、 消防领导、 消防监督员、 消防检测员、 维保工程 师、 文物主管领导、 文物部门分管领导等角色配备， 实现手机随时消防监控和管理、 作业。 ３ ． ５ 热成像火灾预警系统是一种新型火灾预警系 统 以检测 １ ０ ｋ ｍ距离 ４ ｍ ２大小温度超过 ２ ８ ０ ℃所 需求为基础， 输出 ８ ｂ ｉ ｔ 或 １ ４ ｂ ｉ ｔ 数字视频信号， 采用 自动动态图像优化算法每秒 ８次检测， 多协议自适 应网络接口， Ｉ ／ Ｏ信号联动报警输出， 准确度在 ９ ６ ％ 以上， 漏报、 误报率低。具有火情智能识别、 火灾自 动预警功能和自然物燃烧临界温度探测智能温感预 警功能。不仅对已经发生的明火火灾具有精准的识 别功能， 而且对烟雾状态的暗火具有很强的识别预 警功能。如图 １ 、 ２所示。 该预警系统主要是采用国际先进的非制冷氧化 钒（ Ｖ Ｏ ｘ ） 微热探测器技术， 其特点主要有恶劣天气 适应性强、 ２ ４ ｈ全天侯巡航、 探测距离远 （ 半径 １ ０ ｋ ｍ ） 、 可预设温度报警阈值等。 图 １ 烟火识别效果 ７６第 １ ８期 田长云 消防物联网技术在古建筑消防的创新应用 图 ２ 温度识别效果 ４ 应用特点及好处 ４ ． １ 提前火灾预警时间 在现有技术上， 无论是电气火灾报警系统、 普通 火灾报警系统还是视频监控系统， 它们在监测到火 警时， 只是向值班人员发出声光报警， 最终向消防队 报警的都是人工电话报警， 这样就势必造成时间上 的延误。接入消防物联网后， 报警系统在发出声光 报警的同时， 信号也通过上位机向消防物联网和消 防部门发出报警信息， 极大地缩短了报警时间， 同时 为火灾的扑救争取了宝贵的时间。 ４ ． ２ 提高古建筑综合防灾水平 消防物联网技术在古建筑中应用以后， 不但可 以同时监控火灾报警系统和电气火灾监控系统的实 施数据， 而且还可以监控到消火栓系统内水压和重 要位置的视频图像是否有异常情况； 同时， 又增加了 巡逻人员的“ 一键报警系统” ， 即能对文物犯罪行为 进行有效遏制， 又能对初期火灾的确认和报警做出 迅速反应。使得监控更全面、 更立体， 提高了古建筑 综合防灾的水平。 ４ ． ３ 促进古建筑防火管理的信息化水平 首先， 古建筑消防物联网的应用将原来的面型 对象由消防控制的值班人员直接扩展至对古建筑来 说最主要的两个部门， 即文物部门和消防部门。也 就是说通过古建筑消防物联网系统可以随时随地的 给相关部门和相关人员提供不同的服务， 缩短了时 间， 压缩了空间。 再次， 古建筑消防物联网的应用终端形式主要 是电脑和智能手机， 加之其平台是 Ｂ ／ Ｓ结构， 整个 服务项目（ 火警受理、 数据查询与统计、 视频图像、 消防设施运行状态、 人员定位、 紧急呼救设施档案管 理等） 都可以在授权的情况下打开 Ｉ Ｅ浏览器进行监 管和查询， 大大提高了对古建筑防火管理的信息化 水平。 图 ３ 消防物联网监控系统架构 在系统构架图 ３中， 火灾报警系统、 电气火灾监 控装置、 紧急呼叫系统、 视频监控系统和市政消火栓 系统均是通过安装消防设施运行状态监测装置对这 些消防设施的运行数据及状态进行实时采集、 分析、 定位、 显示、 存储及控制管理， 并把监测到的数据实 时传输到消防物联网数据中心。消防物联网数据中 心， 经过海量信息分析与处理后， 实现消防设施的实 时、 远程监测和反向控制。 ５ 结束语 古建筑对我们而言是祖先留下的极其珍贵的文 化遗产， 我们有责任有义务将其好好地保护下去， 留 给我们的子孙后代， 用消防物联网技术的监管手段 能增强其防火安全可靠性意义重大， 使之代代相传、 流芳百世。 参考文献 ［ １ ］ 宋泽春． 古建筑消防特性及防火对策［ Ｊ ］ ． 内蒙古科技 与经济， ２ ０ ０ ６ ， １ ９ （ １ ） １ ５ ． ［ ２ ］ 毕兴权． 谈古建筑火灾特点及扑救措施［ Ｊ ］ ． 消防技术 与产品信息， ２ ０ ０ ５ ， ２ １ （ ２ ） １ ０ ． ［ ３ ］ 闫娜． 浅谈古建筑消防安全的现状与对策［ Ｊ ］ ． 政府法 制， ２ ０ １ １ ， ２ ０ （ ７ ） １ ０ ０－ １ ０ ２ ． ８６ 甘 肃 科 技 第 ２ ９卷