淺析建筑消防設施的常見問題及數字模型化在防火監督中的應用

■張圣華

(漳州市南靖縣公安消防大隊 福建漳州 363600)

淺析建筑消防設施的常見問題及數字模型化在防火監督中的應用

■張圣華

(漳州市南靖縣公安消防大隊 福建漳州 363600)

隨著時代的發展，我國的建筑高度和容積率也在不斷上升，生活水平的提高讓人們越來越重視建筑的舒適度和功能，大功率電器的廣泛使用，使人們的日常生活中存在著很多消防安全隱患。本文從建筑消防設施出發，分析了當前建筑消防設施中存在的問題，并對數字模型化在防火監督中的作用進行了分析探討。

建筑消防設施數字建模防火監督

隨著我國近年來高層建筑重大火災事故的頻發，消防部門也越來越加強對高層建筑的消防工作。科學合理地設置建筑消防，并利用數學模式化來進行防火監督，可以有效降低高層建筑的火災發生率，保證人們的生命安全和國家的財產安全。

1 建筑消防設施簡介

建筑消防設施是對建筑物內部設置的火災報警系統、噴水滅火系統、消防栓系統等所有用來防范和撲救火災的設備設施的總稱。主要分為兩大類：滅火系統和安全疏散系統。我國在建筑消防設施的問題上相當重視，已經在《建筑設計防火規范》中明文規定高層建筑中必須設置消防控制室和自動消防設施，為進一步完善建筑消防設施提供了法律依靠。

2 對建筑消防設施的檢查要求

依據我國相關的消防設施規范和標準，對建筑消防設施的自動報警系統、自動噴水滅火系統、消防栓系統、通風防煙排煙系統、防火門、防火卷簾等需要進行嚴格的檢查，保證建筑消防設施的整體聯動性，以便火情出現時能及時加以控制，減小物資財產損失，最大限度地保障人員的安全。

自動報警系統首先要求火災探測器的安裝位置、數量、型號、質量、牢固度等必須達到相應的標準，手動報警器、火災報警控制器也需按相關標準進行安裝并試驗確認其功能，如火災報警控制器的故障報警功能、自檢功能、二次報警等是否完備。消防控制室的位置、安全出口標識，與外界的通訊功能、室內照明、線路等都必須符合標準，便于火情發生時正常啟用。另外防火電梯的設施位置要接近逃生通道，應急照明的照度、涉及范圍，疏散指示燈等都需嚴格把控。

消防供水系統的正常運行是火災發生時及時控制火情、撲滅大火的重要保障。主要包括對消防水源、消防水箱等的容積、水位、補水；消防水泵的安裝及功能等的要求。

自動噴水滅火系統包括水流報警裝置、報警閥組、灑水噴頭、供水設施等。主要分為灑水系統為閉式的閉式系統及灑水系統為開式的開式系統兩種。因此要求對各組件的安裝需要符合標準，噴頭的數量、節流措施等也許根據建筑物的實際情況進行合理安排。另外，在整體系統安裝完畢后，還需對系統的整體聯動性進行試驗，看所有組件能否正常運行，系統中最不利處的噴頭工作時的水壓，能否達到滅火的需求等。

消防栓系統包括室內消防栓和室外消防栓，消防栓的水帶長度、水槍口徑、外觀標志、消防栓間的間距等都需符合相關建筑消防設施標準。室內消防栓對材質的要求較高，室外消防栓則還需查看防凍措施是否完備。

通風防煙排煙系統的安裝需要前期對煙氣擴散的線路及擴散通道進行預設，防煙是對防火的細化，防煙的主要方式包括采用密閉防煙或使用防火門、防火閥、防火卷簾、擋煙垂壁等對煙霧進行阻礙。對于一些低層建筑可以采取自然排煙的方式，而對于建筑高度超過100m的居住建筑或建筑高度超過50m的公共建筑，適宜采用機械排煙。排煙系統包括：排煙口、排煙風道、排煙風機、排出口。一個排煙系統負擔的排煙口數量、排煙風量都不能超過標準。排煙口的水平位置、位置高度尺寸大小，管道的保濕，排煙機的風壓風量等的安裝和設計都結合實際建筑情況并參照設計標準相關數據進行。安祖昂完畢后還需檢查系統整體的聯動性及各系統的自動和手動功能是否均能正常使用。

防火門，又稱防煙門，主要用于將逃生通道與火災隔離，保證受災人群與更多的時間能從通道逃生，不受火災的威脅，具有較好的耐火性，還能阻斷一定的濃煙，隔熱性較好。國家對防火門的檢測有相關的標準，其分類也較多，主要包括非隔熱防火門、部分隔熱防火門、隔熱防火門、鋼質防火門、木質防火門、鋼木質防火門、其他材質防火門及平開式防火門等，有單扇、雙扇、多扇的區分。防火門主要應安裝在疏散樓梯、走道、豎向管道井的檢查門、防火墻等部位。安裝完畢后要檢查其常閉、常開防火門的自動關閉功能、順序器及閉門器的功能是否完整。

防火卷簾主要是用于對火情的隔斷，阻止火勢蔓延，減輕火災的損害程度，主要用于對防火門、防火墻的加固。一般外觀平整精美，主要包括由鋼質材料為主體做成的鋼質防火卷簾、由無機纖維材料做簾面配以鋼質材料做成的無機纖維復合防火卷簾以及耐火性、防煙性、隔熱性等性能都較好的特級防火卷簾。除了對防火卷簾的材料有較高要求外，在安裝上，防火卷簾需要設置在封閉的疏散樓梯、封閉電梯間、通向走道的門、檢查門或防火墻及防火門外。對其質量的檢查主要包括對零部件材料的厚度檢查、對卷簾座板的檢查及對導軌的檢查等。

3 建筑消防設施中常見的問題

3.1 建筑消防設施安裝不標準，質量不合格

在我國的城鎮建筑中，常常會出現建筑消防設施的產品質量不過關或者安裝不合格、維修不完善等情況，對建筑的消防安全存在著很大的隱患。我國的建筑消防設施在設計、質量檢測和安裝上都有著嚴格的標準，但是一些建筑單位為了自身利益擅自更改消防標準，有些建筑單位擅自將一些消防設施進行降格設置，使用的管道材質和管徑都低于國家標準。有些建筑單位甚至取消了相關的建筑消防設施，如取消了地下水池、屋頂水箱、消防水泵等，消防用水僅能使用消火栓管網和生活用水，這種情況很容易導致火災發生時不能及時控制火情，引發更大的災難。

3.2 消防系統動力不足

消防系統中的消防水泵的正常運行是保證消防用水及時輸出的基礎。而在一些建筑的消防設計過程中，設計人員常常會因為對消防的認識不夠或消防知識缺乏而導致沒有考慮消防水泵、消防控制室、消防電梯、火災自動報警、自動滅火系統、防排煙設施、應急照明、疏散指示標志等其他消防設備的用電情況。當出現火情時，因為供電不足或電壓太低，可能導致消防用水動力不足無法正常輸出使用而造成嚴重的后果。

3.3 給水設置不科學

一些建筑物中可能存在水壓過低的現象，這時就需要選用價格較高的消防設備來滿足需求。而在現實情況下，有些建筑單位為了節省開支，就會對一些本身無法滿足常高壓消防設施的建筑安裝常高壓設施和設備，這樣不科學的設置根本就不能保證消防設施的正常供水。

3.4 報警系統功能缺陷

完備有效的報警系統能讓見粗五在發生火災時迅速提醒人們，進行疏散，降低人員傷亡。而在一些建筑單位在施工時常常對報警系統的整體聯動性考慮不當，當有火情發生時一些高層建筑的消防水泵、消防電梯、火災自動報警、自動滅火系統、防排煙設施、應急照明、疏散指示標志等消防設施設備無法實現聯動控制，只能在局部進行報警，報警的作用不大。

3.5 防煙排煙系統設置欠缺

我國相關規定表明，建筑物在設計時必須進行防煙排煙系統的設置，但是在實際操作過程中許多建筑設計部門雖然設置了防煙排煙系統，但是卻并沒有考慮補風系統。缺少補風系統的后果就會引起火情發生時建筑物內部負壓，煙霧難以排除，容易造成煙霧被吸進人體內，引起傷亡。

4 數學模型化在建筑防火監督中的應用

4.1 數學建模概述

二十世紀六、七十年代，數學建模開始進入一些西方國家的大學課堂，直至八十年代初，我國大學課堂才開始將其引入。隨著數學建模競賽的出現，我國對數學建模的投入逐漸增多，參加的人數也在不斷上升，并在國際建模比賽上取得了較為可觀的成就。數學模型就是通過運用數學符號、圖形、程序等一系列數學相關語言，對實際的課題進行抽象而又簡單的解讀，以便解決相應的問題或研究出發展規律。數學建模是建立在數學模型之上的，就是要從實際課題或研究中提煉出數學模型。

數學建模是一種能通過抽象、簡化解決實際問題的一種數學手段和方法，數學建模的應用是數學建模的目的，數學建模的過程相對復雜，需要扎實的數學功底、較強的邏輯能力、充分的形象力及觀察力做基礎，通過搜集、調查數據資料，并把握問題的主要矛盾建立相應的邏輯關系。數學建模主要包括前期對問題的背景了解等模型準備、根據實際進行模型假設、根據假設建立模型、根據數據資料求解模型、根據模型進行分析、根據實際情況進行檢驗這幾個過程。目前數學建模主要運用于工程建筑和數學界，通過不斷的發展進步已經在實際生活工作中解決了許多數學問題，并正在通過不斷地發展去解決更多的問題。

4.2 數字模型化在建筑防火監督中的應用

當存在一個實際問題需要從定量的角度去的分析研究時，人們就會用到數學建模，數學建模的最終目的就是得到更合理、更科學的解決辦法。對建筑的防火監督進行數字模型化，是防火監督管理中的一次創新。

相關資料顯示，剩余可燃物的質量直接決定著燃燒速度。據此，根據相關的數學運算就能得出建筑消防設施和消防效果的數學關系：

根據半衰期公式dn/dt=-kn（t），其中N（t）為可燃物的剩余量，據此公式可以得出n（t）=c*e-kt，其中k=0.05665；c=2.1117。

根據有關實驗，可以對此模型進行再次簡化。由于滅火功率和消防設施的數量是一定的，那么階躍函數Au（t-t0）就可以用來表征消防設施的滅火功效。那么就可以將以上公式變為：

據拉普拉斯，可得：

上述公式中，n(t)為可燃物剩余量，t為燃燒時間，t0為火災發生到消防設施開始救火的時間間隔。通過上述公式就可以對建筑物內消防設施的設置情況進行評估，并制定出相應的防火監督管理方案。

對于防火監督進行建模，適合采用工作流模型進行研究分析，工作流模型主要是對工作流執行服務及執行的過程中所涉及的的所有信息進行描述。將工作流模型與第三方建模工具結合，能夠建立較為具體、形象化的流程模型。利用接口關系，工作流模型還能將系統所需要的數據控制進行構建，另外系統本身自帶的流程定義，還能直接幫助生成控制數據，以供使用。系統的流程定義包括：流程、轉換條件、活動、角色、相關數據等實體。

在我國的防火監督中采取數字模型化的方法進行管理一定到注意結合我國目前的消防現狀，并融合消防信息化的要求和發展方向進行實際分析。研究過程中還要注意在研究過程中對OOA、SOA等模型的觀點、方法、理論進行靈活運用，結合消防工作中的業務、實體等，經過具體分析概括之后進行數學建模。以信息標準化為基礎，參照消防業務的具體情況，以為群眾服務為最終目的，建立科學合理的數學模型，從而實現防火監督的科學化和信息化，提高安全等級，保證用戶的生活消防安全。

5 結束語

隨著城鎮建筑物的越來越多，越來越高大，城鎮建筑的消防安全防護也讓消防人員面臨著更大的挑戰。人員密集、可燃物增多，電器的功率越來越大，一旦在高層建筑物發生火災，火情會很容易迅速蔓延，撲救和人員疏散都會變得極為困難。如果沒有較為完善的防火管理措施，很容易造成重大傷亡事故及財產損失。在建筑物內科學合理地安裝消防設施，并通過數字模式化來進行防火監督管理，這樣不僅對人們的日常消防起到防護作用，有了更多的安全保障；同時也能在在火災發生時通過系統的聯動性，報警系統能及時報警；指示燈提示人們逃生線路；消防電梯能迅速開啟；自動滅火系統也能采取相應的措施對火情進行撲救等等。

總之，在建筑物中采取建立完善的建筑消防設施和數字模型化的防火監督管理，能夠起到較好的消防管理效果，提升建筑消防安全等級，保證人們擁有一個良好的、安全的消防環境。

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D631.6[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-395-2

張圣華（1982～），男，本科，助理工程師，研究方向防火監督。