基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)探究

黃實昀 何靈江 劉雪婷

摘? 要：基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)探究，是基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，直觀展示醫(yī)院的整體平面布置情況，準確呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置;通過基于SCRATCH軟件的系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災發(fā)生時，能夠及時地將火警信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及終端，引導消防車輛及時準確到達最佳消防設(shè)施位置;同時，實現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的最佳逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端手機，便于指導涉險人員自救。結(jié)果表明，準確地提供現(xiàn)場布置路線，指導消防車輛精確就位，能夠提高消防救援效率。及時地發(fā)送報警信息和逃生路線，對涉險人員自救有積極作用。

關(guān)鍵詞：BIM? 智慧? 消防系統(tǒng)? 救援

1? 醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀及調(diào)研分析

1.1 醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀

醫(yī)院消防系統(tǒng)屬于建筑消防系統(tǒng)，主要包含報警系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分（見圖1、圖2）。報警系統(tǒng)主要通過安裝消防火災自動報警設(shè)備完成，如設(shè)置感煙、感溫探測器，設(shè)置人工應急報警設(shè)施等。當火災發(fā)生時，報警設(shè)施動作，給中央控制室傳輸報警信號，啟動消防系統(tǒng)程序，聯(lián)動119報警系統(tǒng)的同時，執(zhí)行系統(tǒng)啟動。消防應急執(zhí)行系統(tǒng)包含室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)、閥系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排風系統(tǒng)等。室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)主要為外來救援提供水源，消防泵系統(tǒng)與閥系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)行動作指令，啟動室內(nèi)水噴淋系統(tǒng)，實現(xiàn)滅火自救過程。通風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)是根據(jù)執(zhí)行指令，及時關(guān)閉風門，開啟排煙系統(tǒng)，降低火災影響。

消防系統(tǒng)還包含其他輔助系統(tǒng)，如應急配電系統(tǒng)、逃生指示系統(tǒng)等。消防設(shè)備和消防主機通常采用電網(wǎng)供電和自備電源供電聯(lián)合方式，常規(guī)供電由電網(wǎng)供電滿足，當火災情況下，系統(tǒng)為保證安全，將根據(jù)系統(tǒng)指令切斷全體的電網(wǎng)供電電源，消防設(shè)備和主機將自動切換至自備電源供電模式，保證消防系統(tǒng)的供電正常。逃生指示系統(tǒng)包含安全出口標志燈指示，室內(nèi)設(shè)置應急照明燈系統(tǒng)、消防疏散指示系統(tǒng)等，便于輔助消防涉險人員能夠?qū)崿F(xiàn)逃生自救。

當前的火災報警系統(tǒng)，主要是通過消防探測系統(tǒng)的探測結(jié)果進行報警，消防探測系統(tǒng)與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)消防滅火的相關(guān)措施進行動作，如消防泵啟動、噴淋裝置啟動、通風啟動、排煙啟動等，實現(xiàn)系統(tǒng)自救滅火。輔助系統(tǒng)也僅能夠給涉險人員提供自救指示、照明等輔助。在火災初期，系統(tǒng)自救和輔助將起到關(guān)鍵的作用，但隨著災情的發(fā)展，精確指導外來救援才是降低火災損失、保障生命財產(chǎn)安全的關(guān)鍵。因此，針對火災情況下，通過準確發(fā)送最合適的消防進場線路，第一時間指導消防救援準確到達最佳位置，及時實施消防救援;通過給每一個涉險人員準確發(fā)送最佳逃生路線，有效指導醫(yī)院內(nèi)的相關(guān)人員實施逃生自救;實現(xiàn)這樣的智慧消防系統(tǒng)，將為爭分奪秒的救援工作贏得寶貴的時間。

1.2 智慧消防系統(tǒng)調(diào)研分析

問卷調(diào)研的目的是為了了解醫(yī)務(wù)人員、安保人員、就醫(yī)人員等各種崗位的工作人員，對現(xiàn)有的消防設(shè)施及應用的了解程度，同時收集對智慧消防系統(tǒng)應用可能存在的意義，保證研發(fā)工作的實際意義。問卷以問答形式制定了簡單的問題，并以選擇題方式做簡潔的回答。問題一旨在了解相關(guān)人員的心態(tài);問題二旨在了解相關(guān)人員對現(xiàn)有設(shè)施的掌握和了解的程度;問題三旨在了解相關(guān)人員對現(xiàn)有設(shè)施的應急應用能力;問題四旨在了解相關(guān)人員對開發(fā)的智慧管理系統(tǒng)所具備的消息報警功能存在的意義;問題五旨在了解相關(guān)人員對開發(fā)的智慧管理系統(tǒng)所具備的逃生路線報警功能存在的意義（見圖3）。

問卷總計完成300份，通過問卷調(diào)研發(fā)現(xiàn)（見圖4），大家對消防逃生都極為關(guān)心，但對現(xiàn)有消防設(shè)施及逃生路線都認識不足。在火災發(fā)生時，除了常規(guī)的對外聲光報警外，都希望能夠給個人終端發(fā)送報警消息，能夠更加直接地進行提醒。同時，如果能夠給個人終端發(fā)送準確的逃生路線，將有利于涉險逃生自救。

2? 智慧消防系統(tǒng)設(shè)計

智慧消防系統(tǒng)設(shè)計是在醫(yī)院常規(guī)消防報警系統(tǒng)和消防應急執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加智慧輔助系統(tǒng)，指導外來救援，提高救援效率。系統(tǒng)旨在直觀展示醫(yī)院的平面布置，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置，準確選擇消防車進場路線，引導消防車輛及時準確到達最佳消防設(shè)施位置。實現(xiàn)將火警信息和最佳逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效指導涉險人員逃生自救。

2.1 智慧消防系統(tǒng)框架設(shè)計

智慧消防系統(tǒng)可以作為獨立的消防系統(tǒng)，也可以在原有消防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)。該項目研究以嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)模式，系統(tǒng)本身設(shè)計獨立的信息系統(tǒng)界面，報警信息來源于原有的消防報警系統(tǒng)，通過對報警信息的來源點進行判斷后，啟動執(zhí)行智慧信息選擇和發(fā)送。同時，智慧消防信息系統(tǒng)共享原有消防系統(tǒng)和119火警系統(tǒng)的聯(lián)動，通過系統(tǒng)的設(shè)計和信息的完善，實現(xiàn)在火警情況下，不但能夠和119系統(tǒng)聯(lián)動，還能夠給消防單位發(fā)送圖片信息，提供最佳的進場路線，明確現(xiàn)場消防設(shè)施布置位置等。

嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)不但要跟原有的消防系統(tǒng)形成嵌入模式，還要跟醫(yī)院的掛號系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。在掛號系統(tǒng)中，針對住院就醫(yī)人員，要求在掛號時形成獨立的手機信息數(shù)據(jù)庫;該數(shù)據(jù)庫中及時完善醫(yī)務(wù)人員、消防安保人員等的手機數(shù)據(jù)信息，智慧消防信息系統(tǒng)將自動讀取該數(shù)據(jù)庫，作為火災情況下信息發(fā)送對象，發(fā)送消防逃生路線，指導相關(guān)人員及時逃生自救。

2.2 智慧消防系統(tǒng)功能設(shè)計

智慧消防信息系統(tǒng)的核心功能是路線的智慧選擇功能和信息的終端發(fā)送功能。路線的智慧選擇功能包含了消防車進場路線的選擇和涉險人員逃生路線的選擇。因為嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)是基于原有的消防系統(tǒng)，通常情況下，醫(yī)院智能消防系統(tǒng)都對系統(tǒng)的報警設(shè)施進行定位和編號，因此該項目軟件開發(fā)默認原有消防系統(tǒng)已實現(xiàn)該功能。

消防車進場路線的選擇，根據(jù)消防系統(tǒng)對建筑物煙感報警器的定位和編號，程序形成對應的進場路線圖庫，進場路線圖庫與報警器形成變量對應關(guān)系（見圖5）。假設(shè)設(shè)置1號和2號報警器分別對應兩棟樓，當系統(tǒng)讀取到1號報警，系統(tǒng)自動執(zhí)行對應的第一套進場路線，程序調(diào)取對應的進場路線圖片上帶有進場路線指示，消防設(shè)施布置位置等，發(fā)送給中控室工作站，通過消防系統(tǒng)與119系統(tǒng)聯(lián)動的功能，將進場路線發(fā)送給119系統(tǒng)，準備指導消防車以最快的速度進場，到達最佳位置;同理，當系統(tǒng)讀取2號報警時，實現(xiàn)第二套路線選擇和發(fā)送。

涉險人員逃生路線的選擇，系統(tǒng)主要針對住院就醫(yī)人員，根據(jù)樓層煙感報警器的編號和定位，系統(tǒng)形成獨立的逃生路線圖片信息庫，每一個報警器都對應兩套逃生路線圖，根據(jù)病房和報警器的相對位置進行判斷，發(fā)送對應涉險人員和火災點相背的逃生路線圖，實現(xiàn)發(fā)送給不同的涉險人員，都是最佳的逃生路線，提高逃生自救幾率（見圖6）。系統(tǒng)自動選取一套最佳的逃生路線圖后，調(diào)取手機信息庫，根據(jù)信息標注的病房，給手機發(fā)送火災報警信息和消防逃生路線圖。

信息的終端發(fā)送功能，主要解決將圖片信息發(fā)送給相關(guān)終端設(shè)備問題。系統(tǒng)通過采用STRACH軟件結(jié)合Python軟件的方式，實現(xiàn)將文字信息和圖片信息發(fā)送給對應的終端。但因為圖片信息容量較大等問題，容易造成傳輸受阻和信息傳輸時間長等問題。系統(tǒng)以發(fā)送一條圖片信息鏈接的形式，通過手機點擊鏈接后打開圖片方式，確保涉險人員第一時間接收到報警信息和逃生路線信息，及時實施救援和自救。

2.3 智慧消防系統(tǒng)界面應用設(shè)計

智慧消防系統(tǒng)界面設(shè)計包含了登錄界面和系統(tǒng)應用界面（見圖7、圖8），系統(tǒng)登錄界面是保證系統(tǒng)的獨立性功能，系統(tǒng)應用界面融合了醫(yī)院掛號系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的相關(guān)信息共享及功能融合功能。

系統(tǒng)登錄界面主要設(shè)置的是登錄限制，實現(xiàn)系統(tǒng)的有序管理。系統(tǒng)應用界面包含了聲光報警系統(tǒng)和報警信息系統(tǒng)。當系統(tǒng)接到報警時，聲光報警系統(tǒng)啟動，起到及時提醒作用，同時系統(tǒng)應用界面自動彈出報警信息界面。報警信息界面上包含了報警時間、報警器位置信息、報警內(nèi)容、附近消防設(shè)施布置信息等，信息界面分框分別顯示系統(tǒng)讀取的樓層逃生路線圖和消防車最佳進場路線路。系統(tǒng)除自動發(fā)送相關(guān)信息至對應的終端外，還提供手動輸入終端設(shè)備號，做信息發(fā)送的功能。

3? BIM在智慧消防系統(tǒng)中的應用

BIM技術(shù)作為一項建筑信息模型的新的應用技術(shù)，它具有突出的三維可視化優(yōu)勢。通過BIM技術(shù)建模，能夠直觀而又真實地反映醫(yī)院現(xiàn)場的布置情況，準確展示消防設(shè)施布置情況?；贐IM建模形成的消防進場路線圖和逃生路線圖能夠更加真實、直觀地指導應急救援工作。BIM技術(shù)能夠繼承和傳承模型信息，針對BIM技術(shù)建立的消防設(shè)施模型，可以形成一套消防設(shè)施的運行維護系統(tǒng)，全生命周期地記錄消防設(shè)施相關(guān)信息。

3.1 BIM在智慧消防系統(tǒng)場景布置中的應用

在SCRATCH軟件應用中，程序可以繪制醫(yī)院場景圖示作為背景，也可以調(diào)用場景圖片作為背景，但都是二維模式的圖片，無法直觀地表現(xiàn)相關(guān)信息。通過采用BIM技術(shù)，建立醫(yī)院的三維模型，可以全面真實地反映醫(yī)院的平面布置情況和樓層布置情況（見圖9、圖10）。醫(yī)院外場模型包含：周邊道路情況、消防設(shè)施布置位置、建筑物布置情況等。醫(yī)院樓層模型包含樓層病房布置情況、消防設(shè)施布置情況（如煙感報警器、消防箱、應急指示燈、消防通道門、樓梯）等。

在BIM模型的基礎(chǔ)上，通過對報警信息的判斷，形成消防車輛進場路線圖和消防逃生路線圖，建立完整的圖片信息庫，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇對應的路線圖發(fā)送給設(shè)備終端，對指導消防車進場實施救援，指導涉險人員逃生自救，都能夠更加直觀、更加有效。

3.2 BIM在智慧消防系統(tǒng)設(shè)施運行維護中的應用

BIM技術(shù)在消防系統(tǒng)設(shè)施運行維護中的應用，是利用BIM技術(shù)對設(shè)施模型信息的繼承和傳承功能。在完成醫(yī)院消防設(shè)施整體系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)，可以直觀地查看消防系統(tǒng)的整體布置情況。同時，錄入相關(guān)設(shè)施的基礎(chǔ)信息，如消防報警器、消防水泵等的型號、功能等，便于系統(tǒng)的維護工作落實（見圖11、圖12）。在消防系統(tǒng)運行過程中，如果出現(xiàn)設(shè)施維護和維修等，系統(tǒng)配置了運維信息錄入功能，可以及時地將設(shè)施的運行維護信息錄入保留，避免造成運行維護給系統(tǒng)造成的破壞。該系統(tǒng)對消防設(shè)施的全生命周期內(nèi)的所有信息的繼承起到積極的作用。

4? 結(jié)語

項目以江川社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心為模型，以STRACH軟件為編程工具，利用BIM軟件為建模工具，探究基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)。研究表明，基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，實現(xiàn)直觀展示，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置;通過系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災發(fā)生時，系統(tǒng)能夠準確地選擇消防車進場路線，并及時將救援指導信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及救援系統(tǒng)，引導消防車輛及時準確到達最佳消防設(shè)施位置;通過研發(fā)和配置，實現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的最佳逃生路線及時發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效地指導涉險人員自救。系統(tǒng)對醫(yī)院等類似單位配置智慧消防系統(tǒng)，提高救援效率和自救效果，有積極的指導意義。

參考文獻

[1] 陳文婕.醫(yī)院慧云智能化管理系統(tǒng)構(gòu)架及功能設(shè)計研究[J].微型電腦應用，2019，35（5）：68-70.

[2] 劉博，陳冠益，馬云龍.基于云服務(wù)的智慧醫(yī)院能源效率管理系統(tǒng)的研究[J].計算機應用與軟件，2017，34（5）：104-109.

[3] 方偉，蘇仲洋.萬達醫(yī)院慧云智能化管理系統(tǒng)研究[J].建筑與文化，2017（11）：22-26.

[4] 紀博雅，戚振強.國內(nèi)BIM技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].科技管理研究，2015（6）：184-190.

[5] 何關(guān)培.施工企業(yè)BIM應用技術(shù)路線分析[J].工程管理學報，2014（2）：1-5.

[6] 李明瑞，李希勝，沈琳.基于BIM的建筑信息集成管理系統(tǒng)概念模型[J].森林工程，2015，31（1）：149-154，161.