中國古建筑智能防火工作研究

一、我國古建筑火災成因與具體特征

（一）建筑材料耐火等級低，預防相對困難

具體說來，我國大多數古建筑基本上都是木質結構，這類材料不僅火災荷載大而且耐火等級非常低。例如，很多亭子或屋檐等喜歡采用杉木、松木或柏木這些比較耐風吹雨打的木材，但是任何木質材料經過幾百年甚至幾千年的歷史變遷，其本質材料不僅變得非常干燥疏松而且在自然風化的作用下極易形成干裂。

例如，我們在旅游觀賞時經常會見到由橫梁和立柱作為基本構成的“間”字架構建筑，這種架構雖然具有非常好的通風條件且屋頂結構工整嚴密，具有較好的欣賞價值。然而，一旦失火，屋內的梁柱就會讓火勢迅速擴散和蔓延，在短時間內大量的煙氣和熱量聚集其中，而這些古建筑因為結構的問題不易消散熱度，最終致使其轟然倒塌，著實讓人感到惋惜。

（二）位置過于偏僻，建筑相連緊密

在我國古代時期，因為受到政治因素、文化因素以及宗教因素的深入影響，很多古建筑喜歡建于綿延起伏的群山之中或雄偉壯麗的山巔，例如我們比較熟悉的湖北襄陽武當山道教道觀以及山西省忻州市五臺縣境內的五臺山佛教寺廟等，都屬于這種建筑。這些古建筑所處的地理位置極其獨特，或山路異常狹隘崎嶇或跋涉困難，一旦發生火災，消防員和消防車根本不能在第一時間就趕到現場進行滅火，再加上寺廟或道觀中的僧侶道人不具備比較完善的滅火技能，而且周邊的消防設施設備也不夠完善，甚至有時候遠離消防水源，致使消防員不能迅速滅火。

例如，我們還能見到以群落組合形式出現的古建筑，這種建筑的院落與廊道所采用的建造方式使得建筑與建筑之間進行上下套疊或前后有效相接，雖然極具美感且形式獨特，但是防火間距非常狹小且缺乏安全空間。這種格局的建筑物，缺失有效的防火分隔與消防通道，假如發生火災，必然會在很短時間內引發強烈的連鎖反應，促使火勢不斷擴大。

（三）管理不得當，火災誘因相當復雜

我們早已進入現代文明社會，基本的用電設施幾乎每人都能充分享受到。但是，調查發現引發古建筑發生火災現象，超過半數以上的屬于人為用火用電不慎造成的。具體說來，人為放火玩火、用火不慎以及進行違章生產作業等，都屬于人為因素。普遍存在的有宗教用火不慎和生活用火不慎這兩種現象。

例如，冬日比較寒冷且古建筑內并沒有一些現代化取暖設施，因此某些人會使用火樓進行采暖，同時還喜歡用明火炊煮等。而夏日天氣燥熱蚊蟲紛飛，人們為了驅蚊使用滅火蚊香，還有人喜歡隨地亂扔煙頭等。這些現象，都極易引發火災。同時，在某些大型道觀和寺廟中，每到初一十五，必然會有大規模的信眾進行明火燃香行為，而且香客在禮拜過程中還喜歡使用諸如鞭炮等易爆物品，稍有不慎，就極易引發大火。

二、中國古建筑智能防火研究策略

因為獨特的客觀建筑特征，我國古建筑不僅沒有較高的耐火等級而且火災防范比較困難等，加大了引發火災的可能性。當下，將人工智能技術與交互技術充分融入消防安全中，在此基礎上構建比較完善的防火體系已成為社會主流。在古建筑智能防火中，充分應用比較先進的前沿科學技術，在復雜的古建筑環境內，讓更多的消防設備充分發揮自控制、自感知以及自適應等手段，將火災風險最大可能地降到最低。

（一）在古建筑中合理應用科學風險評估技術

相關技術人員可以對計算機模擬軟件進行充分運用，在此基礎上建立出有關古建筑的火災模型，然后對古建筑火災情況進行非穩態方式模擬，在進行模擬時要充分考慮到建筑在發生火災時的相關溫度變化、引起運動變化以及火勢發展情況等，對當前火災風險評估技術采用精確定量分析法進行科學分析。

例如，按照不同古建筑空間特征構建相應模型，然后選用諸如有限元法等不同數值方法與離散格式進行計算，以此確保全面分析古建筑的火災情形。以模擬數學評估法為主對古建筑火災進行分析，還要建立比較合理的消防管線建筑信息模型與古建筑消防設施模型等，以此對火災危險程度進行正確評估。同時，在具體應用過程中還要將模糊綜合評估方法作為主要輔助手段，在制定消防安全檢查表時要充分依據城市劃分原則與指標選取原則。此外，還要根據實際狀況評估古建筑火災起火的危害性。在制定完妥善的方案之后，要將所總結出的評估手段完全會納入檔并及時向消防部門上傳，按照分析結果，消防部門會對所負責的區域內部建筑進行合理分級，根據不同的消防級別給予相對應的整改措施，將火災發生控制在根源。

（二）逐步健全火災自動探測技術

我國古建筑采用木質裝配形式的居多，這種建筑往往對于榫卯結構運用非常充分，不僅空間高大而且內部結構非常復雜，如果在古建筑外觀布置消防電纜線極易破壞建筑的整體美感。基于此，對古建筑的火災探測與報警功能可選用當今比較流行的無線傳感器網絡，首先可以將數量不等的無線通信節點設置在建筑周圍，然后將不同類型的傳感器監測依據部位特征妥善安置，以此對區域內比較敏感的參數信號進行有效監測。

例如，在某些廟堂的大殿內可以將紅外參數信號的傳感器設置在其中，將對光強度信號進行充分測量的傳感器放置在藏書閣內。這樣，通過自組織形式，節點群就形成了比較完整的無線通信網絡，在sink 節點上接收到區域內的監測數據，然后在充分借助衛星與互聯網絡利用sink 鏈路將所得到的數據向控制處理中心上傳。如果古建筑內已經安裝了有線火災自動報警系統，那么報警系統的子系統在無線傳感器網絡兼容后可將普通探測作用發揮得更好。

（三）簡易阻燃處理

我們雖然不能對古建筑的格局進行隨意改變，但是完全可以對古建筑的自身環境進行良好改善，以此達到簡易阻燃處理的目的。

例如，可以時時留意古建筑內部某些極易燃燒的裝飾物品材料，針對這些材料的具體性能采用科學合理的防火處理與必要的阻燃措施。例如，可以通過防火油漆或防火材料等進行比較簡易的處理。還可以將古建筑內的房間通過不可燃材料進行有效隔開，并對古建筑內的紡織品利用阻燃劑進行有效的防火處理，同時在保持懸掛物色澤與質地的基礎上進行阻燃處理等。如果我們采用防火門和防火墻技術，就可以將較大規模的文物古建筑合理分隔成多個數量的防火分區。這樣不僅可以將火災負載降到最低，而且相應將古建筑的耐火等級有效提升，可以從源頭上有力遏制火災的發生。

（四）用電用火改造

在文物古建筑中，電器而產生火災的比例將近50% 左右，因此有必要對此方面進行逐步規范并將其納入重點范圍。在整個建筑界，很多文物古建筑擁有非常特殊的地位而且屬于分級分管，因此我們可以與宗教部門和城建部門等相互協調，籌措更多利于改造的整改資金對古建筑內的電氣線路敷設進一步規范。

（五）不斷完善自動滅火裝置系統

氣體滅火系統、細水霧滅火系統以及自動噴水滅火系統等是我國當前比較常見的火災自動滅火系統。自動噴水滅火系統與氣體滅火系統并不適用于對古建筑的滅火工作，因為這兩種滅火系統容易對古建筑內的文物造成一定程度的損壞，因此要在古建筑內推廣細水霧滅火系統。同時，在采集相關設備信息時可充分利用物聯網技術，對壓力與水量狀態做到充分監控并對其進行妥善維修，以此確保在火災發生時依然處于正常工作狀態。