關于數字模型化在建筑消防設施與防火監督中的應用

摘要：在現代城市建設中，建筑消防設施的合理設計和規劃、以及建筑防火監督體系的建立與城市建筑的消防安全性能密切相關。基于此，本文分析了建筑消防設施存在問題與防火監督工作現狀，論述了關于數字模型化在建筑消防設施與防火監督中的應用，以供參考。

關鍵詞：數字模型化;建筑消防設施;防火監督系統

中圖分類號：TU892??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

隨著城市化建設的快速發展，城市中的高層建筑群與大型建筑也逐漸增多，為保證各類建筑的順利進行、保障居民的生命財產安全，建筑消防設施與防火監督系統也逐漸革新升級。根據現代化信息技術和消防安全的信息匯總，我們在城市建筑消防設施與防火監督中應用數字模型，從而對傳統的消防安全管理業務進行重新梳理，并且合理有效地分配各項任務，以構建不同建筑群體的信息資源流通共享的數字化消防系統，鞏固城市建筑消防和防火監督系統的地位。

1 建筑消防設施存在問題與防火監督工作現狀分析

在現有的管理技術支持下，我國的消防監督管理工作落實程度相對較高，無論是消防救援工作的推進還是消防安全預防管理工作的執行，都嚴格按照相關的消防監督管理工作要求進行執行。但是隨著社會生產力水平的提升，傳統的監督管理工作方式已經不能適應當前的社會發展實際要求，這就導致了消防安全管理工作推進難度相對較大。為此作為相關的研究人員針對數字模型化的發展特點，將數字模型化與消防監督管理工作充分的結合在一起，通過信息化、智能化、高效化的技術手段創新，實現了消防監督管理工作的技術優化，一方面推動了消防監督管理工作的落實，另一方面減少了消防安全隱患的產生，提升了消防救援管理質量。

1.1 建筑消防設施工藝導致的設計及存放不合理

在傳統的建筑消防安全工作運行過程中，由于建筑消防設施工藝設計或存放的不合理性，嚴重影響了后期消防建筑設施和防火監督系統運行的效果。一方面，由于警報器或報警系統在施工時所采用的施工工藝過于簡單，施工單位對建筑消防設施的建造質量過差，導致火災等緊急情況發生時，自動報警器不能及時有效地向外界發出警報或呼救，延誤了撲滅火災的最佳時期，使得災情蔓延、居民的生命安全受到威脅。另一方面，建筑施工單位在建造整體建筑物時，未能將緊急情況的強制停止運作系統合理的規劃，導致在災情發生時，相關緊急通道的照明系統不能及時啟動，而像電梯這類需要強制關閉的系統仍在運行，更容易發生火災，災情之外的傷亡損失，使局面更加不可控制。

1.2 相關管理人員意識薄弱，對建筑消防設施管理維護不到位

在現代城市建筑中，高層建筑與大型建筑的日益增多也使得消防安全工作系統的應用更加廣泛，在項目施工單位進行建筑工程消防及防火工作系統設計時，一定會啟用緊急消防系統配備自動報警器、手動報警器、緊急逃生通道、自動噴水系統等。而這些建筑消防設施都是由相關管理人員對其進行日常維護，如此便會出現諸多問題。由于建筑消防設施的管理人員防范意識薄弱，理所當然的認為災情距離我們十分遙遠，疏忽對高層建筑中建筑消防設施的日常維護，使得消防設施發生故障，導致某些消防設施在災情需要使用時，不能夠有效的發揮出自身的作用。如手動警報器年久失修，并未及時更換，一旦遇到自動報警器無法工作時，手動報警器也無法發揮它的作用，這勢必會使火災災情迅速擴大、并無法得到外界的及時救援，造成大面積的人員傷亡。

1.3 防火監督系統及消防安全體制不完善

現代城市建筑中的防火監督系統和災情相關的指導工作往往由物業公司進行承擔，但由于物業公司的人員崗位流動性較強，相關管理人員不能及時發現和整改存在的火災隱患，對已發現的火災隱患上報后得不到物業服務企業的重視。此外，物業公司的消防負責部門針對同一個建筑沒有一套完整且合理的防火監督機制，導致在火災災情發生時，相關指導人員任務分配混亂、災情安頓工作不到位，后續的消防系統設施不能及時配備，災情發生的源頭及事故分析總結不到位。一方面，這種不完善的消防安全體制會極大程度上的阻礙火災現場指導撤離工作的進行，另一方面，后續工作例如安全隱患排查、火災源頭處理的不到位更會影響居民的正常生活。

2 數字模型化在建筑消防設施與防火監督中的應用

隨著我國社會主義現代化發展速度的不斷加快，數字模型化也已經逐漸的滲透到了我們日常生產生活的方方面面，為了有效提升我國消防監督管理工作水平，全面提升數字模型化在消防監督管理工作中的應用，推動我國消防監督管理工作的有效落實。在對消防設施的基礎檢查工作推進、建筑消防設施監督管理、消防基礎設備日常維護以及系統管理工作全面推進等幾個方面，作為消防監督管理工作人員要充分的認識到自身工作的使命，在實際的監督管理工作推進的過程中，通過以下方面對自身的工作情況進行梳理，以適應當前的消防監督管理工作要求。

2.1 建筑消防系統中數學模型化的應用

針對于傳統建筑消防與防火監督系統管理存在的問題，我們都可以利用當今大數據時代下的信息數據和物聯網所構成的數字模型化建筑消防系統有效的規避這些問題所帶來的安全風險。數字模型化是通過互聯網信息數據的整合匯總對實際消防安全問題進行模型構建和分析，考慮消防安全隱患問題出現的各種因素，對實際消防安全和防火監督工作作出細化指導。例如，在城市消防系統設計過程中可采用BIM三維建筑信息模型，建筑設計師可以通過BIM數字模型對城市建筑的不同方案進行直觀的對比，設計優化消防通道、防火區、樓梯間等建筑內部構建的位置分配。BIM技術是將建筑工程施工過程中的各項基礎信息數據收集起來，其中包括建筑物零構件、建筑材料尺寸、建筑材料燃燒性能、發熱量、產煙量等等，并將建設施工單位、消防設計單位、建設監理單位等多方單位共建一個員共享平臺，將所有數據置于三維的建筑模型系統中作為數字化建筑中的虛擬建筑構件表達現實中建筑物的構件。且在此過程中，每個構件都有相應的尺寸與信息內容，將建筑信息模型直接轉換為火災模型，清楚地顯示出在整體建筑物的各個區域不同材料的使用情況，并注明其屬性。這樣既能夠在BIM三維建筑信息模型中觀察分析得出火災災情發生的主導因素，構建更完善的建筑消防系統，同時也節省了重新利用軟件建立數學模型的時間，更加精準地、迅速地構建完善的城市化建筑消防系統。

與傳統CAD繪圖相比，BIM模型是一種高度可視化的工具，因此在火災發生后，與傳統的人員組織疏散消防工作相比，BIM技術能夠根據不同建筑的自身特點構建、規劃出最佳的逃生途徑，并可以根據其模型建構判斷出火災源頭和火勢最大的區域，這對后續消防工作人員對建筑樓道內的滅火消防安全工作提供了便捷。此外，由BIM技術所構建的城市建筑物消防材料數據庫能夠準確地為城市化消防工作提供數據，將每一次災情發生的源頭與安全隱患問題清楚地記錄在數據庫內，可以有效地規避城市火災危險的發生。

2.2 基于不同數學模型應用，構建完善的防火監督系統

城市化的飛速發展使得現代化消防技術成為重中之重。2017年，公安消防部門發布《消防信息化“十三五”總體規劃》，旨在要求城市建筑消防工作相關人員要合理運用物聯網、云計算、大數據、移動互聯網等新興信息多媒體技術，加快推進“智慧消防”建設，全面促進信息化與消防業務工作的深度融合，為全面構建安全、穩定、統一的社會建筑消防安全系統。大數據時代的到來，促使我們由傳統的城市建筑消防安全管理系統轉化為基于大數據而構成的數字化模型消防安全系統，通過BIM三維數字化模型技術的應用進行火災模型構建，進而分析其形成原因及制定消防安全系統中的預防措施。以城市化建筑群易發生的易燃易爆物品引發的固體火災為例，設可燃物的燃燒面積為S（單位：m2），單位面積可燃物的燃燒速率為mf（單位：kg/m2·s），那么固體燃燒速率為Mc=mfS，所以可以得出熱量的釋放速率為Q=Mc·Hc，上式中Hc為燃燒熱（單位：J/kg），進而得出總的熱輻射能量為F=Qf，其中f為輻射系數，可取f=0.25。此時設熱輻射球體的表面積為A（單位：m2），目標距離火焰的距離為r（單位：m），得出輻射強度公式q（r）=F/A=Qf/4πr2=fMcHc/4πr2=fmfSHc/4πr2，而分析得出火源的擴散速度和火是災情的蔓延形勢，從而能夠利用該模型對被火災困住的居民展開消防救援，在安全、合理的距離進行施救，已提高火災發生后救援工作開展的效率。同時利用更多BIM數字模型構造火災災情具體問題的模擬情況，例如消防設施的合理設置與消防效果的具體關系，可以根據此類數據化模型對建筑消防設施進行逐一排查，根據數據所顯示的對消防效果影響最大的因素進行合理調整。再如根據可燃物燃燒速率得出可燃物，剩余質量與燃燒時間來推算出火災發生后的最佳救援時間，這些都是bim 3維數字化模型技術，在火災實際應用中所產生的巨大優勢，它能夠將火災發生的環境因素、人為因素按照數學模型構造解析的方式，充分考慮在內，能夠使得消防安全工作和火災救援工作科學合理化的進行。

2.3 在數字模型化建筑消防下防火監督系統的革新

首先，要對建筑所用消防器材、建筑零件材料、相關工作人員狀態進行智能定位監測、合理跟蹤管理，將所有有關建筑消防安全系統的信息材料上傳至物聯網中，在“云端”進行匯總分析，得出建筑材料屬性、消防器材是否可靠等，進行構建廣泛而又龐大的城市建筑BIM數據庫，為建筑消防安全工作與防火監督工作提供信息技術上的支持。其次，物業相關部門要肩負起自身的職責，定期對消防部門管理工作人員進行有關于防火監督、建筑內部消防設施的定期檢查更換等專業技能的培訓，并且通過上傳至云端的建筑材料和建筑群體的屬性，通過歷史災情的時空分布數據與季節、天氣、建筑人口分布情況等相關因素多維度的回歸分析，挖掘規律，預測趨勢，由政府相關機構、消防部門、物業管理公司多方全面實時監測，達到有效預防火災的目的。最后，相關部門需要對消防安全系統進行革新，制定一套完備的建筑防火監督系統和有效的消防安全工作機制，例如在火災發生時由多方同時監測到這一情況，三坊街需要按照緊急預案指示行動，救災救援活動有序進行，災情安頓工作要做好，在建筑群體內大火被撲滅、火災結束后，也要由專業人員來到災情現場，通過BIM技術對此次災情進行分析整理，在政府部門、消防部門、物業公司管理部門留下存檔，以便于今后城市建筑消防安全管理工作順利進行。

以上便是在數字模型化構建下，城市建筑消防系統和防火監督系統的改革機制，這是屬于當今大數據時代下消防安全工作的一項變革，能夠為當今時代背景下的城市建筑群體火災預防工作、消防救援工作等提供便捷，更稱得上是當今消防安全工作的科學特色指南。

3 構建數字模型化系統在現代消防工作中的現實意義

在當今這個互聯網+和信息數據的時代背景下，城市化建設的建筑群體消防安全工作和防火監督系統構建也需要采用數字模型化的工作模式，這同時也表明了在未來的城市規劃中，由信息數據所引領的數字模型化消防安全工作已占主導地位，它能將信息數據更有優勢地呈現在現代消防工作中，對城市的發展具有重大意義。

一方面，這種數字模型化防火監督系統能夠實時監測不同建筑群體之間的微小的變化，通過材料屬性、資源配置等多方面的監督機制有效地保證了居民生命財產安全，維持社會穩定和諧發展。另一方面，當發生火災災情時，數字模型化系統能夠依照消防安全體制給出科學合理化的救援建議，使得多方同時有序地進行救援工作，尤其是在新冠疫情發生時期更需要這種完整的城市消防安全工作體制來指導人們有效防范疫情的同時注意防范火災災情的發生。總而言之，城市數字模型化消防安全工作系統能夠實現預防火災為主，消防滅火工作為輔的目的，與政府及消防部門共同構建安全的居住環境，讓人們在城市中的生活更加幸福和諧。

4 結語

綜上所述，在大數據時代，我們需要利用數字模型化系統對城市建筑群體消防設施信息、建筑材料等構成龐大的云端數據庫，并進行多方實時監測防范。一旦發生火災，根據信息技術監測和科學指導進行有效救援，在災情結束后，將此次的經驗教訓上傳至數據庫中，以備今后的消防救援工作的開展。大數據時代下的科學合理化的消防安全工作，相關部門要負起自身的責任，努力做好本職工作，為廣大人民構建一個安全、幸福、和諧穩定的居住環境做出貢獻，從而維護社會的和諧穩定，長期發展。

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收稿日期：2021-06-22

作者簡介：楊巍巍（1983—），男，浙江臨海人，研究生，工程師，研究方向：防火監督。

About the Application of Digital Modeling in Building Fire Protection Facilities and Fire Protection Supervision

YANG Weiwei

（Zhejiang Fire Rescue Corps Taizhou Wenling Fire Rescue Brigade， Taizhou Zhejiang 317500）

Abstract： In modern urban construction， the reasonable design and planning of building fire-fighting facilities and the establishment of building fire prevention supervision system are closely related to the fire safety performance of urban buildings. Based on this， this paper analyzes the existing problems of building fire-fighting facilities and the current situation of fire prevention supervision， and discusses the application of digital modeling in building fire-fighting facilities and fire prevention supervision， for reference.

Keywords： Digital modeling; Building fire fighting facilities; Fire prevention supervision system