淺談未來消防設施發展變革的方向

作者簡介：

張曉君（1982- ），女，漢族，山東濰坊人，本科，高級工程師，研究方向：建筑設計、工程消防。

摘要：本文針對傳統消防系統的布設復雜、美觀性不足等局限性問題，結合目前消防設施的研究現狀，提出了消防設施的發展方向，即由傳統向無線化、智能化、隱蔽化、功能綜合化、美觀化和藝術化的方向發展。設想在智慧消防和未來技術變革發展的基礎上，通過采用先進的控制平臺和探測、滅火設備，使整個消防系統從控制端到設備端都得到優化，建筑整體消防系統會更可靠、高效。同時，在保證消防安全水平的前提下，達到便捷、美觀的效果。

關鍵詞：變革；消防安全；消防系統；消防設施

引言

隨著我國城市化水平的不斷提高，智慧城市發展迅猛。在智慧城市建設和社會發展的條件下，智慧消防也快速發展，上海、湖北、山東等地相繼出臺了消防物聯網系統相關標準規范。馬鑫[1]借助物聯網技術對消防數據進行監測，使火災溫度場等數據可視化，以便于開展疏散及救援工作。赫永恒、朱國慶等[2]基于三維GIS技術搭建消防物聯網平臺，借助消防大數據開展對消防作戰計劃的預測推演。相關學者也對智能消防裝備開展了一系列研究，如D.Garrity，S.Yusuf、John-Olof等研究的救援人員穿戴裝備可提高救援工作的效率，并提升救援人員自身安全性[3-4]。但我國目前消防智慧化建設與發展水平仍較低，消防設施和產品的設計一直停留在以功能為主的基本層面，同時消防設備用房面積過大，消防管線和消防探測終端密布，在消防設施美觀化、藝術化等方面缺乏深入研究和創新。本文以現代建筑消防產品存在的潛在弊端為切入點，結合其發展的智慧化水平以及人們對于建筑美觀的需求，指出消防設施的發展方向，意在引起業內對未來消防變革方向的關注與討論。

一、消防設施無線化發展

傳統消防設施布線量大，無疑增加了建筑工程量和施工難度，尤其在既有建筑改造利用過程中，為提升建筑消防安全水平，需要改造或增設消防系統時，系統的管線布置會給改造帶來極大的難度且增加成本。同時，電氣線路的老化和短路等因素也會增加建筑火災風險。無線消防系統則可以改善上述傳統消防系統存在的問題，目前已有部分消防設施利用無線通訊技術實現了信號傳輸和控制的無線化。

（一）無線煙感報警系統

在火情發生時，無線煙感通過感知火源燃燒產生的煙霧，以無線的方式把報警信號傳送到監控平臺，管理人員及時收到火警信號，進而立刻采取相應措施組織人員疏散。無線煙感報警系統與傳統系統相比，無需考慮線路布置問題，減少因消防介入或改造使建筑施工成本及難度的提升，從而提高建筑的施工效率。例如武漢雷神山醫院工程交付時間遠遠少于傳統火災報警系統的安裝調試時間，在經過綜合考慮后，決定在原有消防系統基礎上新增一套無線煙感系統，補充病房區煙感定位，極大地縮短了工期，提高了施工效率[5]。

（二）無線消防炮控制系統

目前無線消防炮主要采用現場總線通信，具有成本低、近距離傳輸可靠、效率高、系統較為簡單等優勢。然而易受到實際線路長度以及建筑內部復雜環境等因素的限制，更適用于小型建筑和滅火條件較為理想的場所。而無線射頻通信的信息傳送可不受線路影響，在發生火災時，可及時順利地將火場信息傳輸到控制中心。國內學者利用433MHz無線射頻通信技術解決了大范圍內無線通信數據丟失和信號延遲等問題[6]，未來可將其廣泛應用在消防改造建筑中。

二、消防設施智能化發展

當前我國消防設施設備智能化還未得到廣泛普及，消防系統向智能化、網絡化方向發展是必然趨勢。消防的智能化和智慧化發展有利于替代傳統被動的報警、接警、滅火救援和管理模式，實現網絡化管理、自動化報警、智能化接警、無人化滅火，有效提升滅火救援的效率和消防安全水平。

（一）智能消防系統與智慧城市資源整合

“智能消防”整個系統底層邏輯可分為感知、網絡和應用三個層面，基于消防物聯網構建而成，如圖1所示。城市智能消防系統的核心為城市消防控制中心，通過控制中心實現對各類設施應用層的實時監控，并與智慧城市實時通訊，實現與智慧城市中的“智能交通”“智能電力”“智能水務”“智能醫療”等模塊的互聯互通和協調合作，最大程度提高消防安全水平、減少火災中的人、財、物損失。例如智能水務系統與智能消防系統協作，可在節約用水前提下保證消防用水量和消防水源的可靠性；智能交通系統與智能消防系統協作，可通過實時交通流量監測和預測實現消防救援路線優化至最短路徑或最優路徑，保障消防人員第一時間到達；智能電力系統與智能消防系統協作，可確保火災條件下普通電力切斷與消防供電保障；智能醫療系統與智能消防系統協作，使傷員第一時間得到救治。

（二）智能消防機器人

高危環境火災通常對消防員的生命安全造成威脅，智能消防機器人的設計和研發對于提升滅火救援效果和保障救援人員安全具有重大意義。智能消防機器人可代替消防員進入能見度低甚至有毒、缺氧、高溫易爆等高危場所，在火源位置研判、滅火救援等方面開展數據采集、處理和反饋。而救援人員則可以依據其在火場采集并反饋的內容，對火場情況開展精準高效地分析和決策。如基于STM32的智能消防機器人[7]，可識別道路環境，優化避障功能，準確找到火源并熄滅。

三、消防設施功能綜合化發展

目前，建筑內的消防設施自成系統、獨立設置，既占用空間又影響美觀，同時由于使用率較低加之缺乏重視，消防設施完好率不理想。設想利用建筑內現有設施與消防設施融合設計，既節約建設成本又能夠合理利用建筑空間，實現建筑美觀化及資源的合理利用。隨著消防技術的不斷發展，在探測設備、應急照明以及防滅火設施等方面已存在消防設施與其他設施功能組合設計的應用場景，這些技術的應用能夠為未來消防設施功能整合綜合化發展提供思路。

（一）探測設備整合

隨著圖像識別技術與智能算法的發展，國內某科研單位研發了利用建筑內現有的視頻監控平臺搭載圖像識別分析軟件，在控制室內通過實時抓取視頻監控系統中的日常監控視頻就能準確識別火災[8]。目前應用領域涵蓋古建筑、煙草倉庫、地鐵隧道及大型公共建筑等場所，對于歷史風貌建筑、古建筑以及高大空間等場所設置傳統火災報警系統有困難的建筑十分必要。未來基于現有視頻監控平臺的圖像火災探測系統發展的方向將是不斷從拓展大數據預測的廣度和深度出發，不斷豐富基礎數據和提升計算能力。從單一火災風險預測，拓展到對多個指標的預測，涉及對多維度火災發生風險和人民財產損失的綜合研判。

（二）防火滅火設施整合

煤化工等企業因工藝通常采用水噴淋降塵，設想消防水噴淋或水噴霧等滅火系統可與工藝噴淋整合設置，既可以節約水資源，又能夠減少管線和設施設備的布置。同樣，日常運行需要水噴淋的場所均可考慮與消防設施整合設置。另外，目前大部分建筑已將消防水箱和生產生活水箱聯合設置，當然這種方式必須采取消防用水不做他用的技術措施。此外，地下汽車庫、交通隧道等場所排煙設施與通風系統的合用，也大大減少了建設成本。在未來，隨著建筑行業美觀化、智能化的發展，通過多功能整合設置來減少管線布置的需求將越來越明顯。

四、消防設施美觀化和藝術化發展

建筑內設置的傳統消防設施繁雜，往往與建筑的整體裝修風格匹配度差，大大削減了建筑的美觀性。相關新產品、新材料以及設施微型化的發展，將打破傳統消防設施理念，引入更具有觀賞性的滅火和設計方法，為今后滅火設施的發展提供思路。

（一）新型滅火器

常規滅火器可以起到高效、快速撲救初期火災的作用，但為滿足其功能和滅火劑容量要求，滅火器的設計很難具備美觀性，在某些特定場所配置普通滅火器便略顯突兀。目前，韓國發明了一種簡單易用的滅火產品——滅火器花瓶，如圖2所示，該花瓶采用雙層壁結構，中間獨立空間可盛水插花，雙層壁夾層內填充碳酸鉀，是探索美觀性與實用性相結合的典型消防產品之一。

該思路與目前消防設施醒目設置、通用與標準化的要求尚存在較大理念上的差異，其實現與普及有待整個社會傳統觀念變革以及具體技術、安全性的進一步完善。但隨著社會科技的發展和思維方式的轉變，在滿足使用功能的前提下，相關滅火設施均有可能實現外觀多樣化和美觀化，甚至逐漸成為建筑美的一部分，作為藝術品供人們觀賞。

（二）新型滅火材料

西安某材料公司研發了一種滅火材料，該種滅火材料在遇環境溫度達到材料分解溫度時，釋放包含N2、CO2以及其他可漂浮微粒在內的滅火劑，通過物理和化學手段及時快速地起到滅火作用，具備無需復雜布線、安裝簡潔、后期無需維護等優勢。

德國某公司發明了一種可以快速滅火的新型消防材料，該種滅火材料主要以SiO2為主要成分，突破了傳統滅火材料的局限性，在國外得到了廣泛應用，如保護建筑、電力、儲能設備以及鋰電池運輸等行業。該種材料在發生火災時可自動脫落覆蓋起火點，起到隔氧窒息的作用。利用該類新材料滅火，既減少了傳統設備設施布線的復雜性，又不會造成大面積環境污染和經濟損失。

（三）定制式消防設計理念

古建筑、歷史風貌建筑通常缺少消防設施，該類建筑火災事故時有發生。同時，大型美術館、展覽館等現代博覽建筑對建筑設計藝術性的需求也給消防設計的藝術性提出了更高要求。可以采用定制化消防設計理念結合性能化消防設計方式，綜合研判和分析建筑的安全性，為有特殊需求的建筑提供定制化的消防服務，在不破壞建筑整體消防安全水平基礎上，讓消防設計更加靈活適用，滿足建筑的美觀性和藝術性需求。

結語

綜上所述，筆者從建筑美學角度需求出發，結合目前智慧消防、火災報警探測和滅火設備等消防設施發展現狀，闡述了未來消防設施在新技術、新產品引領下的新發展方向。目前傳統消防設施還停留在規模化、機械化狀態，在兼顧隱蔽化、美觀化方面表現欠佳。隨著建筑智能化的發展，消防設施和消防產品必將迎來重大變革，如何讓消防設施從外觀單調、功能單一的專用設備逐步發展為兼具智能化、無線化、藝術化的綜合性設備是消防系統發展變革的一個重要方向。

參考文獻

[1]馬鑫，黃全義，劉全義，等.基于物聯網的建筑火災動態監測方法[J].清華大學學報（自然科學版），2012，52（11）：1584-1590.

[2]赫永恒，朱國慶，張國維.三維 GIS 智慧消防可視化平臺設計與實現[J].消防科學與技術，2018，37（10）：1390-1393.

[3]NILSSON J O，GUPTA A K，HANDEL P. Foot-mounted Inertial Navigation Made Easy[C]. 2014–2014 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation，2014（10）： 24–29.

[4]SHADBAHR E，AMINNEJAD B，LORK A. Determining Post-fire Residual Compressive Strength of Reinforced Concrete Shear Walls Using the BAT Algorithm[J]. Structures， 2021，32（03）： 651–661.

[5]方坤，李小軍，孫照付.智慧消防之無線煙感報警系統在雷神山醫院的應用[J].智能建筑，2020（10）：78-80.

[6]楊啟堯，葛泉波.物聯網技術在智能無線消防系統中的應用[J].消防科學與技術，2014，33（05）：552-555.

[7]胡樹坤，劉小虎.基于STM32的智能滅火機器人設計[J].新余學院學報，2017，22（05）.

[8]李國生.“火眼金睛”識別早期火災[J].中國消防，2019（06）：65-67.