物聯網技術在高層建筑消防工作中的應用

劉晨

摘要：在城市建設發展中，加大高層建筑消防監督管理力度，能進一步降低火災事故的發生概率，促進社會經濟和諧穩定發展。物聯網技術作為一種快速發展的新型技術，在建筑火情監測中的應用屬于一項創新性研究成果，尤其是在城市現代化建設發展中，面對要求越來越高的高層建筑防火設計監督要求，合理應用物聯網技術，既能解決建筑內部的消防問題，又可以從基礎上為居民提供優質的服務。因此，在了解高層建筑消防監督管理要求的基礎上，根據近年來高層建筑消防工作面臨的問題，探討了如何利用物聯網技術提高建筑消防監督管理水平，希望對相關工作有所啟發。

關鍵詞：物聯網技術；高層建筑；消防監督；智慧消防系統；火災識別

中圖分類號：D035.36? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）09-0052-03

高層建筑的消防安全工作不僅是保障社會穩定和民生質量的基礎事業，也是當前政府部門和居民關注的焦點。隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，人們在追求經濟效益的同時，根據需求設計出多種功能性建筑物。雖然相關政策規定加大了對項目施工的管控力度和技術標準，但是實際建設管理中依舊存在較多隱患，如果沒有制定安全規范的控制措施，一旦在多種因素影響下出現火災，那么大火可能會持續蔓延，威脅人們的生命安全，也無法控制經濟損失。

物聯網作為一種新興技術手段，近年來從概念到技術方面都迅速發展，并逐漸引起社會各個層面的關注，將該技術應用到高層建筑消防檢測設備中，與自動滅火設備平臺有效連接，能遠程智能控制火災事故和緊急救援。此舉有助于提升消防監督管理工作效率，有效控制項目工程建設的投資成本，盡可能避免消防事故中的人員傷亡和財產損失。

1 將物聯網技術引入高層建筑消防工作的重要性

在設計規劃高層建筑的消防監督系統時，必須充分考慮高層供水的重力干擾問題，保障消防水系統擁有充足的壓力，向每個樓層的消防系統提供水源，而樓層消防系統都可以按照預期設定正常工作。同時，還要保障供水系統不會出現堵塞等問題，這樣既可以預防消防水損害居民財產，又能預防大量消防水堆積阻礙人員的正常疏散[1]。通常情況下，高層建筑消防排水設計的管道直徑和位置必須符合有關規定，以此確保其在出現火災時可以正常使用水源。而應用物聯網消防給水系統可以很好地提高消防給水系統的可靠性和滅火效能。

現如今，物聯網技術已經在我國多個領域中得到了廣泛運用，全面提升了相關領域的工作效率和整體質量，為我國社會經濟建設創造了良好條件。物聯網技術可以收集整理傳感器交互系統的各項信息，運用智能技術處理分析各項信息，為高層建筑的消防監督檢查工作提供有效依據。當前，最常見的檢測系統就是溫度傳感系統，監督人員可以通過實時跟蹤和監督管理各類設備來獲取信息，并提出處理決策，這樣有助于降低相關人員的工作強度，提升高層建筑消防監督檢查的效率[2]。

2 目前高層建筑消防工作面臨的問題

高層建筑具有土地利用率較高的特征，能滿足城市居民的住房需求，但作為目前城市建設發展關注的焦點，高層建筑的消防安全風險越發顯著。在2022年，全國多地高層建筑小區都出現了火災隱患，不僅導致大量居民個人財產和公共財產損失慘重，還造成了人員傷亡。高層建筑火災撲救難度較高、經濟損失嚴重、極容易造成人員傷亡，因此被看作是世界性消防難題。在近幾年技術革新探討中，行業專家基于高層建筑火災防控工作提出了以固為主、固移結合的作戰原則，制定了不同場景下的滅火救援預案，逐漸強化了消防工作人員和居民的建筑防火意識。但目前已有的滅火救援準備工作和作戰措施，依舊無法有效解決這一世界性難題。高層建筑消防工作面臨的具體問題體現在以下幾點：

第一，人員疏散難度較高。高層建筑的使用面積大，內部設施功能多樣，平時通常有大量人員聚集。根據建筑消防監督工作累積的經驗可知，在撲救高層建筑火災時，必須考慮人群的疏散和救助問題，這也是保障火災應急救援效率和質量的關鍵。而高層建筑因內部空間復雜、樓層高、人員多等特點，疏散難度較高。

第二，火災情況較為復雜。為了滿足功能多樣性的基本要求，通常高層建筑的每個分區都具有不同的裝修裝飾風格，其中包含大量可燃物品，火災荷載密度可以達到45～60kg/m2之間，如果發生火災事故，平時又沒有制定有效的防護和應急措施，那么在短時間內就可能形成大面積火災，復雜多變的火勢嚴重影響滅火救援工作的開展。

第三，滅火藥劑補給較難。在高層建筑消防救援中，是否可以及時且不間斷地向現場輸送滅火藥劑，充分滿足滅火所需的流量和壓力，直接影響著實際的火災處理效率和質量[3]。高層建筑的高度較高，滅火藥劑補給較為困難，這也是滅火救援工作中面臨的一大難題。

第四，容易產生災難事件。分析近幾年高層建筑火災案例可知，如果初期火災沒有得到有效控制，那么火勢會持續蔓延和擴大，最終形成災難性的安全事故[4]，帶來巨大的經濟損失甚至人員傷亡。

3 如何在高層建筑消防工作中應用物聯網技術

3.1? 預警系統

為了進一步降低高層建筑消防風險，最有效的方式就是對火災隱患進行預警分析。利用物聯網技術的感煙探頭和感溫探頭，對建筑內部的火災情況進行實時監管，而后向管理人員提供高層建筑物內部環境的相關信息，充分展現物聯網技術在消防監督管理中的應用價值[5]。假設出現了火災隱患，那么管理人員可以根據探頭反饋的數據盡快制定解決方案。因此，國內外學者對高層建筑的火災報警探測進行了多項研究，本文利用量子粒子群算法優化BP神經網絡，對高層建筑火災進行自動報警研究。

首先，數據預處理。要歸一化處理傳感器收集的數據信息，預防信息數值過大而影響最小數值信息的表現結果，以此提升預測的精確度。

其次，確定神經網絡結構。根據問題描述，確定神經網絡的輸入和輸出、隱含層節點數量、激勵函數等基本參數，以此明確神經網絡結構。

再次，優化權值和閾值。利用量子粒子群算法優化神經網絡的權重數值和閾值，將產生的初始權重數值和閾值看作是QPSO算法的輸入內容，通過粒子尋優確定最優的權重數值和閾值，由此輸出給BP神經網絡。

最后，神經網絡預測。BP神經網絡利用QPSO獲取的最優個體對網絡初始權值和閾值進行賦值處理，利用網絡訓練輸出火警的預測數值[6]。

假設BP神經網絡隱含層的節點是i，計算輸入變量neti和輸出變量yi，具體如下所示：

假設BP神經網絡輸出層的節點是k，那么相應的輸入變量netk和輸出變量ok如下所示：

計算分析輸出成節點的誤差，也就是實際數值和預測數值之間的差距，具體公式如下所示：

評估輸出誤差來更新隱含層和輸出層的權重數值和閾值，具體公式如下所示：

在上述公式中，E代表總體誤差，；φ（x）代表隱含層的激勵函數，ψ（x）代表輸出層的激勵函數，θi代表隱含層第k個節點的閾值，ak代表輸出層第k個節點的閾值。

3.2? 完善技術

為了在高層建筑消防監督管理中合理應用物聯網技術，充分展現各項技術理論的應用價值，必須注重完善技術應用模式。一方面，要創建分布式的感知拓撲結構，結合高層建筑監督管理的火災現場情況，全面分析火災現場的地形特征和環境特征，積極創建分布式結構感知網絡系統，充分融合所有信息數據，如果出現安全故障可以自動化解決。另一方面，要運用自動化監測技術，在火災現場救援設備運行過程中，全方位監管設備技術的應用狀況，確保其可以按照預期要求穩定運行。比如，應用以物聯網為核心的自動化監測技術，可以在救援設備上安裝傳感器部件，方便管理人員自動化監測分析設備工作狀態，強化火災現場的監管效果。

3.3? 救援指揮

如何在火災救援時保障現場指揮的科學性和有效性，是目前高層建筑消防監督管理工作探討的主要問題之一。科學開展指揮調度既能減少現場救援時間，又能降低人民群眾生命財產的損失。在這一背景下，科學運用物聯網技術，預先設定消防救援指揮程序，整合處理各部門的數據信息，高效開展現場指揮調度工作，能進一步強化火災救援的效果[7]。為了進一步提升物聯網的應用效果，在消防車輛中安裝射頻識別設備，能將設備的實時信息傳遞給監管平臺，方便調度中心按照設備信息進行有效指導指揮，在這一過程中，也可以將射頻識別設備安裝到其他區域，方便監督管理人員獲取所在區域的數據信息，為規劃線路提供有效依據。

3.4? 火源監管

在高層建筑消防監督管理中，危險源的監管工作會直接影響火災事故的預防效果。由于傳統意義上的火源監管方式缺少規范性和科學性，主要是在建筑內部設備上安裝定位監管系統，管理人員只能了解基本信息，無法快速發現內在的安全隱患，會直接影響高層建筑內部的消防監管效果。在這一背景下，合理運用物聯網技術設定相應程序，及時掌握高層建筑的消防信息，全方位了解高層建筑內部的設備工作狀態，及時發現潛藏的危險源頭。此舉既可以展現物聯網技術的應用價值，又能減輕消防監督管理人員的工作壓力[8]。通過動態化監管建筑內部設備的運行情況，及時發現潛在的危險源頭，提出精細化的監督管理措施，借助物聯網技術中的識別功能和管控功能，整合分析設備的數據變化，而后根據常見的異常狀況提出有效的解決方案，從而降低安全事故的發生概率。

4 結語

綜上所述，物聯網技術作為新時代技術理論革新發展的代表，在高層建筑消防工作中應用，能進一步提升建筑消防的檢查效率和工作質量，減輕相關人員的工作壓力，充分展現現代智能理論的應用價值，幫助管理人員獲取更多有價值的數據信息。因此，要在加強高層建筑消防監督管理和應用技術研究力度的同時，注重結合實踐案例進行整合分析，積極協調管理人員完成消防安全風險調查工作，以此全面推廣物聯網技術理論。

參考文獻：

[1]喬冬麗.物聯網技術在高層建筑消防監督管理中的應用研究[J].中國科技縱橫，2022（2）：126-128.

[2]崔彥超.物聯網技術在高層建筑消防監督管理中的應用研究[J].警戒線，2021（49）：119-120.

[3]鞠洪杰.高層建筑消防監督管理中物聯網技術運用分析[J].工程建設與設計，2022（16）：87-89.

[4]代前軍.物聯網技術在消防監督檢查業務中的應用分析[J].中國科技縱橫，2022（14）：57-59.

[5]郭俊鋒，葉兢侃.BIM技術在建筑消防管理中的應用探索[J].建筑設計與研究，2022，3（2）.

[6]馮樹濤.消防監督檢查業務中物聯網技術的應用[J].大科技，2020（16）：285.

[7]徐洋，閆濤.淺談消防物聯網技術體系[J].世界華商經濟年鑒·城鄉建設，2013（1）：191.

[8]賈雪.基于ZigBee技術的物聯網技術在高層建筑火災救援中的應用探討[J].吉林建筑工程學院學報，2012，29（5）：47-49.

Application of Internet of Things technology in fire protection of high-rise buildings

Liu Chen

（Dalian Municipal Fire and Rescue Brigade， Liaoning Dalian 116000）

Abstract： In the development of urban construction， increasing fire supervision and management of high-rise buildings can further reduce the probability of fire accidents and promote the harmonious and stable development of the social economy. As a rapidly developing new technology， the application of Internet of Things technology to building fire monitoring is an innovative research achievement. Especially in the development of urban modernization， in the face of the increasingly demanding requirements for fire design supervision of high-rise buildings， the rational application of Internet of Things technology can not only solve the fire protection problems inside the building， but also provide residents with high-quality services on a basic basis. Therefore， on the basis of understanding the requirements of fire supervision and management of high-rise buildings， according to the problems faced by fire protection work of high-rise buildings in recent years， the paper discusses how to use the Internet of Things technology to improve the level of fire supervision and management of buildings， hoping to inspire related work.

Keywords： Internet of Things technology; high-rise building; fire supervision; intelligent fire protection system; fire identification