高層建筑消防隱患與防火監(jiān)督工作研究

季蓉蓉

（蘇州市消防救援支隊，江蘇 蘇州 215000）

1 引言

在全社會消防安全重要性提升、 消防安全形勢漸趨復雜化背景下，高層建筑消防安全成為關系民生的熱點問題。 有學者基于韌性城市理論定義消防安全韌性， 主要以火災情境下的應急反應、協(xié)調與恢復能力為評價對象，致力于構建一種應對火災事故的低風險、柔性化消防安全機制，實現(xiàn)城市災后自我調整與狀態(tài)恢復目標[1]。 有學者引入Zigbee 技術建立無線傳感器網絡系統(tǒng)， 將其應用于樓宇消防安全系統(tǒng)以支持遠距離傳輸，但仍缺乏語音播報功能，難以適應環(huán)境信息提供火災報警提示[2]。 基于上述研究成果，亟須引入一種適應高層建筑消防安全系統(tǒng)部署特征、 滿足消防隱患整治需求的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)設計方案， 以彌補現(xiàn)有高層建筑防火監(jiān)督力度薄弱的缺陷，為智慧消防領域技術升級提供示范經驗。

2 消防安全評估與分析

2.1 建立消防安全韌性評估模型

2.1.1 選擇評估指標

通過梳理現(xiàn)有研究成果，分別從抗擾性、冗余性、智能性、迅速性4 個層面利用R1~R4指標描述高層建筑的消防安全韌性特征，其中，R1為魯棒性、R2為冗余性、R3為智慧性、R4為效率性， 采用層次分析法收集高層建筑消防安全韌性評估指標，并針對各因素層指標賦予具體韌性特征，便于后續(xù)確認消防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍及其重點監(jiān)控對象。 評估指標體系如表1 所示[3]。

表1 消防安全韌性評估指標體系

2.1.2 消防安全韌性評估

基于韌性特征方程評估高層建筑的消防安全特性， 將m個韌性特征指標匯總建立以下評估方程：

式中，Re為消防安全韌性的總權重；Rm為第m 個韌性指標的權重。 在評估流程設計上，首先利用1~10 專家打分法計算目標層4 個二級指標B1~B4的權重值，將專家評分結果整合計算出平均值wb，經歸一化處理使各二級指標權重值之和等于1；隨后分別計算出因素層各三級指標的權重， 根據(jù)各韌性特征在4 個二級指標中的數(shù)量與各三級指標的重要性評分結果，將同屬于1 個二級指標下的三級指標歸類至同一韌性維度，分別生成各三級指標重要性等級的歸一化處理結果； 接下來對歸一化結果實行無量綱處理，獲得各二級指標的韌性值，根據(jù)各指標權重完成韌性值計算， 已知第m 個韌性指標中第k個實際觀測指標均為，假設4 個韌性特征在評估體系下的重要性均為1，則各韌性指標在某一二級指標下重要性水平的平均值記為；最后，將各二級指標的韌性值計算結果匯總，生成高層建筑的消防安全韌性總數(shù)值，其取值范圍為[0，1]，用于評價高層建筑消防安全韌性水平，計算公式為：

2.2 消防安全評估結果

以某高層建筑為例，該建筑為鋼混結構住宅樓，建筑層數(shù)為12 層，涉及142 戶居民。 將上述評估模型應用于該建筑消防安全韌性評價環(huán)節(jié)， 測得各二級評價指標的權重分別為0.37，0.28，0.14 和0.21， 對應的韌性值分別為0.54，0.48，0.20和0.27。 將上述參數(shù)代入式（2）中，計算得出研究對象的消防韌性總數(shù)值為0.42，說明該高層建筑存在一定的消防隱患，仍需圍繞隱患治理與防火監(jiān)督2 個層面編制具體解決方案。

3 高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.1 消防隱患治理需求分析

結合高層建筑安全評估結果， 圍繞以下5 個層面分析消防隱患治理需求。

1）消防設備監(jiān)控管理，滿足高層建筑消防設備管理、通信服務交互、數(shù)據(jù)解析等需求。

2）防火設施調度配置，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)布任務指令控制具體功能模塊實現(xiàn)。

3）火災預警信息推送，基于系統(tǒng)用戶權限將相應火災預警信息推送至部門及用戶，在前端頁面分類顯示火警、設備故障等不同類型信息。

4）外部保障事件管理，由用戶確認火警或設備故障事件的真實性， 確認為火警信息后實時轉發(fā)至消防中心組織開展火災撲救行動，并支持與值班室建立視頻聯(lián)動通信功能，實現(xiàn)對單個設備、 關鍵位置情況的實時確認， 隔離設備故障等信息、降低系統(tǒng)誤報率。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計分析，生成高層建筑消防隱患治理、消防設施配置情況等多項統(tǒng)計結果， 以直觀報表形式揭示高層建筑消防系統(tǒng)的建設情況。

3.2 消防監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.2.1 系統(tǒng)架構設計

基于高層建筑安全韌性評估結果，提出一種基于Web 的消防監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，將系統(tǒng)劃分為3 層架構。

1）網絡服務層，配置有多個瀏覽器，輔助業(yè)務邏輯層各功能模塊執(zhí)行具體操作，并提供監(jiān)控系統(tǒng)、各項消防設備、消防隱患統(tǒng)計、系統(tǒng)任務管理等多個主頁顯示功能。

2）業(yè)務邏輯層，主要提供消防監(jiān)控設備管理、防火設施調度配置、火災預警信息推送、外部保障事件管理與消防監(jiān)控統(tǒng)計分析5 項基礎功能。

3）數(shù)據(jù)訪問層，由Oracle 數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)服務，支持查詢外部保障事件及消防調度指揮任務，并控制防火分隔設施、防煙排煙、自動報警等具體設備。

3.2.2 功能模塊實現(xiàn)

該系統(tǒng)主要包含以下5 個功能模塊，具體結構設計如下。

1）消防設備監(jiān)控管理，采用CC2431 主控芯片分別連接氣體傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌熿F傳感器、溫度傳感器、電紅外傳感器、LCD 液晶屏、電源電路等硬件設施，基于無線定位功能獲取各消防設備分布位置、運行狀態(tài)等信息，在系統(tǒng)平臺端輸入設備ID 及字符串即可執(zhí)行設備管理功能，將接收的數(shù)據(jù)塊解析后轉換為具體事件類型、 設備編碼、 發(fā)生故障類型等信息，并與上位機之間實現(xiàn)通信交互功能。

2）防火設施調度配置，根據(jù)高層建筑不同位置的防火需求運行任務管理模塊，完成任務類URL 校驗，經確認符合邏輯后發(fā)布任務， 調用Trigger 完成任務封裝與持久化處理，用于執(zhí)行消防滅火設施與逃生避難器材的妥善配置， 滿足火災發(fā)生情況下的消防安全保障需求。

3）火災預警信息推送，在確認火災事故發(fā)生概率達到設定閾值后， 基于信息推送權限將火災預警信息推送至具體部門及負責人，將封裝好的火災預警信息顯示在系統(tǒng)前端界面，并啟動聲光報警模塊發(fā)出火災告警信號， 便于將信息實時推送至相關負責人執(zhí)行應急預案。

4）外部保障事件管理，由監(jiān)控人員獲取現(xiàn)場查看信息，確認事件真實后轉發(fā)至消防中心，實時查看建筑應急電源、應急通信、消防給水、消防疏散等設施配置情況，并將因環(huán)境引發(fā)的誤報信息采取屏蔽、隔離等處理措施，實現(xiàn)對建筑消防安全事件的分類管控。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計分析，該模塊采用列表查詢、圖表查詢兩種方式獲取消防火警事件發(fā)生次數(shù)、故障事件占比、現(xiàn)場處理情況等信息， 并以直觀列表、 圖表形式顯示平臺統(tǒng)計分析成果， 為后續(xù)消防隱患排查及防火監(jiān)督計劃編制提供直觀參考（以該建筑消防隱患統(tǒng)計為例，統(tǒng)計分析結果見表2）。

表2 消防隱患統(tǒng)計分析結果

3.2.3 數(shù)據(jù)庫開發(fā)

基于Oracle 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計，主要圍繞以下4 個層面編制信息表。

1）事件信息表，例如，id 對應的字段類型為number（20,0），約束條件為主鍵，用于表示事件id。

2）設備信息表，例如，devuc 為設備編碼變量名稱，字段類型為varchar2（50），約束條件不可為空，長度為50byte。

3）任務信息表，用于消防安全任務信息。

4）隔離信息表，用于存儲系統(tǒng)隔離記錄。

4 系統(tǒng)測試結果

根據(jù)獲取消防監(jiān)控系統(tǒng)測試結果可知，該系統(tǒng)支持7×24 h穩(wěn)定運行，在關機、斷電、重啟等工況下仍可完整接收上位機發(fā)送的指定數(shù)量信息，且在不同并發(fā)事件數(shù)量下，系統(tǒng)總響應時長小于10 s（見表3），說明系統(tǒng)性能符合預期要求。

表3 系統(tǒng)性能測試結果

5 結語

通過結合高層建筑消防安全韌性評估結果，基于Web 平臺開發(fā)一種高層建筑消防安全監(jiān)控系統(tǒng)， 針對各項消防安全因素分別配置具體管理模塊， 為高層建筑火災自動報警及應急救援提供技術支持。 未來還需注意在高層建筑設計與建造階段健全消防安全隱患預防機制， 依托巡檢機制建設及時發(fā)現(xiàn)并消除火災隱患， 加強群眾自救知識及消防器材使用方法培訓教育工作，針對老化消防設施、電氣管線集中分布區(qū)域、火災報警控制器等消防設施安裝位置增設監(jiān)控點位， 并定期開展高層建筑消防安全評估及抽查工作， 為提高建筑防火監(jiān)督管理水平提供示范經驗。