智慧消防系統在高層建筑中的應用研究

摘要：

高層建筑結構繁復、功能多樣、居住人數眾多，一旦發生火災，往往會帶來重大損失。因此，針對高層建筑的特點強化消防安全管理，成為了當前亟待解決的關鍵問題之一。智慧消防作為一種基于尖端物聯網、信息技術及大數據的消防管理理念，應用于高層建筑的消防安全管理中，可以大幅提升安全隱患排查速率，并有效減少火災發生的可能性。

關鍵詞：高層建筑；智慧消防系統；消防安全

引言

當前，城市的高層樓宇已成為民眾工作與休閑的核心地帶，其消防安全管理工作對保障民眾生命財產安全至關重要?！叭肆Ψ揽亍迸c“技術防范”是影響高層建筑消防安全管理成效的關鍵因素。隨著管理制度的不斷健全，“人力防控”的能力有了明顯提升。然而，在“技術防范”層面尚存短板。近年來，現代科技廣泛融入消防領域，催生了智慧消防這一新穎的消防概念。在高層建筑消防安全管理實踐中，強化智慧消防的應用，可有力彌補“技術防范”的不足。

一、智慧消防發展概況

21世紀初期，鑒于傳統消防工作過度依賴人工且效能有限的狀況，美國率先探索科技應用，智慧消防的初步形態由此浮現。以此為契機，各國加大了在智慧消防領域的投資與研發力度，并收獲了顯著成果。2011年，《國務院關于強化及改進消防工作的指導意見》強調：“要鼓勵并扶持先進消防設備的研發與普及，提升消防工作中科技應用的層次?！?017年，公安部消防局發布了《關于全面推動“智慧消防”建設的指導意見》，進一步闡釋：“智慧消防不僅局限于火災預防和救援，還應覆蓋整個消防工作的智慧化轉型。”2020年起，智慧消防全面鋪開，多種解決方案日趨完善，應用領域也逐步細化，全國各地在智慧消防的建設上展現了多樣化的格局[1]。

二、高層建筑火災特點

（一）火勢蔓延速度快

高層建筑構造繁復，功能廣泛多樣，內部含有眾多可燃物品，如家具、墻體裝飾材料、電線線纜等，同時高層建筑內布有大量豎向管道、井道等構造，這些井道如同巨大的煙囪，加速了火災擴散進程。這種“拔風效應”使得煙霧與火焰能夠在樓層間迅速傳遞。在一座百米高的建筑中，火災一旦爆發，煙霧能在短短三十秒內直沖樓頂。若未能及時遏制，火情將急劇惡化，對樓內人員安全及財產造成重大威脅。建筑的樓層越高，火勢在垂直方向上的蔓延速度越快，火災的潛在危險性也隨之上升[2]。因此，高層建筑中的火災往往在初期就迅速蔓延，給火災的控制工作帶來了極大困難。

（二）火災撲救難度大

高層建筑的高度和廣闊的空間范圍，使常規的消防器械難以有效發揮作用。例如，消防車的抬升裝置受限于一定高度，難以直接觸及火災發生的高層地帶。高層建筑往往內部結構錯綜復雜，消防通道與救援區域受到建筑設計的制約。即便消防人員能夠迅速抵達火災現場，也需克服重重難關，如確定火源位置、穿梭于復雜的樓層布局之中以及保障設備順暢運作。高層建筑的垂直高度與空間局限，極大提高了滅火救援的操作難度。

（三）人員疏散困難

高層建筑常居住或容納大量居民及辦公人員，火災突發時，疏散作業極為棘手。依據建筑的高度與人口密集度，特別是高度超過300米的建筑，可能涉及數千乃至上萬人的緊急撤離。火災期間，建筑中的多數客梯會停止運作，僅供消防專用梯使用。即便是專用梯，其運載容量受限，運行速度相對遲緩，加之樓層多，人們通過樓梯撤離至地面的耗時較長，加劇了疏散過程中的危險性。逃生通道往往較為狹窄，若大量人群同時涌入，可能導致踩踏事故[3]。同時，火災帶來的煙霧彌漫與高溫環境會進一步加劇疏散的艱難程度，使人員傷亡風險倍增。

三、高層建筑消防安全管理應用智慧消防的必要性

（一）提高火災預警能力

在高層建筑施工與裝修流程中，廣泛應用了眾多易燃建筑材料，如各類有機復合材料，一旦遭遇火源，火勢會迅速蔓延。此外，高層建筑的空間構造與電路系統極為繁復。例如，其地下倉庫空間封閉，火災發生時難以迅速察覺，同時墻體夾層中的電線線路常因老化而引發火災風險。高層建筑的消防安全管理工作面臨重大挑戰，傳統管理模式的效果不盡如人意。因此，加強智慧消防在消防安全管理工作中的應用顯得尤為重要，以有效排除潛在的消防風險。此舉不僅能為救援、滅火及人員疏散等工作贏得寶貴時間，還能顯著提升消防安全管理效能。

（二）降低管理成本

傳統的“人防”方式主要依賴工作人員巡檢高層建筑各區域，以發現并排除消防安全隱患。然而，這種方法不僅可能遺漏問題，還極大地消耗了人力與物力資源，使得管理成本持續增加。智慧消防基于傳感技術與5G通信技術等，實現對建筑內消防點位的全天候監控，并及時向消防監控室傳送數據。智慧消防在高層建筑消防安全管理中的應用，將取代以往高人力成本的傳統作業模式。

（三）確保消防設施完好

在高層建筑中，消防設施的配置豐富多樣，確保其良好狀態是一項持續性的工作任務。然而，部分設施如滅火器、消防水帶等屬于消耗品，難以通過實際使用來驗證其功能。僅憑外觀檢查或重量測量等方法難以確保判斷的準確性。一方面，利用壓力感應、溫度感應等尖端科技來監測消防設施，使工作人員能夠精確了解其狀況；另一方面，采用電子標簽技術，工作人員在例行檢查時只需掃描二維碼，即可迅速獲取設施的全部信息（這些信息已通過傳感技術預先錄入電子標簽），從而及時發現并處理問題[4]。因此，智慧消防能夠最大限度地保障高層建筑內消防設施的完好性，確保在火災發生時，消防人員能夠迅速、精準地掌握消防設施的狀態和位置。

（四）提高消防監督管理效果

智慧消防體系構筑于物聯網平臺之上，借助平臺的廣泛資源與強大功能，工作人員能執行多元化任務，同時進行數據搜集、解析及處理。該平臺還具備將消防部門、物業管理者及用戶緊密相連的能力，促成多方在同一時刻共享實時數據的協同作業模式，極大增強了消防人員獲取信息的全面性，提高了對現場動態的把握與管理效能。

四、智慧消防系統在高層建筑中的應用

（一）火災自動報警系統

火災自動預警系統涵蓋煙霧感應器、溫度探測器、人工報警按鈕、火災控制中心及消防聯動裝置等核心組件。煙霧感應器主要部署于樓層的天花板區域及通風管道等，憑借監測煙霧微粒密度變化來辨識火災跡象；溫度探測器負責監控環境溫度的突變，常被安裝于易于過熱的場所，如電梯機房、廚房等關鍵地帶。人工報警按鈕設置在便于人員觸及的逃生通道、樓梯出口及電梯候梯廳等位置，便于一旦發現火情，人員能迅速觸動報警?；馂淖詣宇A警系統的供電架構采用雙電源回路設計。主電源依托建筑物的常規電力供應，而備用電源配備有不間斷電源系統（UPS）或柴油發電機組，以保障主電源中斷時，系統能實現無縫過渡，持續運作。此外，系統內嵌的故障隔離裝置能在局部異常發生時，將問題區域有效隔離，防止故障擴散至整個系統，確保其余探測與報警設備正常運作?；馂淖詣宇A警系統與消防聯動管理系統緊密相連。一旦火災被探測到，系統不僅會發出聲光警報，還能自動激活相關消防設施，如開啟排煙閥、啟動排煙風機，以迅速排除火災產生的煙霧，減少疏散過程中人員吸入有害煙霧的風險。同時，系統還會切斷非緊急用電，確保應急照明與疏散指示系統的電力供應不受影響。

（二）消防給水系統

消防供水系統對于滅火行動成功與否至關重要，特別是在超高層建筑物中，其可靠性和穩定性更是不容忽視。供水方式涵蓋重力供水系統與加壓泵供水系統兩大類。重力供水系統傾向于在建筑的最高處配置消防蓄水池，依靠重力向下層輸送消防用水。此系統的核心在于蓄水池的容量與選址。以一棟超高層大樓為例，頂端蓄水池的容量需保證至少滿足2小時的滅火需求，并應配備應急供水設施，以滿足長時間火災情況下的持續供水需要[5]。同時，蓄水池還需安裝水位監控設備，實時掌握水量變動，防止水源枯竭。

消防泵站一般設置于建筑的地下二層或三層，以便為低層區域提供高強度的水壓供水。泵站內應裝備多臺消防泵以及備用泵，確保在個別泵機故障時，其他泵仍能維持運作。此外，每臺消防泵都應連接到雙電源自動切換裝置，一旦主電源中斷，備用電源能即刻啟用，保證供水系統的連續性。在建筑物內部，消防中轉水箱應設置在建筑的中間偏上樓層，如第20層、第40層等位置，各水箱的容量需依據所在樓層的滅火需求來確定。這樣的布局能在火災突發時迅速為相應樓層補水，避免因樓層過高導致的水壓不足問題。中轉水箱還需具備防止水質二次污染的設計，如安裝過濾系統、定期清理排水系統等措施，確保消防用水清潔與安全。

（三）自動滅火控制柜

自動滅火操控柜承擔著火災突發時的滅火設備自動啟動任務，其設計需兼具高度敏感性和穩固性?；馂膱缶到y一旦探測到火情并示警，操控柜便能迅速響應，自動開啟電磁閥、驅動消防泵，將滅火介質送達火災現場。操控柜既支持遠程操控啟停，也允許本地手動操作，以便在火災局勢復雜或自動化系統失靈時，通過人工手段確保滅火作業順暢進行。內置自動轉換機制，主電源中斷時，系統能無縫切換至備用電源，維持滅火設備持續運作。為防止系統因火災等突發狀況停機，操控柜還具備了自檢功能，持續監測內部運行狀態。一旦偵測到異常，如電壓波動或泵體溫度過高，系統將自動調整工作模式，降低設備損耗，保障滅火行動不受影響。水位監控體系同樣是自動滅火操控柜的關鍵組件，通過連接水箱的液位感應器，實時追蹤水箱水位變動。水位偏低時，系統會自動觸發報警，提示操作人員補水；若水位降至極低或干涸狀態，則會觸發更高級別的警報，并中止泵的運行，避免設備因空轉而受損。

（四）提高消防子系統的集成化管理程度

集成化管理是一種全面性的管理策略，旨在將多種功能各異的子系統融合進單一體系內，以達成更為和諧、高效的管理效果?？紤]到高層建筑的空間特性，構建綜合化的消防管理體系，有助于縮減管理開支并減少管理隱患。首先，信息融合。高層建筑的消防安全運維依賴大量數據的收集與應用，如環境溫度、空氣濕度、煙霧密度等，各子系統會持續24小時按設計標準搜集這些信息，并將它們匯聚至一個統一平臺，以便于更精準地剖析消防數據與制定決策。其次，操作整合。每個子系統都配備有特定的軟件，按照既定的功能運行，將這些軟件整合進一個系統，實現更為流暢的操作體驗。再次，任務協同。在高層建筑的日常消防安全管理中，各子系統需履行各自的任務，如設備狀態監測、環境異常偵測等，將這些任務整合進一個系統，實現任務下達與匯總的高效化。最后，流程集成。將多樣的管理流程及工作步驟整合進一個系統，推動工作高效開展。

結語

綜上所述，智慧消防在高層建筑中的應用，不僅有效提升了火災預警能力，降低了管理成本，還確保了消防設施的正常運行，顯著提高了消防監督管理效率。面對高層建筑火災蔓延速度快、撲救難度大、人員疏散困難等特點，智慧消防系統以其自動化、智能化的優勢，為高層建筑消防安全提供了有力保障。從火災自動報警到消防給水、自動滅火控制柜，再到廣播與監控系統，智慧消防系統全方位守護著高層建筑的安全。未來，應繼續深化智慧消防在高層建筑中的應用，提高消防子系統的集成化管理程度，為人民群眾的生命財產安全保駕護航。

參考文獻

[1]

應于波.智慧消防在防火監督業務中的應用研究[J].今日消防，2023，8（04）：87-89.

[2]周利，劉光勝，李波，等.超高層建筑智慧消防給水系統設計探討[J].給水排水，2023，59（07）：70-74+81.

[3]況東.超高層建筑消防給水監控子系統的研究及設計[J].現代建筑電氣，2023，14（02）：52-56.

[4]杜旭東，王思瑩，趙婉彤，等.基于智慧消防技術下的標準化防火平臺建設[J].大眾標準化，2022（23）：153-155.

[5]高勝超.基于智慧城市感知消防系統設計與實現[J].今日消防，2020，5（11）：37-40.