大型商業(yè)綜合體消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究

摘要：大型商業(yè)綜合體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣、人員密集且流動(dòng)性大，其消防安全管理面臨較大挑戰(zhàn)。消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)通過(guò)對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、噴水滅火、防排煙、應(yīng)急照明與疏散指示等子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高效處置，是確保大型商業(yè)綜合體消防安全的重要手段。以大型商業(yè)綜合體的火災(zāi)特點(diǎn)和消防需求為切入點(diǎn)，剖析消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的關(guān)鍵子系統(tǒng)，闡述聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)的核心原理，結(jié)合實(shí)際案例探討技術(shù)難點(diǎn)及解決方案，以期為進(jìn)一步提升商業(yè)綜合體消防安全水平提供參考。

關(guān)鍵詞：大型商業(yè)綜合體；消防系統(tǒng)；聯(lián)動(dòng)控制

大型商業(yè)綜合體作為集購(gòu)物、餐飲、娛樂(lè)等多功能于一體的建筑集群，人流量大、功能分區(qū)復(fù)雜，火災(zāi)隱患極高。一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延迅速，人員疏散困難，極易造成重大人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。傳統(tǒng)消防模式難以滿足其復(fù)雜的消防安全需求，消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)整合了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水滅火、防排煙、消防應(yīng)急照明與疏散指示等多個(gè)子系統(tǒng)，通過(guò)先進(jìn)的核心技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間高效協(xié)同。然而，當(dāng)前該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如信號(hào)傳輸延遲、決策智能化不足、故障應(yīng)對(duì)不及時(shí)等。本文以此為切入點(diǎn)，深入探究大型商業(yè)綜合體消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，以期優(yōu)化現(xiàn)有消防體系，為城市消防安全筑牢堅(jiān)實(shí)防線。

1 大型商業(yè)綜合體火災(zāi)特點(diǎn)及消防挑戰(zhàn)

1.1" 火災(zāi)特點(diǎn)

大型商業(yè)綜合體火災(zāi)具有顯著的危險(xiǎn)性，一是空間開闊連貫，火勢(shì)借助空氣對(duì)流迅速橫向蔓延，通過(guò)豎向通風(fēng)井、樓梯間形成立體燃燒態(tài)勢(shì)。二是火災(zāi)荷載大，商品、倉(cāng)儲(chǔ)貨物及裝修材料可燃性強(qiáng)，燃燒熱值高，延長(zhǎng)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間，增加撲救難度。三是人員密集，節(jié)假日或促銷活動(dòng)期間人流量大，火災(zāi)引發(fā)恐慌后，疏散通道易擁堵，增加逃生困難和傷亡風(fēng)險(xiǎn)。四是電氣設(shè)備多，線路復(fù)雜，電氣故障引發(fā)火災(zāi)概率高，且火災(zāi)后線路帶電可能引發(fā)二次事故，進(jìn)一步加劇火災(zāi)危害[1]。

1.2" 消防挑戰(zhàn)

大型商業(yè)綜合體面臨多重消防挑戰(zhàn)，一是建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消防設(shè)施布局受限，易形成撲救“死角”，且部分區(qū)域因裝修遮擋導(dǎo)致檢查維護(hù)困難。二是環(huán)境嘈雜、熱源干擾多，早期火災(zāi)探測(cè)難度高，要求探測(cè)器具備高精準(zhǔn)度與抗干擾能力。三是功能分區(qū)復(fù)雜導(dǎo)致疏散路線復(fù)雜難辨認(rèn)，一旦疏散指示標(biāo)識(shí)受損或煙霧遮擋，人群易迷失方向。四是商業(yè)活動(dòng)期間周邊道路擁堵，消防車通道易被占用，影響救援效率，增大消防安全壓力。

2 消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的關(guān)鍵子系統(tǒng)剖析

2.1" 消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制架構(gòu)設(shè)計(jì)

大型商業(yè)綜合體的消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制架構(gòu)是一套層次分明、協(xié)同緊密的體系。在消防系統(tǒng)里，感知端部署了大量高精度的傳感器。以火災(zāi)探測(cè)器為例，主要包括感煙、感溫、感光等不同類型，工作人員會(huì)依據(jù)各個(gè)區(qū)域的實(shí)際狀況進(jìn)行精準(zhǔn)布置，以便在火災(zāi)剛冒頭的時(shí)候，就能敏銳捕捉到那些細(xì)微的信號(hào)。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)方面，水壓傳感器和流量監(jiān)測(cè)儀全天實(shí)時(shí)監(jiān)控供水情況，防排煙系統(tǒng)里的風(fēng)機(jī)狀態(tài)傳感器，也緊緊盯著風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，一旦有異常就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。還有電氣線路監(jiān)測(cè)裝置，隨時(shí)排查潛在的電氣故障隱患。

處于中間層的是傳輸網(wǎng)絡(luò)，以有線和無(wú)線兩種方式結(jié)合起來(lái)使用。工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)揮著中流砥柱的作用，保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定、高速地傳輸；而無(wú)線傳感網(wǎng)，則專門負(fù)責(zé)那些不好布線區(qū)域的信息傳遞，讓感知端采集到的海量數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)、完整地匯聚到上層，為后續(xù)的消防決策提供強(qiáng)有力的支持。

最頂層是中央控制中心，內(nèi)置功能強(qiáng)大的智能控制系統(tǒng)，運(yùn)用先進(jìn)的算法對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，精準(zhǔn)判斷火災(zāi)態(tài)勢(shì)。一旦確認(rèn)火災(zāi)，立即依據(jù)預(yù)設(shè)邏輯向各執(zhí)行子系統(tǒng)發(fā)出指令。自動(dòng)噴水滅火子系統(tǒng)迅速開啟相應(yīng)區(qū)域噴頭，按照既定壓力、水量噴水滅火；防排煙子系統(tǒng)同步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)道閥門，排出濃煙，引入新鮮空氣；消防應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)精準(zhǔn)點(diǎn)亮逃生路徑指示燈，引導(dǎo)人員疏散，各子系統(tǒng)緊密配合，構(gòu)成一張嚴(yán)密的消防安全防護(hù)網(wǎng)[2]。

2.2" 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的“前哨”，感煙探測(cè)器利用煙霧對(duì)光線或電離電流的影響原理，當(dāng)煙霧濃度達(dá)到設(shè)定閾值，即刻觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，其內(nèi)部的光學(xué)迷宮設(shè)計(jì)可精準(zhǔn)捕捉微小煙霧顆粒，有效甄別真實(shí)煙霧與環(huán)境干擾；感溫探測(cè)器則依據(jù)熱敏元件受熱膨脹、電阻變化等特性，分為定溫、差溫等多種類型，精準(zhǔn)感知環(huán)境溫度異常升高，像在廚房等高溫區(qū)域采用動(dòng)作溫度較高的定溫探測(cè)器，防止誤報(bào)。信號(hào)傳輸方面，采用可靠的總線制傳輸技術(shù)，如CAN總線，將分散各處探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)快速、穩(wěn)定地傳至區(qū)域報(bào)警器，再匯總至中央控制中心，傳輸過(guò)程具備極強(qiáng)的抗干擾能力，確保信號(hào)不失真。中央控制中心配備智能報(bào)警主機(jī)，運(yùn)用先進(jìn)的模式識(shí)別算法，對(duì)海量報(bào)警信息進(jìn)行分析過(guò)濾，不僅能精準(zhǔn)定位報(bào)警源，還能依據(jù)預(yù)設(shè)程序判斷火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)，第一時(shí)間向聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，為后續(xù)滅火救援爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

2.3" 自動(dòng)噴水滅火子系統(tǒng)

自動(dòng)噴水滅火子系統(tǒng)中，噴頭作為直接作用于火源的部件，類型多樣，按響應(yīng)特性分，有快速響應(yīng)噴頭，其熱敏元件能在短時(shí)間內(nèi)感知高溫，迅速啟動(dòng)噴水，常用于人員密集區(qū)，爭(zhēng)取滅火先機(jī)；還有標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)噴頭，適用于一般火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。從安裝形式看，有下垂型、直立型、邊墻型等，下垂型噴頭多用于天花板下方，能均勻覆蓋下方區(qū)域；直立型噴頭則多用于可能有貨物堆積阻擋噴頭灑水的場(chǎng)所，確保水流暢通噴灑。供水環(huán)節(jié)，消防水池儲(chǔ)備大量消防用水，通過(guò)水泵與管網(wǎng)連接，水泵依據(jù)管網(wǎng)水壓變化智能啟停，維持穩(wěn)定供水壓力，管網(wǎng)中設(shè)有水流指示器、信號(hào)閥等監(jiān)控元件，實(shí)時(shí)反饋水流狀態(tài)信息。

2.4" 防排煙子系統(tǒng)

在風(fēng)機(jī)配置方面，依據(jù)商業(yè)綜合體不同區(qū)域的空間大小、布局特點(diǎn)，選用軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)。軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、風(fēng)壓相對(duì)較小，常用于通風(fēng)管道較長(zhǎng)、阻力較小的區(qū)域，如走廊等狹長(zhǎng)空間；離心風(fēng)機(jī)則風(fēng)壓大，能滿足向高處或較遠(yuǎn)區(qū)域排煙的需求，多安裝在中庭等高大空間周邊。風(fēng)道設(shè)計(jì)同樣精妙，采用防火耐高溫材料制作，風(fēng)道走向依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃，確保排煙路徑順暢，避免出現(xiàn)氣流死角。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置調(diào)節(jié)閥，能精準(zhǔn)調(diào)控排煙風(fēng)量與風(fēng)速。在排煙控制環(huán)節(jié)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā)后，防排煙子系統(tǒng)迅速響應(yīng)。一方面，排煙風(fēng)機(jī)立即啟動(dòng)，強(qiáng)力抽吸著火區(qū)域產(chǎn)生的濃煙，通過(guò)風(fēng)道排至室外；另一方面，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)同步運(yùn)作，機(jī)械補(bǔ)風(fēng)或利用自然通風(fēng)口引入新鮮空氣，維持建筑內(nèi)氣壓平衡，防止煙霧倒灌，為人員疏散與消防救援創(chuàng)造相對(duì)清晰的環(huán)境，有效提升應(yīng)急逃生概率[3]。

2.5" 消防應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)

消防應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)中，應(yīng)急照明燈具在選型上大有講究，采用自帶蓄電池的LED燈具，亮度高、能耗低且壽命長(zhǎng)，能在斷電瞬間自動(dòng)點(diǎn)亮，確保疏散通道、樓梯間、安全出口等關(guān)鍵部位照度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，一般疏散通道照度不低于1lx，樓梯間照度不低于5lx，讓人員能清晰視物。疏散指示標(biāo)志設(shè)計(jì)精妙，不僅具備常規(guī)的固定指示方向功能，還融入智能元素。通過(guò)內(nèi)置的感應(yīng)裝置與智能控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，能依據(jù)火災(zāi)位置實(shí)時(shí)調(diào)整指示方向。

3 消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的核心技術(shù)原理

3.1" 信號(hào)交互與協(xié)同處理技術(shù)

在消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制中，信號(hào)交互與協(xié)同處理技術(shù)是關(guān)鍵紐帶，確保了各子系統(tǒng)如同精密協(xié)作的齒輪組。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一旦探測(cè)到火情，即刻將信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字格式，通過(guò)可靠的總線協(xié)議，如工業(yè)以太網(wǎng)或CAN總線，高速傳輸給中央控制單元。與此同時(shí)，自動(dòng)噴水滅火、防排煙、消防應(yīng)急照明等子系統(tǒng)也實(shí)時(shí)反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)信號(hào)，像噴頭的開閉、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、照明燈具的電量等。中央控制單元依據(jù)預(yù)設(shè)邏輯規(guī)則，對(duì)海量涌入的信號(hào)進(jìn)行快速解析、整合，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)動(dòng)作，確保在火災(zāi)發(fā)生瞬間，噴水系統(tǒng)精準(zhǔn)噴水、排煙系統(tǒng)及時(shí)排煙、照明疏散系統(tǒng)有序引導(dǎo)，各環(huán)節(jié)緊密協(xié)同，形成高效滅火與救援合力。

3.2" 智能決策與優(yōu)先級(jí)排序技術(shù)

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)迅速收集多方面信息，包括火災(zāi)面積（S）、火勢(shì)蔓延速度（V）、人員密度（ρ）、關(guān)鍵設(shè)施分布等。通過(guò)內(nèi)置智能算法，綜合評(píng)估火災(zāi)危險(xiǎn)程度（D），具體公式如下：

（1）

其中，k1、k2、k3為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和建筑特性設(shè)定的權(quán)重系數(shù)。依據(jù)值大小，對(duì)各區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。將滅火資源優(yōu)先分配給危險(xiǎn)程度高的區(qū)域，如優(yōu)先保障人員密集區(qū)的排煙和疏散照明，確保核心功能區(qū)的自動(dòng)噴水滅火強(qiáng)度，讓消防行動(dòng)按最優(yōu)順序展開，最大程度降低損失，提升救援效能。

4 案例分析

4.1" 案例概況

某一城市核心商圈的大型商業(yè)綜合體總建筑面積超30萬(wàn)m2，集購(gòu)物、餐飲、娛樂(lè)、辦公于一體，日常人流量可達(dá)數(shù)萬(wàn)人次。建筑主體為地上六層、地下三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間布局復(fù)雜，包含中庭、回廊、多個(gè)獨(dú)立店鋪及大型倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)。周邊交通繁忙，臨近地鐵站與主干道。該綜合體投入運(yùn)營(yíng)多年，配備了相對(duì)完善的消防系統(tǒng)，涵蓋火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水滅火、防排煙及應(yīng)急照明疏散指示等子系統(tǒng)，然而在一次意外事件中，其消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，為后續(xù)深入分析提供了典型樣本。

4.2" 技術(shù)難點(diǎn)

在此次意外事件中，該商業(yè)綜合體的消防系統(tǒng)暴露出諸多技術(shù)難點(diǎn)。一是由于內(nèi)部空間布局復(fù)雜，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)器受建筑結(jié)構(gòu)與裝修遮擋，部分區(qū)域信號(hào)傳輸受阻，出現(xiàn)探測(cè)盲區(qū)，難以及時(shí)精準(zhǔn)捕捉火情。二是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在高大中庭與倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)面臨挑戰(zhàn)，噴頭布置難以完全覆蓋特殊空間，且供水壓力在長(zhǎng)距離管網(wǎng)輸送下?lián)p耗大，無(wú)法確保滅火效果。三是防排煙系統(tǒng)的風(fēng)道在復(fù)雜布局中易出現(xiàn)氣流紊亂，排煙效率大打折扣，同時(shí)與補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)協(xié)同困難，難以維持理想氣壓平衡，給人員疏散和滅火救援增添阻礙。

4.3" 解決方案

針對(duì)上述難題，采取了一系列有效措施。一是對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，重新優(yōu)化探測(cè)器布局，利用無(wú)線傳輸技術(shù)彌補(bǔ)信號(hào)受阻區(qū)域，增設(shè)智能中繼器增強(qiáng)信號(hào)，消除探測(cè)盲區(qū)。二是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)方面，在高大中庭與倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)增設(shè)大流量、遠(yuǎn)距離噴頭，同時(shí)安裝穩(wěn)壓泵，補(bǔ)償長(zhǎng)距離管網(wǎng)的水壓損耗，保障滅火供水穩(wěn)定。三是防排煙系統(tǒng)則重新規(guī)劃風(fēng)道走向，利用模擬軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，增設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，精準(zhǔn)調(diào)控氣流，加強(qiáng)與補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，確保氣壓平衡，提升排煙效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

大型商業(yè)綜合體消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)的研究對(duì)提升火災(zāi)響應(yīng)效率、降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。通過(guò)構(gòu)建層次分明的架構(gòu)體系，將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水滅火、防排煙等多個(gè)子系統(tǒng)予以精準(zhǔn)整合，使其協(xié)同運(yùn)作。在此過(guò)程中，充分運(yùn)用信號(hào)交互協(xié)同、智能決策優(yōu)化、大數(shù)據(jù)融合分析等一系列核心技術(shù)手段，全方位推動(dòng)消防系統(tǒng)達(dá)成高效聯(lián)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)智能化迭代升級(jí)。基于這些前沿技術(shù)構(gòu)建而成的消防系統(tǒng)，在實(shí)踐應(yīng)用中展現(xiàn)出卓越性能，極大地加快了火災(zāi)監(jiān)測(cè)速度，應(yīng)急響應(yīng)的精準(zhǔn)性與及時(shí)性也顯著增強(qiáng)，極具廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，有望為更多商業(yè)綜合體乃至各類建筑場(chǎng)所的消防安全提供保障。

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