裝配式建筑消防安全管理數字轉型研究

引言

近年來，裝配式建筑憑借高效、節能、環保的顯著優勢，在建筑行業迅速推廣，成為產業升級的重要方向。然而，其現場組裝階段暴露出一系列與消防安全管理相關的突出問題，如高空作業環境復雜，人工巡檢難以覆蓋，監管盲區多；動火作業頻繁、電氣布線混亂，火災隱患叢生；安全防護設施安裝不規范，消防設備配置不足。這些問題不僅增加了建筑全生命周期的消防安全風險，還嚴重制約了裝配式建筑的長遠發展。數字技術為破解這些難題提供了創新路徑。通過實現施工信息可視化與協同管理、實時火災監測預警、風險評估與行為優化，數字化轉型能夠有效降低事故發生率，提升工程質量與消防安全管理效率。

一、建筑消防安全管理發展現狀

薛雯針對建筑工程施工現場設施設備及消防安全管理突出問題，提出有針對性的解決策略，以提升施工現場消防安全管理水平[1]。舒帆結合建筑施工現場實際，深人剖析常見火災隱患及成因，建議通過建立健全消防管理制度、規范材料存放與動火作業等措施強化消防管理，為施工現場消防安全提供參考[2]。隨著數字技術的發展，其在消防安全管理優化中的應用日益廣泛。錢正峰等基于UWB技術研發標識卡搜索儀，可在電池正常供電時精準定位人員位置距離，保障人員安全[3]。袁冰芯等提出利用增強現實技術，將虛擬信息與真實環境疊加，為工人模擬施工危險場景，使其在安全環境中學習應急處理，降低事故發生率[4]。苑丁杰等將物聯網技術與智能可穿戴監測設備結合，應用于施工人員安全管理，有效規避因工人身體狀況異常引發的安全事件[5]。這些研究為建筑工程消防安全管理的數字化、智能化轉型提供了理論與技術支撐。

二、裝配式建筑施工中存在的問題

（一）高空動火作業存在消防安全隱患

相較于現澆建筑，裝配式建筑采用“工廠預制 + 高空拼裝”模式，外墻板、樓梯、陽臺等大量構件需在高空完成吊裝與焊接固定，這使得高空動火作業成為施工的關鍵環節。然而，當前高空動火作業安全管理存在顯著漏洞，如作業前風險評估缺失，從業者常忽視下方可燃物分布、風速、作業高度等關鍵風險因子；作業中防護措施檢查不到位，防火隔離設施缺失、個人防護裝備（如阻燃服、防護面罩）配備不全等問題突出，直接導致施工現場火災風險激增。

（二）施工現場可燃材料違規使用

裝配式建筑大量使用聚苯乙烯、聚氨酯等可燃保溫材料，膠合劑、密封劑易燃，堆放或使用不當易導致火災。在動火作業中，明火源與可燃物、易燃粉塵疊加，作業火光小、遠距離難察覺，傳統低精度監測系統易漏檢違規動火，增加火災風險。借助高靈敏度紅外熱像儀（精度達0.1^qC ）與AI圖像算法，可實時捕捉微弱火花、煙霧，實現違規動火毫秒級預警；激光粉塵傳感器動態監測可燃粉塵濃度，聯動GIS系統分析動火點與易燃物空間距離，提前預警隱患。智能化監測精準覆蓋傳統監管盲區，將火災防控關口前移，為裝配式建筑施工安全提供關鍵技術保障。

（三）臨邊洞口無火災防護

在建筑施工中，臨邊洞口（如樓梯口、電梯井口、樓層邊緣等未封閉區域）是火災蔓延與人員墜落的雙重高風險點。火災發生時，煙霧中的碳顆粒與有毒氣體會使能見度驟降至1米以內，臨邊洞口的位置和輪廓被完全遮蔽，而這類區域作業涉及結構、安裝、裝修等多工種人員[，逃生時因環境可視性喪失極易導致高處墜落。數字技術為臨邊洞口火災防護提供創新方案。部署智能發光標識系統，通過LED燈帶或熒光涂層動態標注洞口邊界，結合煙霧傳感器自動增強發光強度，確保低能見度下輪廓清晰；基于BIM模型集成臨邊洞口數據，火災時聯動應急廣播精準提示危險區域。這些技術手段可有效提升臨邊洞口在火災中的可識別性，為多工種人員逃生構建數字化安全屏障，實現火災防護與人員安全的雙重提升。

三、消防安全管理數字化轉型措施

（一）施工現場高空作業安全防護智能監測

針對高空動火作業場景中潛在的消防安全隱患，本文提出一種基于AI智能算法的實時監控方案。該方案通過AR鷹眼設備采集高空動火作業的連續視頻流，利用計算機視覺與深度學習算法，對作業人員的個人防護裝備佩戴情況進行精準識別。同時，系統可智能分析作業現場安全措施的落實情況，如防風罩的鋪設、防火毯的配置以及接火盆（金屬容器）的規范使用等。通過AI算法對視頻數據的實時分析與異常行為快速預警，能夠有效降低因防護不當、措施缺失引發的火災風險，為高空動火作業安全管理提供智能化技術支撐。

1.視頻數據傳輸與預處理

針對高空動火消防隱患，部署高清晰度AR鷹眼攝像頭，精準調整角度與位置以清晰捕捉工人全身圖像。AI智能算法對上傳視頻流進行預處理，先通過圖像增強優化畫質，再基于人體姿態估計模型識別并裁剪自標區域，為安全分析提供優質數據。

2.AI模型運算

裁剪后的視頻流導人人工智能模型，AI算法借助圖像識別與深度學習技術，聚焦作業人員四肢、腰部等關鍵部位，判斷是否佩戴焊工面罩等防護裝備及鋪設防風罩等。若發現不安全行為，系統啟動人臉檢測，截出標注圖像并識別對應人員記錄違規；未匹配到則記錄未發現主體信息，保存畫面至違規數據庫待查。

3.智能提醒

AI智能算法發現不安全行為后即時反饋至平臺，以手機振動警報提醒施工人員的上級管理人員，由其及時督促整改。十分鐘內AI會再次檢測該人員是否正確佩戴安全帶，若已規范佩戴則解除警報；若仍未糾正，警報將循環觸發直至合規。此外，AI結合大數據算法對多次出現不安全行為的位置進行重點標注，助力管理人員實施靶向監管。

（二）易燃易爆智能預警系統

針對施工現場可燃材料違規使用、動火作業引發火災的風險，設計研發易燃易爆智能預警系統，旨在構建全方位安全防護體系。該系統以環境檢測模塊與傳輸預警模塊為核心架構，通過多維度監測與即時響應機制，實現對火災隱患的精準識別與快速預警，為施工安全提供可靠保障。

1.環境檢測模塊

本模塊主要由火焰傳感器、雙金屬溫度傳感器、煙霧檢測電路組成。火焰傳感器采用R9454火焰傳感器，該傳感器能夠精確發現可燃材料違規使用、違規動火作業所產生的高熱能。傳感器利用雙金屬片的溫度特性制成一種溫度傳感器，反應快速、精度高、使用壽命長、維護簡單且可進行遠程監測（如圖1）。

圖1煙霧監測原理圖

2.傳輸預警模塊

本模塊基于ZigBee傳感技術，使用CC2530作為ZigBee控制電路模塊的主要控制芯片。其核心特點是功耗低、性能穩定、功能全、使用范圍廣，適用于繁雜的施工環境。ZigBee模塊在子系統和主系統之間發送和接收報文，子系統程序完成節點的傳感器信息采集和發送。當測定值超過正常范圍后，系統自動發送聲音警報信息，GSM模塊迅速向預先設定的電話號碼發送警報信息，保證管理及作業人員在第一時間獲取火災相關信息。

（三）臨邊洞口火災感應預警系統

針對臨邊洞口區域火災防護缺失的安全隱患，設計開發臨邊及洞口防火感應預警系統，并將其與數字化管理平臺深度集成，實現智能化、聯動化監測與管控。一旦火災發生，數字化管理平臺即刻觸發預警系統，該系統由電容式壓力傳感器、語音報警器、警報燈、采集傳輸模塊、主機控制終端及手機APP六部分構成。系統通過在臨邊洞口區域部署電容式壓力傳感器與語音報警器，實現對火災風險的實時感知與即時響應。

1.電容式壓力傳感器

電容式壓力傳感器憑借出色的溫度穩定性、簡潔的結構設計、靜電引力小、響應迅速（約 100ms ）等優勢，能夠精準測量 的微小差壓，并實現非接觸式監測。其通過壓力變化調節彈性電容極板間距，使電容量隨之改變，從而敏銳偵測進入臨邊洞口危險區域的人員。數據經采集傳輸模塊實時上傳至主機控制終端，系統據此判別危險等級，觸發語音報警器發出預警。同時，手機APP同步接收預警信息，為現場人員提供及時逃生提醒。

2.語音報警器

部分學者針對高層建筑工程中臨邊洞口的特征展開深入探究，通過對海量基礎資料的系統梳理與歸納，成功構建起臨邊及洞口風險區域的精準識別規則，詳見表1。

表1臨邊及洞口風險區域的識別規則

3.采集傳輸模塊

選用NBIoT無線傳輸模式進行通信連接，實現單個采集傳輸模塊可對應多個傳感器進行節點管理。同時，根據設定的采集機制及規則進行數據采集和數據遠程轉發，實現多個傳感器的監測數據與服務器之間的數據有序傳輸[7]。預警信號輸出時，針對位置信息對壓力傳感器進行編號，當檢測到有人員進人時，主機控制終端接收到壓力傳感器發出的信號后，根據預設的危險等級劃分，向警報燈和語音報警器、手機終端發出信號。警報燈開始閃爍、語音報警器多次發出語音提醒。此處的警報燈、語音報警器播報次數按不同區域設定，不完全危險區域每隔10s警報一次；完全危險區域，每隔5s警報一次。當人員離開危險區域，壓力傳感器在指定時間內（10s—60s）沒有偵測到人員壓力變化，系統自動關閉，報警解除。警報結束前，管理人員可以根據手機接收到的預警信息，判定危險區域有無臨邊防護，采取相應的措施。

結語

在數字化浪潮席卷各行業的背景下，傳統施工消防安全管理模式因信息滯后、響應遲緩等弊端，已無法滿足復雜多變的現代施工環境需求。本文深度融合數字化技術對傳統管理模式進行革新，通過智能算法分析與傳感技術的有機結合，構建起涵蓋高空作業安全防護智能監測、易燃易爆風險智能預警、臨邊洞口火災感應預警的全方位安全防控體系。該創新模式顯著提升隱患排查效率與風險預警精準度，形成多維度協同的新型消防安全管理范式。未來，伴隨數字技術迭代升級與行業標準的持續完善，裝配式建筑消防安全管理將向智能化、精細化方向加速邁進，為筑牢安全防線注入強勁動能。

參考文獻

[1］薛雯.建筑施工現場設備設施及消防安全管理研究[J].中國設備工程，2025（06）：45-48.

[2]舒帆.淺談建筑施工現場消防安全管理要點[J].消防界（電子版），2024，10（24）：90-92.

[3］錢正峰，陳代偉，胡峰平，等.基于UWB技術的標識卡搜索儀技術研究[J].機械工程與自動化，2024（04） ：173 -174.

[4］袁冰芯，李恒，賈加加.實驗安全教育與增強現實技術（AR）結合的教學改革與實踐[J].科技風，2024（01） ：99 -101.

[5]苑丁杰，陳俊杰，曾善聰，等.基于智能可穿戴設備的建筑施工人員安全管理系統[J].價值工程，2020，39（10） ：71 -73.

[6]姜雯茜.建筑施工洞口安全智能防護裝置研究[D].華中科技大學，2022.

[7]周向陽，況中華，李鑫奎.施工現場臨邊洞口防護設施安全控制系統設計與應用[J].建筑施工，2024，46（01）：14-18.