高層建筑消防系統研究與設計

曲明偉

(遼寧消防總隊錦州消防支隊，遼寧錦州 121000)

隨著經濟發展，城市的高層建筑逐漸增多。在高層建筑中，由于樓層數目較多，造成人員密度變大。因此，在高層建筑發生火災時，人員疏散困難，消防車較難進行高效滅火處理。

利用高層建筑消防系統處理高層建筑中發生的火災，可以利用火災報警模塊發出火災警報，通知高層建筑中的人員進行撤離。利用自動噴水模塊，對火災區域進行滅火。實驗證明，文中提出的高層建筑消防系統能夠提高高層建筑火災處理效率，取得了令人滿意的效果。

1 高層建筑消防系統原理

高層建筑消防系統主要分為火災報警模塊和自動噴水模塊兩部分。火災報警模塊需實時采集高層建筑區域中的圖像，提取圖像中的火焰特征，將其與火焰圖像數據庫中的火焰進行對比，從而進行火焰識別。假設經識別，確定該區域發生火災，則需要啟動警報，通知高層建筑中人員及時撤離。自動噴水模塊與火災報警模塊連接。當自動噴水模塊接收到報警信息后，則自動開啟。

2 高層建筑消防系統設計

利用消防車進行高層建筑滅火處理，無法準確對著火點進行滅火，降低了滅火效率。

2.1 火災報警模塊

利用火災報警模塊能及時發現火災區域，并對高層建筑中的人員發出警報，通知相關人員撤離，提高撤離效率。

高層建筑消防系統中的火災報警模塊需利用非線性識別方法進行火焰識別。根據以往的火災現場資料，建立不同等級火焰圖像的樣本數據庫。通過非線性識別方法改變不同等級數據的分布函數Uc和同一等級數據的分布函數Ux的差值，使不同等級圖像的中點位置距離不斷增加，同一等級圖像的中點位置距離不斷減小，造成不同等級火焰識別準確率提高。

如果高層建筑火災中可能出現的火焰等級數是C，每個火焰等級中的圖像數目是p，第C個火焰等級中第p幅圖像用進行描述，那么同一火焰等級中的初始數據分布情況能利用初始數據和這一級別圖像中點之間的長度表示，利用式(1)能夠對同一種類火焰特征分布系數Ux進行計算

其中，iC是第C個火焰級別中的初始數據均值。根據上面的闡述可得知，不同級別火焰特征的分布情況與不同級別火焰圖像中點長度是一致的。用式(2)能夠計算不同級別火焰特征分布系數

其中，全部火焰特征參數的均值能夠用i進行表示。根據上面的闡述得知，利用特征參數構成的變換函數X能夠縮小同一級別火焰特征中點的長度，且增大不同級別火焰特征中點的長度。利用下述公式能夠對初始數據iCp進行非線性變換處理

利用式(4)能夠計算同一級別火焰特征參數

利用式(5)能夠計算不同級別火焰特征參數

利用非線性變換方法，能夠得到全部火焰圖像特征參數均值

通過式(6)，能夠得到高層建筑指定區域中全部火焰圖像特征參數均值。設置一級火災的火焰圖像特征參數衡量標準是λ1，二級火災的火焰圖像特征參數衡量標準是λ2，利用以下公式可夠判斷火災等級:

2.2 自動噴水滅火模塊

在自動噴水滅火模塊中，需要在整個高層建筑中的每一空間安裝螺旋噴水裝置。當高層建筑中的火災警報信號傳遞到自動噴水模塊，螺旋噴水裝置將會大量的出水。水在螺旋裝置中流動時，會產生壓力，促使水沿著螺旋葉片噴灑。

水以水流的形式噴灑在火災現場，造成噴灑區域面積較小，導致滅火效率較低。因此，需要將水變為水霧形式噴灑。螺旋水霧噴灑方式未使用任何化學藥品，因此不會對環境造成影響。并且需要耗費的時間較短，使用的水量也比較少，能夠快速、準確地進行滅火處理。

在通水管道中的水有較大的壓力，在火災發生區域，因火災現場的溫度過高，會增大水流壓力。

假設高層建筑中，屋頂無吊頂裝飾，則應使用豎直型螺旋噴水裝置。在這種噴水裝置中，螺旋葉片與屋頂的距離在100～120 mm之間。臨近螺旋噴水裝置之間的距離需＞2 m。單位區域中的螺旋噴水裝置分布情況如圖1所示。

3 仿真結果

為驗證文中算法的有效性，需要進一步實驗。建立高層建筑火災現場模擬環境，分別利用傳統的消防車滅火方法和文中提出的高層建筑消防系統進行100次消防演練。對每次高層建筑火災處理效率進行標定，具體分布如圖2所示。

圖2 不同方法處理效率對比圖

在圖2中，利用文中算法進行火災處理的效率高于傳統算法，表示該算法在高層建筑火災處理中，具有一定的優勢。

對實驗中的相關數據進行記錄，能夠得到如表1所示。

表1 火災處理數據表

在高層建筑火災處理過程中，對表1中的數據進行整理分析可得知，使用文中提出的高層建筑消防系統進行火災處理，提高了火災處理的效率。

4 結束語

文中提出了一種高層建筑消防系統。需利用火災報警模塊發出火災警報，提醒高層建筑中的人員撤離現場。通過自動噴水模塊，對火災區域進行滅火處理，從而完成了高層建筑消防系統的整體設計。實驗證明，該算法提高了高層建筑火災處理效率。

［1］ 周俊.城市火災消防規劃支持方法研究［D］.武漢:武漢大學，2011.

［2］ 周璀.湖南森林火災應急資源管理信息系統研究［D］.長沙:中南林業科技大學，2010.

［3］ 武國華.森林防火應急資源調度模型研究［D］.中南林業科技大學，2010.

［4］ 陳鴻.城市消防站空間布局優化研究［D］.上海:同濟大學，2007.

［5］ 張鈺，袁同山，王哲，等.基于組件式GIS及領域本體的計算機輔助消防救援系統［J］.計算機測量與控制，2010，18(1):214－216.

［6］ 韓新，李杰，沈祖炎.城市消防指揮中心系統仿真模型的建立［J］.計算機仿真，2000(1):12－18.