消防自動控制系統在建筑智能化設計中的優化研究

張廷宇 高瑜

【摘要】隨著經濟社會的持續快速發展，智能化建筑迎來了前所未有的重大發展機遇，如何立足于智能化與信息化手段，全面提升優化消防自動控制系統的整體運行效果，備受業內關注。基于此，本文首先介紹了消防自動控制系統的基本構成及模式，分析了消防自動控制系統設計現狀及存在問題，并結合相關實踐經驗，分別從需求設計、自動報警系統設計以及火災聯動控制系統設計等方面，就消防自動控制系統在建筑智能化設計中的優化問題進行了研究，闡述了個人對此的幾點淺見，望對消防自動控制系統設計成效提升有所裨益。

【關鍵詞】建筑智能化;消防自動控制系統;設計方法;優化控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

當今社會，經濟發展質量顯著提高，使建筑智能化設計面臨著嶄新發展局面，對消防自動控制系統的應用提出了更高要求。當前形勢下，有必要精準把握消防自動控制系統的核心方法與構成，綜合運用集約化的設計手段，全面提升其整體效能。本文就此展開了探討。

1、研究背景

現代經濟社會發展節奏持續加快，建筑智能化設計深化推進，相應的消防自動控制系統構造技術取得了跨越式創新發展，使消防控制的自動化、智能化、信息化發展具備了更多可能。消防自動控制系統以自動化技術為基礎，以信息數據控制為主要面向對象，旨在充分提高智能建筑消防系統數據信息的處理效率，全面提升消防效能，構建可靠穩定的自動化消防安全屏障。近年來，國家相關部門高度重視消防自動控制系統的應用與創新推廣，在系統基本構成、核心控制方法理念以及整體布局優化等方面制定并實施了一系列重大標準與技術規范，在消防自動控制系統設計領域取得了令人矚目的現實成就，積累了豐富而寶貴的實踐經驗。在建筑智能化設計中，消防自動控制系統可實現消防滅火行為、方式方法、過程目標的有機統一，構建形成直觀化的消防自動控制數據模型，為調整改進消防行為規范提供現實依據與保障，推進應急廣播、照明系統、監控系統等構成部分之間的有機銜接，充分確保建筑智能化消防自動控制的高效穩定運轉。同時，消防系統設計單位同樣在宏觀層面對消防自動控制的各項資源要素進行了充分整合，實現了事前研判、事中控制、事后反饋等方面的統籌分配，促進了消防信息對稱與流程均衡，促成資源要素的一致性與規范性，提供了價值導向，初步實現了消防業務決策及數據交互。

2、消防自動控制系統的基本構成及模式

2.1消防自動控制系統的定義

消防自動控制系統主要是以現代智能化建筑為主要載體，以消防系統的自動化控制為主要導向，在充分有效應用特定技術方法與工具手段的基礎上，對智能建筑的溫度、光、煙等指標，進行動態化、不間斷搜集，并根據預設前置條件，對建筑內部火災等狀況實施自動化警報、自動化控制以及自動化滅火。現代科學技術的快速發展，為消防自動控制系統的優化設計提供了更為豐富的技術手段，使消防自動控制系統在硬件設備配置、軟件系統構造等方面具備了更強的可操作性，實現了現代控制技術、系統集成技術以及計算機技術的有機統一，使火災報警、滅火以及疏散等環節的智能化方向更加明確。

2.2消防自動控制系統的基本組成

通常情況下，消防自動控制系統主要由火災報警及消防聯動等兩個方面構成，由探測器、警報控制器、指揮中心、聯動控制器等硬件設施設備構成，并在信息流與數據流的控制作用下實現高效穩定運行。當分布于智能建筑結構內部的若干火災探測器，探測到煙霧和聲光等異常信號時，則將所形成的信息流向警報控制器進行傳輸，控制器根據相關信號強度與類型，發出相關消防指令，進而實現消防設備滅火控制、防排煙設備控制、電梯卷簾門控制、火災緊急廣播控制、圖像顯示控制、火災應急照明控制、消防電梯設備控制以及電話通信網路設備控制。由此可見消防自動控制系統具有聯動化、規范化、連續化等優勢特征，不僅運行經濟成本較低，而且維護管理簡便易行。

2.3消防自動控制系統的基本構成模式

一方面，對于火災自動報警子系統而言，其基本構成模式通常包括區域消防報警系統，適用于公寓、寫字樓、商業綜合體等建筑類型;集中消防報警系統，通過運用環狀布線或樹枝狀布線的方式，確保消防預警信息的準確性和控制回路的可靠性;控制中心消防報警系統，通過專用接口及遠程通信技術實現火警圖形顯示。另一方面，對于火災聯動控制子系統而言，通常的基本構成模式則包括消防栓及自動滅火系統、消防與排煙滅火系統、火災緊急廣播與通信系統、非消防電源控制等。

3、消防自動控制系統設計現狀及存在問題分析

3.1缺少完備的消防自動控制系統設計模式

在現代消防自動控制系統設計中，完備健全的設計模式處于基礎性核心地位，消防自動控制系統各項策略的形成，均要以相應的系統設計模式為出發點。縱觀當前消防自動控制系統設計實際，普遍存在著系統設計模式缺失，現有設計模式無法滿足消防自動控制系統設計快節奏、高強度的實施需求，各類短板與弊病問題頻發，消防自動控制系統相關模塊之間的銜接與配合存在突出瑕疵，所采用的系統設計形式單一化，對建筑智能化載體的各項資源要素統籌把握不當。上述問題的存在，已經逐漸發展成為優化消防自動控制系統總體規劃設計質量的關鍵所在。

3.2消防自動控制系統設計人員經驗匱乏，專業性不足

在當前建筑智能化總體布局結構中，消防自動控制系統設計人員始終扮演著不可替代的關鍵角色，是充分運用建筑智能化工具載體功能，執行消防自動控制系統技術規范與行業標準的直接實施者與操作者，其綜合素養與專業能力的高低，與最終消防自動控制系統的整體效果密切相關。實踐表明，由于我國消防自動控制系統在智能化建筑實踐領域中的起步較晚，相關經驗與規則欠完善，在系統設計、構造布局、設備配置等方面存在明顯短板，不了解現場管控、資源協調、風險預警等基礎方法，無法將消防自動控制系統與智能化建筑的載體功能充分有效結合起來，致使消防自動控制系統的聯動性不強、綜合性不足、規范性缺失，不同程度上存在“本領恐慌”現象。

3.3對消防自動控制系統的認知不全面

在長期發展進程中，以建筑工程為主要框架的消防自動控制設計形成了相對固化的構造方法與實施流程，而隨著現代智能化、自動化、信息化、數字化等技術的快速發展，其傳統模式下的消防自動控制設計方式暴露出諸多弊端與不足。從當前現狀來看，部分單位或設計人員對消防自動控制系統的認知存在顯著不足，無法從宏觀角度把握與審視消防自動控制系統的時代價值，難以將其作為建筑智能化的關鍵要素之一納入體系內部，消防自動控制系統設計方法策略存在盲目性與隨意性，向自動化方向靠攏的實施效果不盡如人意，被消防自動控制設計的僵化思維模式與行為方法所桎梏。

4、消防自動控制系統在建筑智能化設計中的優化研究

4.1構成

智能消防系統，具體由三級構成。監控主機為最高級;消防報警、消防聯動控制器為中間級;火災消防聯動設備、火災報警探測設備是最低級。房間號作為地址，運用CAN 總線連接各個節點，實現消防系統的網絡化。

在該系統中，以房間為單位，樓層為單元，運用PC 機實時監控整個網絡。同時運用CAN 總線控制器控制節點故障，而且各個節點間都不會互相影響，真正的實現了網絡化、智能化。自動控制系統，其火災探測器為復合型，而模擬量就是指輸出的火災現場信息。該模擬量經由消防報警控制器轉換，進而經由CAN 總線，分別傳輸給監控主機。監控主機借助算法進行判斷、處理，同時發出火災控制信號。指令的接收，主要通過消防聯動控制器實施。同時控制消防聯動設備，進行消防任務。當出現火災的情況時，經由PC 機進行信號處理，探測器進行信號采集，最后由DSP 控制聯動設備，實施現場的消防工作。當探測器出現失靈，則可以由人工操作實施火災報警處理。

火災探測器，對于現場的參數進行采集，參數可以包括火焰;有毒氣體成分;煙濃度;可燃氣體成分;溫度。以 PC 機為平臺，運行科學的火災報警判斷算法，設計與實現了人機界面。經由計算機上的人機界面，可以顯示現場畫面;現場的參數與人數，同時進行聯動控制信號的發出。

4.2消防自動控制系統的需求設計

在消防自動控制系統需求設計中，應重點針對其建筑智能化的基本特征，解決其中的諸多難點問題，使最終形成的各項設計方案符合國家相關技術規范與標準。在防火分區設計中，應對建筑重點功能區域設置火災自動報警及滅火系統，并配置阻燃性能條件良好的建筑裝修材料，合理劃分防火分區，實現公共區域的防火分區。結合建筑內設置的空間功能、固定設備等條件，設計相應的警報信息搜集區、電氣火災監控區等，并在中心報警系統的支持銜接作用下，使各項子系統與子模塊實現高度關聯，實現以中央控制中心為主要中樞機構的電氣漏點、火點探測及聯動控制目的。突出消防控制室的重要價值功能，通常情況下應設置于整個控制中心的首層，通過控制器向消防滅火設備反饋指令信號，對重點消防安全區域形成重點保護。

4.3消防自動控制的報警系統設計

現代自動化技術的快速發展，推動著消防自動控制報警系統類型、模式及形式的多樣化與智能化，更加適用于大規模、高整合度的現代建筑工程，對各類電氣設備的運行狀態進行監控與信號搜集。在自動報警系統的作用下，當信號搜集單元檢測到煙氣等異常信號時，將會通過觸發器件向控制中心發出警報信號，由消防安全管理人員處理信號，并做出指令，啟動相應的應急消防安全預案，將火災可能造成的經濟損失與人員傷亡降到最低。在此過程中，手動報警裝置、總線探測裝置以及消防安全信號等，均通過總線向消防安全控制中心傳遞。實現報警系統的整體效果需要立足于完善而科學的報警及探測區域劃分，以及規范標準的消防自動化設備配置。在建筑各層進行自動報警系統探測器的設計安裝，設置應急廣播及消防專用電話，實現與火災報警器之間的信息指令交互。

4.4消防自動控制的聯動控制系統設計

聯動控制系統設計主要包括消火栓系統設計、濕式自動噴水滅火系統設計、防煙排煙聯動系統設計、電梯控制設計、消防廣播系統設計以及火災疏散警示等消防其他設備控制系統設計等，分別承擔不同消防安全職能。以消火栓系統設計為例，其應實現火警控制器與消防栓按鈕的直接連接，使消防泵能夠在火災情況下第一時間啟動，并將反饋指令傳向控制中心，且不同的消火栓均配置相應的按鈕，以充分確保與之相連的消防水池能夠發揮最大效用。再如，濕式自動噴水滅火系統設計，則由給水設備、壓力開關、濕式報警閥等共同構成，對給水管道的壓力進行控制，當壓力管道低于預設標準時，則系統會直接啟動穩壓泵，向給水管道內進行補水補壓，并通過設置信號閥等設備防止自動噴水滅火系統的誤操作。

4.5系統信息傳輸結構

為有效構造消防自動控制系統的流程規則，應首先對系統信息傳輸結構進行設定，為保障數據流與信息流的運行提供基礎依據與載體。在當前技術條件下，消防自動控制系統的主要結構方式可細化分為總線制傳輸結構方式、集中智能結構方式、分布式智能結構方式以及集成網絡機構方式等多種類型，上述不同的信息傳輸結構方式在實際操作方法、適用環境以及構造標準規范等方面存在顯著差異，必須結合建筑智能化的相關基礎條件予以綜合選擇。以總線制傳輸結構方式為例，它采用的是編碼選址技術，充分確保控制器能夠準確高效地探測到煙氣異常信號，但由于采用的回路構造模式相對特殊，因此在部分狀況下容易造成回路失效等問題。再如，集中智能結構方式采用的是二總線模式，可完成不同類型火災特征模型的識別和圖像顯示。

結語：

綜上所述，受系統構造、運行模式以及智能化環境等方面要素的影響，當前消防自動控制系統在建筑智能化設計實踐中依舊存在諸多薄弱環節，阻礙著消防自動控制系統整體效能的優化提升。因此，有關人員應該從建筑智能化的客觀實際需求出發，充分遵循消防自動控制系統的基本構造原理，靈活運用集約化、精細化、規范化的系統構造設計手段，為全面提升消防自動控制系統效能奠定基礎，為促進建筑智能化事業邁向更高層次保駕護航。

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