消防設施物聯網系統在高層建筑中的運用

高 艷

(上海市普陀區消防救援支隊,上海 200333)

0 引 言

高層建筑存在消防設施老化、完好率低、火災隱患多、人員管理混亂等消防安全問題。針對高層建筑的火災危險性和消防安全管控的難點,從加強人防、物防角度出發,采取有效的技術防控手段,建立消防設施物聯網系統[1]。

1 消防設施物聯網系統

消防設施物聯網系統是指通過信息感知設備,按消防遠程監控系統約定的協議,將連接物、人、系統和信息資源上傳至信息運行中心;把消防設施與物聯網相連接進行信息交換,實現將物理實體和虛擬世界的信息進行交換處理并作出反應的智能服務系統。

消防設施物聯網的系統體系構架自下而上應由感知層、傳輸層、應用層、管理層構成。感知層的數據采集來源可采用傳感器、電子標簽、視頻采集終端、物聯監測、物聯巡查等。所采集的數據上傳至物聯網用戶信息裝置,用戶信息裝置設置在消防設施物聯網的用戶端,能通過有線或無線方式發送信息,將數據匯聚到信息運行中心,并發出監測信息[2-3]。

2 消防設施物聯網系統解決辦法

消防設施物聯網系統以系統安全理論為基礎,可將高層建筑存在的消防安全問題歸結為“人-機-環”3方面共同作用的結果。其中,“人”主要指人員管理方面,“機”主要指消防設施設備方面,“環”主要指建筑和區域火災風險方面?！叭?機-環”作用示意圖如圖1所示。

圖1 “人-機-環”作用示意圖

2.1 消防設施設備物聯網監控管理

消防設施設備的監控管理采用物聯監測技術手段,依據消防標準對消防設施的功能進行測試性的檢查、檢測和監視,并將數據上傳至信息中心,通過數據分析處理,應用于不同用戶平臺和場景。

2.1.1 被動消防設施設備的監管

建筑防火分隔設施包括防火門、防火卷簾等構件。高層建筑日常管理中,一般采用物業人員巡查、檢查的方法對防火門、防火卷簾等設施進行檢查。這種依靠人員進行巡檢的方式,大多數檢查僅停留在外觀符合性的檢查,不能確保構件的完整性和功能性。消防設施物聯網系統實時采集構件的狀態信息并上傳至運行中心,通過分析計算,判斷設備狀態和完好性。當發生常開式防火門異常關閉、常閉式防火門異常開啟以及防火卷簾故障時,立即通知現場管理人員進行檢查,并及時進行維修處理,確保防火分隔構建的完好有效。

高層建筑的垂直疏散距離過長,建筑結構復雜,導致發生火災后人員安全疏散困難。并且,由于存在多個產權單位共同管理等問題,疏散樓梯間和安全出口可能出現阻塞、鎖閉等情況。消防設施物聯網系統可接入建筑內視頻監控系統,對安全通道、疏散樓梯和安全出口進行監測,當出現安全隱患時立即通知相關人員進行整改,確保安全疏散設施的暢通。

基于物聯監測系統,采用三維建筑和BIM系統建模等技術手段,實現建筑平面圖形的三維立體化模型展示。根據監測數據,還原現場真實情況,火災時直觀顯示著火點位和火勢情況,自動規劃疏散逃生路線,智能開啟相關的大門、柵欄和檔桿等影響疏散的設施,幫助單位應急預案的實施和人員安全疏散的管理。

2.1.2 主動消防設施設備的監管

主動消防設施設備包括各類消防系統和滅火設備。通過消防物聯網系統的物聯監測技術,可現實火災自動報警系統、消防給水及消火栓系統、自動噴水滅火系統、防煙排煙系統及其他消防設施系統的狀態感知和運行管理。

(1)火災自動報警系統監測。通過部署相應的設備對火災自動探測報警系統進行監測。

(2)消防給水及消火栓系統監測。通過布置水系統信息裝置、消防泵信息裝置,可獲取消防水泵的手動/自動工作狀態、啟動/停止動作狀態及故障狀態信息,實時顯示水泵供電電源和備用電源的工作狀態。布置末端試水監測裝置,實時監測末端消火栓工作壓力;設置儲水設施水位傳感器和管網壓力傳感器,在線顯示消防水位和工作壓力等信息。

(3)自動噴水滅火系統監測。除了上述消防給水設施的監測功能外,在每個報警閥組控制的最不利點噴頭處設置末端試水監測裝置,當系統動作時監測裝置輸出反饋信號,實時顯示系統運行狀態,提示用戶可能存在的火災隱患信息。根據壓力和水位等監測數據,還可以判斷系統是否存在漏水、無水、癱瘓等狀況,確保消防設施完好有效。

(4)防煙排煙系統監測。設置風系統信息裝置和風機監測裝置,對送風機和排煙風機的啟動/停止動作狀態、手動/自動工作狀態、故障狀態以及供電電源和備用電源的工作狀態進行監測。

(5)其他消防設施監測。對水噴霧滅火系統、細水霧滅火系統、氣體滅火系統等進行監測。通過用戶信息裝置,實現對消防應急廣播、消防電梯、電動排煙窗、電動擋煙垂壁等其他聯動設備進行監測。

以上消防系統、設施設備的監測信息實時上傳至信息運行中心,進行智能分析、判斷、統計、匯總相關聯動信息,自動生成消防設施運行狀態報告。運行中心收到信息后分析判斷各類信息等級。

消防設施物聯監測系統如圖2所示。

圖2 消防設施物聯監測系統

2.2 人員消防安全管理的物聯巡查和監管

2.2.1 物聯巡查管理

消防設施物聯網系統的物聯巡查功能,采用物聯網技術,要求巡查人員按照預先設定的路線對消防設施的各巡查點進行巡視,進行消防設施外觀和工作狀態的直觀性檢查。

物聯巡查的各巡視點設置電子標簽,其儲存的信息包括設備ID,并通過數據映射方法確定唯一的消防設施部件及消防安全重點部位信息。通過物聯巡查,可實現多種消防設施設備的檢查,包括消防應急照明和疏散指示標志系統的工作狀態的檢查,防火分隔設施工作狀態、電源狀態和故障狀態的檢查,建筑滅火器外觀、壓力和設置位置的檢查。還可對消防水泵房、風機房、發電機房、配電室等消防安全重點部位進行環境溫度、應急照明和通風條件等的檢查。另外,對室內、外消火栓、水泵接合器、噴頭、排煙口、送風口、消防車道、消防登高操作場地等消防設備和滅火救援設施進行直觀檢查。

2.2.2 物聯維保、檢測管理

通過消防設施物聯網系統,可對消防設施維保單位、檢測單位進行監督管理。物聯網系統感知消防設備聯動信息,真實記錄設備維護保養和檢測情況。維保檢測人員工作過程中拍照上傳測試、檢查情況,并儲存在系統中,后續通過數據分析,判斷維保、檢測工作進度和精度,根據消防法規、技術標準,對維保和檢測單位的履職情況進行監督。同時,對維保檢測過程中出現的問題進行預警,幫助單位管理人員主動承擔消防安全責任,積極解決單位消防安全隱患。

2.2.3 基于消防物聯網的火災風險管控

通過消防設施和人員管理兩個方面的考量,可對建筑存在的火災風險進行評估,明確建筑火災隱患和管理薄弱點,提出針對性的建議措施,并通過區域消防站布局、建筑分布、人口密度和交通狀況等信息的采集分析,可實現區域火災風險的評估,從區域、城鎮等層面分析高層建筑火災風險和消防安全管控水平,提出相應的火災防控措施。

建筑消防安全評估模型中,對消防設施系統的工作狀態、建筑維護保養狀況、消防巡查檢查情況以及單位消防檔案等進行統計分析,涵蓋了包括火災自動報警系統、消防給水及消火栓系統、自動噴水滅火系統、電氣火災監控系統、可燃氣體報警系統、機械防煙排煙系統等在內的多種消防系統,并且將防火門、防火卷簾等防火分隔設施,消防電梯、應急廣播等滅火救援設施以及其他的消防設施設備也考慮在內,全面分析建筑的消防安全狀況,準確直觀反應單位火災風險隱患,有效提升建筑消防安全水平。

區域消防安全評估模型中,從區域基礎信息、區域火災事故歷史數據、區域重大火災危險源、區域滅火救援能力、區域建筑消防水平5個維度出發,通過消防物聯網系統采集多角度多因素信息,進行綜合研究分析,確定區域消防安全狀況,提供風險管控措施,加強對區域火災風險的控制與管理。

3 結 語

消防物聯網技術的應用和發展對提高高層建筑消防安全的管理水平,及時準確消除各類致災隱患,科學應對災害事故,必將發揮非常有效的作用,智慧消防建設工作任重道遠。