民族村寨火災報警及預警系統設計

■ 李明軒 梅秀娟 應急管理部四川消防研究所

在2021年2月14日，被稱為“中國最后一個原始村落”的云南省臨滄市滄源佤族自治縣勐角民族鄉(xiāng)翁丁村老寨發(fā)生火災，翁丁佤寨的民風民俗是整個佤族地區(qū)文化傳承發(fā)展的縮影，是世界佤文化的源生地，是中國部落文化最后的活體，也是佤族文化的活態(tài)博物館，但此次火災卻對其造成了毀滅性的打擊。據統計，貴州、廣西、四川等地區(qū)民族村寨也多次受到了火災的破壞，因民族村寨大多具有極強的文物價值和商業(yè)旅游價值，且其具有不可再生的特點，所以地方政府和消防救援部門應該高度重視其防火安全，同時因為民族村寨建筑形式多為木結構，且房屋之間間距小，一旦發(fā)生火災，極易造成火燒連營的情況，因此其防火現狀成為消防救援部門的巨大挑戰(zhàn)。針對此種類型的建筑重點在防治上，通過人防、技防等措施，在火災早期通過探測和預警把火災消滅在萌芽狀態(tài)，從而減少財產損失和人員傷亡。為此筆者專門進行了民族村寨實地走訪調研，以期準確把握民族村寨防火現狀，并且重點考察了村寨布局與實際生活習慣對火災報警預警的要求，提出了具有針對性的火災報警預警系統設計，以提高民族村寨火災防控水平。

一、民族村寨防火現狀

（一）建筑耐火等級低

受自然條件的影響和限制，處于少數民族地區(qū)的村寨原來大都比較貧困，且木材具有易加工、便宜、容易獲得等特點，因此建筑用材大多以木材為主，民族村寨建筑中的梁、柱、墻體等大都采用了木頭作為主要建筑材料，因此建筑耐火等級低，抵御火災風險能力差。

（二）火災荷載大

民族村寨基本都處于偏遠的農村地區(qū)，其建筑要滿足日常生活和生產需要，既有居住、休閑等生活方面的功能，又有存放農具、糧食、飼養(yǎng)家畜等功能，因此其內部可燃物多、火災荷載較大。

（三）房屋間距小、密度大

在歷史上，為了凝聚力量、防御敵人，民族村寨居民大都群居，房屋之間間距很窄，還有些住戶之間可能根本沒有間隔，直接將建筑修建在一起，從而形成了片狀的集中居住的特點，如貴州從江的“千戶苗寨”，此類寨子人口相對集中，如若發(fā)生火災，會形成火燒連營的情況。

（四）坡地建筑

因為西南地區(qū)地形地貌的原因，特別是少數民族集中地區(qū)大部分都處于山區(qū)，其村寨是典型的坡地建筑，建筑與建筑之間高低錯落，在發(fā)生火災時，易形成立體的火災，蔓延速度也比平面布置的建筑要更快。

（五）用火用電不規(guī)范

受經濟條件限制和自然環(huán)境影響，民族村寨住戶大多有使用柴火做飯的生活習慣，這種習慣可能會因為用火不慎造成失火，同時日常生活中還存在電氣線路私拉亂接、自然老化等現象，這些都是造成電氣火災的主要因素。據統計，貴州民族村寨由電氣引起的火災達到了56%以上。

綜上所述，民族村寨存在耐火等級低、火災荷載大、房屋間距小、密度大等問題，且大多建在山區(qū)的坡地建筑有著用火用電不規(guī)范的問題，而且這些村寨大都地處偏遠山區(qū)，發(fā)生火災后消防救援力量到場時間較長，火勢不容易控制。因此需要在火災發(fā)展到不可控前進行快速處理，這就需要居民進行自救，在火災初期做到快速響應并及時處置。

二、火災報警、預警系統設計

（一）報警探測器的選擇

火災探測報警器是火災探測報警與預警系統的關鍵核心部件，其選擇是否合理直接關系到是否能快速、準確探測火災并進行報警，這就需要充分考慮到探測對象場景的現實情況，有針對性地進行選擇。民族村寨居民需要在建筑內生火做飯，在廚房內通常有一定的煙氣存在，故在廚房內不適合采用感煙火災探測器，極易造成誤報，需要采用感溫火災探測器，而且感溫火災探測器的安裝位置不能在灶臺正上方，因為生火做飯時灶臺正上方溫度很高，容易觸發(fā)感溫報警器。在調研過程中發(fā)現，很多火災探測器安裝在靠近灶臺位置，頻繁誤報后，住戶就拆除了報警器，使火災探測報警完全失去了作用。除廚房外，其他房間可以采用感煙火災探測器。目前有關單位研發(fā)了一種火焰及感溫火災探測器，既可以感應到火焰產生的遠紅外波段后報警，又能夠通過感溫進行報警，主要原理是通過在探測器透明塑料外殼涂上一層光敏材料，這種光敏材料在較高溫度下會改變透光率，探測器內部有光學接收模塊，感應光學變化，可以把溫度信號迅速轉化成光學信息，而且較小溫度變化也可以引起其光學信號響應，其報警響應時間比一般的報警時間更迅速，此裝置可以作為民族村寨的廚房火災報警探測器。同時考慮到村寨電線私拉亂接和老化情況比較嚴重，因此在一定范圍內應安裝滅弧裝置，防止電氣火災的發(fā)生。考慮到經濟發(fā)展水平，目前在法律法規(guī)層面上還沒有強制性要求民族村寨安裝火災探測報警器，同時因為居民沒有火災報警相關的知識，如果采用有線的火災探測報警器，會給居民生活帶來不便。在調研過程中發(fā)現村寨目前大多采用獨立式的火災報警器，但是沒有聯網功能，報警的范圍僅限于單戶居民，不能對其他居民住戶進行預警，存在使用的局限性，因此需要將火災探測器聯網，在發(fā)生火災后，火災探測器通過聯網將報警信號發(fā)送到消防救援部門和居民住戶，讓相關人員盡早做好處置準備。

（二）報警預警系統聯網

因為一般的獨立式的火災報警器沒有聯網，探測到火災后，通過聲光報警器在一個房間或者一戶房屋內報警，其他建筑內人員不能接收到報警信號，不能實現快速預警的功能，因此需要將報警器聯網。目前火災探測器有兩種聯網方式：一種是NB-IoT方式，通過移動通信網絡進行聯網，但是在偏遠地區(qū)，存在信號不好的情況，而且這種方式需要定期付費，會給居民的經濟造成負擔，并且在調研過程中發(fā)現，現有安裝火災探測器的這種NB聯網方式，在過了1～2年繳費期后，后期無人繳費維護，探測器也就形同虛設，不能發(fā)揮探測報警作用，因此這種方式在這些地方是不可行的。另外一種是通過LoRa自組網和4G/5G移動通信網絡結合方式進行聯網，這種方式的優(yōu)點是前端設備不需要繳納通信費用，一旦安裝便可以長期使用。火災探測器等消防設備通過無線信號與無線智能網關進行連接，無線智能網關再通過4G/5G無線移動通信方式連接互聯網并與云平臺連接，這樣就可以與控制端連接起來。控制端接收到火災報警信號后，經過確認后可以向居民或消防救援部門通過短信、App、電話等方式進行預警，還可以依次通過云平臺和無線網關向聯動設備發(fā)出控制信號，如圖6所示。這種LoRa無線傳輸的傳輸距離一般不大于2km，需要利用無線智能網關將火災探測器連接起來，同時考慮到安全問題，火災探測器應和多個無線智能網關連接，如果其中一個無線智能網關出現問題，火災探測器可以和其他附近的無線網關鏈接，解決探測器不能聯網的問題，提高系統可靠性。

（三）報警預警系統功能

火災探測報警預警系統既要快速準確的探測到火災，又要將火災報警信息通過短信、App、電話等形式及時傳達到居民住戶，以便讓居民住戶快速疏散逃生。同時還要將報警信息發(fā)送到消防救援部門，消防救援部門收到報警信號后可以通過遠程視頻或者人工確認是否為誤報，如確定發(fā)生火災后便可以迅速出警，第一時間控制火勢的發(fā)展，同時可以通過管理端對相應消防設備設施進行控制，比如啟動聲光報警器和其他消防設備等。

三、結語

通過對民族村寨進行現場的調研走訪，明確了民族村寨存在的火災耐火等級低、火災荷載大、建筑間距小、用火用電不規(guī)范、坡地建筑等特點。結合當地居民生活、生產習慣，提出了火災探測器選型要求和火災報警預警系統聯網設計需要注意事項，這對民族村寨火災探測報警預警系統的設計具有借鑒意義。