燃氣警表自控技術在閩南古建筑群智能化系統中的應用

張文永

0 引言

1 閩南古建筑特征

閩南古建筑主要包括宮殿式大厝、洋樓、手巾寮、騎樓還有石筑民居等，這些建筑各有特征，蘊含很高的建筑成就。建筑結構具有的顯著特征是：（1）建筑結構的主次尤為分明且中軸對稱。此類建筑均位于同一條縱向軸向，附屬的用房及院落均是以左右對稱的形式布置，故完整建筑群不僅主次分明，且沿中軸對稱；（2）建筑的中心組織為廳堂。其中，院落是由三面或四面的房舍或圍墻圍合而成，基于閩南傳統的民居建筑，廳堂方是院落的主體而非庭院，故比之北方四合院，兩者的差異十分明顯；（3）建筑整體以“寬敞”為主要特征，無論廳或廊均將此特征體現得淋漓盡致。基于閩南地區濕熱的氣候，雖多雨但仍是太陽光照射強度較高的地區。為滿足人們長時間的戶外活動需求，關于檐廊廳堂的設計同時兼顧通風、遮陽及避雨，目的是給人們提供更為廣闊的戶外活動場所；（4）建筑不同部位根據其使用材料的差異而有了木作、瓦作以及石作之分。其中，木作又分“大木”與“小木”，大木為如斗拱、構架一類的結構性部件，而“小木”為建筑中的各種細部零件。隨著時間的推移，木作逐步由大變小、由簡入繁，彰顯了木作的走向表現；瓦作主要應對建筑的屋頂與墻面，其中，關于屋頂的做法頗有講究，硬山、攢尖、廡殿等均是瓦作屋頂較為常見的式樣。看似簡潔，但其結構及做法極為考究。石作則主要應用在欄桿、臺階以及牌坊上，同樣具有眾多的樣式，且做法極為考究；（5）建筑裝修裝飾多樣。閩南古建筑考究，其中最為突出的是藝術裝飾。藝術裝飾中，各類雕飾最為常見，根據雕飾所用材質，具體可分為木雕、磚雕及石雕，此三類在閩南古建筑中的應用極為普遍。除了雕刻外，閩南古建筑中的其他藝術加工品也繁多。如泥塑、壁畫等。（6）建筑文化意境寓意豐富。無論是整體布局還是細微處理，閩南古建筑無一不透露著獨特的文化意境。此等意境與建筑技藝的完美結合，使中國傳統古建筑的思想理念得以很好的彰顯。如相較于北方建筑中平穩的屋脊給人的莊嚴、穩重之感，閩南古建筑的翹脊設計會令人感到清新、秀麗。此外，基于閩南的特殊氣候，當地房屋普遍具有遮陽、擋雨、防潮、散熱的特性，不僅營造出了獨特的群體視覺效果，也讓宋代曲線屋頂的技藝得到完美呈現，繼而為閩南古建筑整體增添了審美性。

2 閩南古建筑施工

閩南古建筑施工工藝包括：墻壁工藝；瓦作工藝；屋脊工藝；勾縫工藝。

2.1 墻壁工藝

包括出磚入石、夯土墻、磚雕工藝、蠔殼墻工藝。①出磚入石主要施工步驟是采用塊石與不同規格的紅磚片混筑墻體，石豎立，磚橫置，上下間隔相砌，石塊略退入墻面，稱為“出磚入石”。②夯土墻工藝歷史悠久，主要施工步驟是利用三合土以黃土（兩份）、砂（三份）、大殼灰（一份）拌制，填入木制的“墻壁”，人工層層夯實，閩南俗稱“舂墻”。③磚雕工藝主要利用閩南紅磚進行雕刻或整片進行砌飾，主要包括：砌大壁，俗稱“封磚壁”“斗子砌”，值得注意的是紅磚內鎮瓦礫、砂土；轉角處則以磚疊砌，俗稱“搭勾砌”，由五六層磚為一組，上下順丁搭砌，由此保護、美化墻角。④蠔殼墻工藝施工是指采用蠔殼（牡蠣殼）砌筑民居外墻，砌筑時用灰泥漿粘結蠔殼，墻體四周一般有砌磚圍護。有的蠔殼墻用銅絲穿過殼體，使之成為整體。

2.2 瓦作工藝施工

是指屋面鋪裝的統稱。閩南地區古建筑普遍使用紅瓦，紅瓦包括筒瓦和板瓦，外觀為橙紅色，不施釉的居多。筒瓦，狀如竹筒，在官署、官宅等規制較高的建筑中較為常見。閩南的板瓦早期尚有一定弧度，晚期變得較為直平，弧線平緩。瓦作的系列“紅料”（紅色建筑材料）還有勾頭、滴水、望磚等。勾頭，閩南稱“花頭”；滴水，閩南稱“雨簾”“垂珠”。花頭正面呈圓形，下緣也如滴水一樣伸出圓舌形。望磚，約1cm 厚，閩南稱“養仔瓦”“瓦養”。

2.3 屋脊工藝施工

注意是廳堂主要建筑的正脊，不能不分段，稱“一條龍”。屋脊用紅磚砌造成。在結構上，常見的正脊有兩種，一種稱“鼎蓋脊”，斷面呈工字形，束腰處通常會以各類復雜的裝飾來點綴，如花磚、陶瓷等。此外，還有部分束腰則全然由花磚組成，花磚的顏色有紅有綠，因此得名“花窗脊”。正脊兩端線腳向外延伸并分叉，稱燕尾脊、燕仔尾。廟宇、祠堂及大厝中多使用燕尾脊。在泉州地區，民居使用燕尾脊的現象十分普遍，所謂的“皇宮起”大厝，大多使用燕尾脊，稱“雙燕歸脊”。

2.4 勾縫工藝

是指用砂漿將相鄰兩塊砌筑塊體材料之間的縫隙填塞飽滿。施工步驟：

（1）準備表面清理工具：鋼絲刷、毛刷、牙科工具、棉質洗耳球等。

5) K9～K10航段靠離泊0.5 h內風險相對較高，當事駕駛臺人員控制船舶時應小心謹慎駕駛，降低航行風險。

操作：石與石的縫路、石與木的縫路工藝有所不同。

①清理縫隙內部垃圾：石類粗縫使用鋼絲刷，木類細縫使用毛刷；

②再用毛刷、洗耳球、去離子水去除縫隙石材表面的塵土，盡量沖洗干凈。

（2）將傳統糖水灰漿注入縫隙內部

①確定注入口：通常按7cm 距離設置一個注入口，注入口位置盡量設置在裂縫比較寬、開口比較通暢的部位，貼上膠帶，預留；

②安設低壓灌漿工具：將配好的灰漿注入軟管中，把灌漿器旋緊于底座上；

③灌漿：松開灌漿器彈簧，確認注入內部狀態，如砂漿不足可補充再繼續注入；

④等注入速度降低，確認已滿不再進漿后，即注入完畢，可拆除灌漿器。

（3）填縫

近幾十年來，我國城鎮化建設進程加快，越來越多的現代住宅居民用上了環保、安全的天然氣。面對泉州老城區居民迫切使用管道天然氣需求，泉州地區各級政府十分重視，在保護古建筑的前提下，大力推進“老舊小區惠民改造工程”，落實解決古建筑群居民用氣問題。因泉州地區古建筑年限長、覆蓋點多、面廣及建筑結構（廚衛結構）復雜特點，有別于現代住宅燃氣管道伴隨建筑同時設計、同時施工、同時投入使用的情況，泉州老城古建筑居民區管道天然氣敷設遇到較多復雜、多樣的問題，同時燃氣公司依靠傳統服務模式需要投入更多的人力、物力開展運營工作，企業面臨日益高企的運營成本問題。如何實現古建筑居民區用氣安全智能化、數據化是進行惠民改造工程必須徹底解決的問題，基于此背景，泉州地區在全國燃氣行業率先提出古建筑居民區燃氣警表自控技術，將現代化自控技術、智能警報技術、物聯網智能遠傳技術等應用于居民用戶安檢抄表、隱患整改、繳費管理的過程中，有效保障安全，有利于企業減本增效，長遠發展。

3 燃氣警表自控技術在閩南古建筑智能化系統中的應用價值

警表自控技術是目前燃氣行業防漏、防爆的主流可視化智能安全運營技術之一，主要設備有：物聯網智能燃氣表、藍牙智能報警設備、智能自控切斷閥（自閉閥）、附屬管道部件等。

主要的優勢有：（1）物聯網智能燃氣表是在現有智能燃氣表的基礎上，通過加入內置通訊模塊達到遠程燃氣數據傳輸及管理的功能，包含燃氣表及附屬信息系統。用戶可以通過移動APP 線上繳費，燃氣公司可以監控表的工作狀態，遠程開關閥，既方便用戶，也方便燃氣公司管理。物聯網智能燃氣表可通過NB 無線網絡平臺，實現遠程閥門控制、用氣狀況監控、數據分析及異常報警、安全切斷等控制功能以及無線遠傳控制功能，結合手機APP、公眾號、微信生活繳費實現遠程充值功能的智能燃氣表，遇到欠費情況足不出戶就可通過手機繳費充值。

（2）物聯網報警器采用無線藍牙技術，無需額外設備支持，插電自動聯網，在報警時可通過短信、微信提醒用戶，并告知用戶當前可燃氣體濃度，用戶可通過微信消除報警音，以便在外及時知曉家用燃氣安全狀況，如連接物聯網智能燃氣表，當發生燃氣泄漏時可實現實時自動關閥功能，報警斷氣雙保險。

（3）智能自控切斷閥（自閉閥）主要利用供氣壓差感應，在沒有外力情況下實現自動控制閥門截斷天然氣。

4 燃氣警表自控技術在民用建筑智能化系統中的應用途徑

4.1 燃氣警表自控技術原理

燃氣警表自控技術的產生與發展依托物聯網、移動互聯網、大數據、云計算等諸多新興技術，其應用架構由物聯網“云-管-端” 的架構衍生而來，同時結合燃氣行業實際的應用需求，在各層做了相應的功能細化或系統分化。主要內容包括：燃氣物聯網表、智能報警系統、智能自控切斷閥系統、藍牙技術、云技術、計算機系統（燃氣公司端、小區物業管理端）、手機終端APP 系統等。燃氣警表自控技術工作原理是：通過居民建筑終端報警系統、物聯網表實時收集供用氣壓力、濃度、溫度、磁場力等信息，集成GPRS、NB-IoT 等傳輸模塊接入到通信網絡內，同時借助云平臺或業務平臺（燃氣公司）的數據分析能力，實現即時關閥與應急響應，使管理更科學、更高效，同時大大降低了維護所需的人力資源成本。

4.2 燃氣警表自控技術實施步驟

將燃氣警表自控技術應用于古建筑智能化施工過程中，在施工前應該全面收集古建筑結構、墻體結構、建筑年限、墻體材料取樣、業主后期建筑修復計劃、供氣設備、電氣設備位置等信息資料，全面優化戶內設計方案，務必提前與業主達成施工方案。一般將智能報警器安裝在距離智能燃氣表、灶具3～5m范圍內，安裝時注意此產品為室內型產品，切勿安裝在室外，切勿與油煙機、灶具距離過近，一般要1.5m 以上距離，防止傳感器失靈。物聯網智能燃氣表的安裝部位應優先考慮高掛原則，應安裝在管道的高點，以防冷凝液體進入表內，為后續維修、抄表、換表等工作開展提供便利。其次為避免環境對表的腐蝕，對于燃氣表的安裝環境也需省慎考量。最理想的安裝位置不僅要有好的通風條件，且需避免受磁場干擾。除此之外，對溫度的要求使得燃氣表需遠離熱源或冷源，一旦溫度變化過于劇烈也將對燃氣表產生影響。最后，燃氣表有幾大禁止安裝的位置，如臥室、浴室以及與火源較近之處均不能安裝燃氣表。按照《城鎮燃氣管理條例》，燃氣灶與燃氣管道的水平及垂直距離不小于30cm。在安裝時應確保表殼頂部箭頭與氣體的流動方向一致。

智能自控切斷閥（自閉閥）的安裝位置是在低壓燃氣系統管道上，目的是在管道供氣壓力處于不正常的狀態時能夠以手動的方式開啟裝置系統，從而避免意外狀況的發生。此外，為準確識別燃氣的壓力參數變化，燃氣表安裝后，管道末端連接膠管處還應具備失壓關閉功能，借助永磁材料形成多極的永磁聯動機構，一旦超出設定的安全值，閥門將自動關閉并將氣源切斷。在安裝時，應注意須安裝表后與灶前金屬波紋管之間位置，智能自控切斷系統安裝并無特殊性，關注設備“橫平豎直”“牢固可靠”原則。

4.3 燃氣警表自控技術實施注意事項

安裝師傅到達現場后，先確認客戶信息，燃氣公司后臺操作人員根據師傅回傳信息進行開戶，開戶信息包括創建主數據，物料號、表鋼號、表底數要填寫準確無誤，以上數據確認沒有問題之后進行無線聯網、警表藍牙聯網、充值操作等操作。當后臺操作確認充值完成后，安裝師傅表端長按藍色按鈕3～5s，滴滴兩聲后出現“--SEnd--”后松手，出現succ 完成信息，上傳至客戶手機端、燃氣公司平臺。

智能警報系統安裝完畢后，切勿在設備附近使用殺蟲劑，芳香劑等有刺激性氣味、高濃度物質，并定期（3 個月）對產品進行自檢，確保產品的正常使用。當報警器探測器監測到燃氣泄漏且達到報警濃度時，報警器會發出急促“嘀嘀”聲，紅色燈閃爍，報警持續 10 s 后，通過藍牙技術、GPRS/CDMA 無線通信技術，一方面將報警信號傳輸表端喚醒閥門自動關閉，另一方面將報警信號同步傳輸客戶手機端、小區物業管理端、燃氣公司后臺，實時應急響應與處置。當完成安裝燃氣物聯智能表、智能自控切斷閥系統及管道附屬部件等設備后，嚴禁用明火檢漏，應嚴格按照《城鎮燃氣管理條例》要求，使用燃氣檢測液、檢測儀器全面做好管道嚴密性實驗，實驗合格后方能開閥供氣點火。

5 結論

綜上，警表自控技術研究與實施的核心成果是當戶內環境（甲烷濃度、室內溫度、煙氣等）變化時，激發報警系統感知，繼而啟動物聯設備多級聯動，同時信息與監控管理平臺、員工端、客戶端、物業社區端實時交互，及時進行風險提示、預警、響應，實現古建筑群戶內安全的本質化、數智化。在安全性方面：警表自控技術具備可視化警報響應、遠程關閥的功能，實現客戶、小區物業、燃氣公司多方安全管理，及時有效將災情消除在萌芽階段。同時，燃氣公司可通過表端傳回的數據，對用戶的用氣狀態進行數據分析，發展增值衍生業務，為 “階梯氣價”“順價銷售”“預付費”實現精準計量、提升民用戶安全用氣管理等提供了有力保障。在智能性方面：燃氣警表自控技術實現了氣量的自動日傳輸、月度自動計費、警報信息等，用戶不再為報表數而煩惱，減輕了用戶的負擔。用戶也可通過微信、支付寶自助繳費。對于古建筑群的老年人、不會使用智能手機等特殊用戶，子女的支付寶開啟燃氣費代扣功能，物聯網表欠費就會自動從子女的支付寶里扣費，不會有因欠費而關閥停氣的情況發生。