消防物聯網技術在古建筑消防的創新應用

本文以古建筑的環境、結構、布局特點以及古建筑火災發生起因為切入點，借鑒消防物聯網的先進理念，不僅探討了單體、群體古建筑的消防保護理論基礎，同時通過對古建筑消防技術保護的實例分析，試圖構建一個較為系統全面的防安全評估、防火保護體系。具體在消防物聯網技術組成以及對適合應用古建筑消防的各系統、面向管理創新應用、輔助決策等方面進行了論述，意在提高古建筑消防工作的水平和效率。

　　古建筑是指古人遺留下來的距今有較長歷史年代且具有歷史價值的建筑。它是研究古代社會政治經濟、文化藝術、宗教信仰的歷史資料，是國家文明的重要標志，同時也是不可再生的珍貴的歷史文化遺產。古建筑根據其地理環境、結構、平面布局等不同的特性，與現代建筑相比，在防火安全保護上有著截然不同的重要特性，而如何把傳統的建筑與消防物聯網技術結合起來，在服從它的整體性、觀瞻性的前題下，消除火的隱患，保證消防安全，是我們值得研究的課題。隨著我國旅游業的蓬勃發展，古建筑已成為旅游和宗教活動的場所。在古建筑旅游開發極大的帶動和促進城市經濟增長的同時，也給消防安全帶來了隱患。《文物法》規定：“文物保護工程必須遵守不改變文物原狀的原則，全面地保存、延續文物的真實歷史信息和價值。”
　　一、古建筑群防火特性
　　1.地理環境。我國古建筑除少量建造在城市市區或近郊外，絕大部分建造在遠離城市的高山深谷中，建造時一般都充分利用地形地物，建筑峻峭，隨城就勢，院落相錯，通路曲折逶迤，構建在山腰和山頂或處于深山環抱中，且建筑物比較分散，（如山西的五臺山、陜西華山等）人員徒步到達都非常困難，更不要說對消防設施的檢查、管理和維護了難以綜合管理，一旦發生火災，只能自救，從而喪失了有效控制火勢的機會。
　　2.結構特性。古建筑有獨立建筑或建筑群，其結構多為磚木或純木結構的三、四級耐火等級的建筑，耐火性能差。而古建筑中的各種木材構件，又具有良好的燃燒和傳播火焰的性能。如古建筑屋頂嚴實緊密，在發生火災時屋頂內部的煙熱不易散發，溫度容易積聚，迅速導致“轟燃”；再如古建筑的梁、柱、椽等構件表面積大，木材的裂縫多，火災發生后，火勢蔓延快，燃燒猛烈。另外古建筑中的木材經過多年的干燥，含水量很低，特別是一些枯朽木材，經過多年干燥，質地疏松，在干燥的季節，遇到火星也會起火。
　　3.平面布局特性。古建筑一般在總平面布局上成組、成
　　群，對稱布置，形成格局。殿堂之間往往用木質廊子相連，層層疊疊，組成四合院和廊院兩種格局，即以間為單位構成單座建筑，以單座建筑組成庭院，以庭院為單元組成形式多樣的建筑群，其規模壯觀，氣勢雄偉。但由于廊道相連，建筑相連，建筑群內缺少防火分隔和安全空間，如果一處起火，火勢不能得到有效控制，則毗連的建筑很快出現大面積燃燒，既不利于安全疏散，又容易形成火燒連營的局面。
　　二、古建筑的火災事故分析
　　1.生活用火。主要反映在做飯、采暖、照明等用火過程中不慎引起的火災，約占古建筑火災的40%。
　　2.電氣火險。此方面引起的火災約占古建筑火災的20%，主要有線路老化，絕緣破損；電氣設備使用時間過長，溫度過高；照明燈距離木屋架或可燃物等過近，因長時間烘烤而起火；隨意增加用電負荷，因導線截面過細難以承受較大的電流作用，以及隨意在古建筑的可燃結構上鋪設不符合安全規定的電線引起火災。
　　3.宗教活動用火。民用佛教信徒進行燒香拜佛等宗教活動者甚眾，而古建筑古寺廟是民間宗教活動的重要場所。宗教活動常見的用火形式主要有燒香化紙、燃點蠟燭、供龕上的植物油燈，喇嘛廟宇中的酥油供燈、燈節等大型用火活動。此外，還有定時的廟會，臨時性的超度道場等宗教用火活動。無形之中埋下了眾多火災隱患，此類型火災約占古建筑火災的10%以上。
　　4.其它原因。主要是柴草堆積時間過長引起的自燃；集會燃放煙花爆竹，危險品引起的爆炸，以及人為因素如小孩玩火、報復縱火、放火等原因引起的火災。
　　綜合以上一、二點的情況分析得知，首先古建筑的特性決定了對消防設施的安裝與施工必須要求對古建筑的傷害降至最低；其次即便是已經安裝了少量的消防系統，各系統間也是相互獨立運行，缺乏集中管理。
　　三、消防物聯網技術在古建筑上的應用
　　1.無線的火災報警與電氣火災監控系統。在建筑物早期火災探測報警和電氣火災的早期預防上，火災自動報警系統和電氣火災監控系統無疑扮演著極其重要的角色。而針對古建筑的建筑特點，無線的監控系統是比較好的實現方式之一。無線監控報警技術的發展直接受益于近10年來移動電話市場的推動，微電子技術和蓄電池技術的進步使“無線監控”這一要求成為可能。該技術最大的優點就是基本無需電纜布線。沒有布線要求，就無須破壞建筑物結構，無需埋設任何管線，這一點對古建筑來說尤為重要。
　　2.無線消火栓監控系統。消火栓系統是為消防部隊滅火是提供水源的重要保障，一旦在火災發生后其管網內沒有水或壓力不足，就會直接影響火災的撲救效果。所以通過物聯網技術對其壓力實時檢測是非常有必要的。
　　3.一鍵報警系統。將“一鍵報警機”連接到消防物聯網平臺，組成“一鍵報警系統”。“一鍵報警機”具有一鍵緊急報警功能、GPS定位和通話功能；主要配發給古建筑內的巡查人員，用于突發事件的緊急報警和求助。它的應用可以進一步加大安全監管工作力度，加強各文物保護單位應急處置能力，提高文物安全防范水平，保障文物安全工作秩序穩定，杜絕火災、文物失盜等事故的發生；可以全面提升全國重點文物單位的安防水平，規范安保人員管理，提高基層文保單位應急處置能力，加大文保單位的安全系數。
　　4.手機應用終端。手機應用終端可以為監控中心領導、中心管理員、消防領導、消防監督員、消防檢測員、維保工程師、文物主管領導、文物部門分管領導等角色配備，實現手機隨時消防監控和管理、作業。 　　5.熱成像火災預警系統。它是一種新型火災預警系統，以檢測10KM距離4平方米大小溫度超過280度所需求為基礎，輸出8bit或14bit數字視頻信號，采用自動動態圖像優化算法每秒8次檢測，多協議自適應網絡接口，I/O信號聯動報警輸出，準確度在96%以上，漏報、誤報率低。具有火情智能識別、火災自動預警功能和自然物燃燒臨界溫度探測智能溫感預警功能。不僅對已經發生的明火火災具有精準的識別功能，而且對煙霧狀態的暗火具有很強的識別預警功能。該預警系統主要是采用國際先進的非制冷氧化釩（VOx）微熱探測器技術，其特點主要有惡劣天氣適應性強、24小時全天候巡航、探測距離遠（半徑10公里）、可預設溫度報警閾值等。
　　四、應用特點及好處
　　1.提前火災預警時間。在現有技術上，無論是電氣火災報警系統、普通火災報警系統還是視頻監控系統，它們在監測到火警時，只是向值班人員發出聲光報警，最終向消防隊報警的都是人工電話報警，這樣就勢必造成時間上的延誤。接入消防物聯網后，報警系統在發出聲光報警的同時，信號也通過上位機向消防物聯網和消防部門發出報警信息，極大地縮短了報警時間，同時為火災的撲滅爭取了寶貴的時間。
　　2.提高古建筑綜合防災水平。消防物聯網技術在古建筑中應用以后，不但可以同時監控火災報警系統和電氣火災監控系統的實施數據，而且還可以監控到消火栓系統內水壓和重要位置的視頻圖像是否有異常情況；同時，又增加了巡邏人員的”一鍵報警系統”，既能對文物犯罪行為進行有效遏制，又能對初期火災的確認和報警做出迅速反應。使得監控更全面、更立體，提高了古建筑綜合防災的水平。
　　3.促進古建筑防火管理的信息化水平。首先，古建筑消防物聯網的應用將原來的面型對象由消防控制的值班人員直接擴展至對古建筑來說最主要的兩個部門，即文物部門和消防部門。其次，古建筑消防物聯網的應用終端形式主要是電腦和智能手機，加之其平臺是B/S結構，整個服務項目（火警受理、數據查詢與統計、視頻圖像、消防設施運行狀態、人員定位、緊急呼救設施檔案管理等）都可以在授權的情況下打開IE瀏覽器進行監管和查詢，大大提高了對古建筑防火管理的信息化水平。
　　五、消防物聯網監控系統建設的系統構架
　　在系統構架圖中，火災報警系統、電氣火災監控裝置、緊急呼叫系統、視頻監控系統和市政消火栓系統均是通過安裝消防設施運行狀態監測裝置對這些消防設施的運行數據及狀態進行實時采集、分析、定位、顯示、存儲及控制管理，并把監測到的數據實時傳輸到消防物聯網數據中心。消防物聯網數據中心，經過海量信息分析與處理后，實現消防設施的實時、遠程監測和反向控制。
　　古建筑是祖先留給我們的極其寶貴的文化遺產，我們有責任保護好它，用消防物聯網技術的監管手段來增強其防火安全可靠性意義重大，使之代代相傳、流芳百世。