基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)探究

黃實(shí)昀 何靈江 劉雪婷

摘? 要：基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)探究，是基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，直觀展示醫(yī)院的整體平面布置情況，準(zhǔn)確呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置;通過基于SCRATCH軟件的系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)地將火警信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及終端，引導(dǎo)消防車輛及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)最佳消防設(shè)施位置;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的最佳逃生路線及時(shí)發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端手機(jī)，便于指導(dǎo)涉險(xiǎn)人員自救。結(jié)果表明，準(zhǔn)確地提供現(xiàn)場布置路線，指導(dǎo)消防車輛精確就位，能夠提高消防救援效率。及時(shí)地發(fā)送報(bào)警信息和逃生路線，對涉險(xiǎn)人員自救有積極作用。

關(guān)鍵詞：BIM? 智慧? 消防系統(tǒng)? 救援

1? 醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀及調(diào)研分析

1.1 醫(yī)院消防系統(tǒng)現(xiàn)狀

醫(yī)院消防系統(tǒng)屬于建筑消防系統(tǒng)，主要包含報(bào)警系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分（見圖1、圖2）。報(bào)警系統(tǒng)主要通過安裝消防火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備完成，如設(shè)置感煙、感溫探測器，設(shè)置人工應(yīng)急報(bào)警設(shè)施等。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，報(bào)警設(shè)施動作，給中央控制室傳輸報(bào)警信號，啟動消防系統(tǒng)程序，聯(lián)動119報(bào)警系統(tǒng)的同時(shí)，執(zhí)行系統(tǒng)啟動。消防應(yīng)急執(zhí)行系統(tǒng)包含室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)、閥系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)等。室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)主要為外來救援提供水源，消防泵系統(tǒng)與閥系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)行動作指令，啟動室內(nèi)水噴淋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)滅火自救過程。通風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)是根據(jù)執(zhí)行指令，及時(shí)關(guān)閉風(fēng)門，開啟排煙系統(tǒng)，降低火災(zāi)影響。

消防系統(tǒng)還包含其他輔助系統(tǒng)，如應(yīng)急配電系統(tǒng)、逃生指示系統(tǒng)等。消防設(shè)備和消防主機(jī)通常采用電網(wǎng)供電和自備電源供電聯(lián)合方式，常規(guī)供電由電網(wǎng)供電滿足，當(dāng)火災(zāi)情況下，系統(tǒng)為保證安全，將根據(jù)系統(tǒng)指令切斷全體的電網(wǎng)供電電源，消防設(shè)備和主機(jī)將自動切換至自備電源供電模式，保證消防系統(tǒng)的供電正常。逃生指示系統(tǒng)包含安全出口標(biāo)志燈指示，室內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明燈系統(tǒng)、消防疏散指示系統(tǒng)等，便于輔助消防涉險(xiǎn)人員能夠?qū)崿F(xiàn)逃生自救。

當(dāng)前的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，主要是通過消防探測系統(tǒng)的探測結(jié)果進(jìn)行報(bào)警，消防探測系統(tǒng)與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)消防滅火的相關(guān)措施進(jìn)行動作，如消防泵啟動、噴淋裝置啟動、通風(fēng)啟動、排煙啟動等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自救滅火。輔助系統(tǒng)也僅能夠給涉險(xiǎn)人員提供自救指示、照明等輔助。在火災(zāi)初期，系統(tǒng)自救和輔助將起到關(guān)鍵的作用，但隨著災(zāi)情的發(fā)展，精確指導(dǎo)外來救援才是降低火災(zāi)損失、保障生命財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)鍵。因此，針對火災(zāi)情況下，通過準(zhǔn)確發(fā)送最合適的消防進(jìn)場線路，第一時(shí)間指導(dǎo)消防救援準(zhǔn)確到達(dá)最佳位置，及時(shí)實(shí)施消防救援;通過給每一個(gè)涉險(xiǎn)人員準(zhǔn)確發(fā)送最佳逃生路線，有效指導(dǎo)醫(yī)院內(nèi)的相關(guān)人員實(shí)施逃生自救;實(shí)現(xiàn)這樣的智慧消防系統(tǒng)，將為爭分奪秒的救援工作贏得寶貴的時(shí)間。

1.2 智慧消防系統(tǒng)調(diào)研分析

問卷調(diào)研的目的是為了了解醫(yī)務(wù)人員、安保人員、就醫(yī)人員等各種崗位的工作人員，對現(xiàn)有的消防設(shè)施及應(yīng)用的了解程度，同時(shí)收集對智慧消防系統(tǒng)應(yīng)用可能存在的意義，保證研發(fā)工作的實(shí)際意義。問卷以問答形式制定了簡單的問題，并以選擇題方式做簡潔的回答。問題一旨在了解相關(guān)人員的心態(tài);問題二旨在了解相關(guān)人員對現(xiàn)有設(shè)施的掌握和了解的程度;問題三旨在了解相關(guān)人員對現(xiàn)有設(shè)施的應(yīng)急應(yīng)用能力;問題四旨在了解相關(guān)人員對開發(fā)的智慧管理系統(tǒng)所具備的消息報(bào)警功能存在的意義;問題五旨在了解相關(guān)人員對開發(fā)的智慧管理系統(tǒng)所具備的逃生路線報(bào)警功能存在的意義（見圖3）。

問卷總計(jì)完成300份，通過問卷調(diào)研發(fā)現(xiàn)（見圖4），大家對消防逃生都極為關(guān)心，但對現(xiàn)有消防設(shè)施及逃生路線都認(rèn)識不足。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，除了常規(guī)的對外聲光報(bào)警外，都希望能夠給個(gè)人終端發(fā)送報(bào)警消息，能夠更加直接地進(jìn)行提醒。同時(shí)，如果能夠給個(gè)人終端發(fā)送準(zhǔn)確的逃生路線，將有利于涉險(xiǎn)逃生自救。

2? 智慧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智慧消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在醫(yī)院常規(guī)消防報(bào)警系統(tǒng)和消防應(yīng)急執(zhí)行系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加智慧輔助系統(tǒng)，指導(dǎo)外來救援，提高救援效率。系統(tǒng)旨在直觀展示醫(yī)院的平面布置，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置，準(zhǔn)確選擇消防車進(jìn)場路線，引導(dǎo)消防車輛及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)最佳消防設(shè)施位置。實(shí)現(xiàn)將火警信息和最佳逃生路線及時(shí)發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效指導(dǎo)涉險(xiǎn)人員逃生自救。

2.1 智慧消防系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

智慧消防系統(tǒng)可以作為獨(dú)立的消防系統(tǒng)，也可以在原有消防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)。該項(xiàng)目研究以嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)模式，系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)獨(dú)立的信息系統(tǒng)界面，報(bào)警信息來源于原有的消防報(bào)警系統(tǒng)，通過對報(bào)警信息的來源點(diǎn)進(jìn)行判斷后，啟動執(zhí)行智慧信息選擇和發(fā)送。同時(shí)，智慧消防信息系統(tǒng)共享原有消防系統(tǒng)和119火警系統(tǒng)的聯(lián)動，通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和信息的完善，實(shí)現(xiàn)在火警情況下，不但能夠和119系統(tǒng)聯(lián)動，還能夠給消防單位發(fā)送圖片信息，提供最佳的進(jìn)場路線，明確現(xiàn)場消防設(shè)施布置位置等。

嵌入式智慧消防信息系統(tǒng)不但要跟原有的消防系統(tǒng)形成嵌入模式，還要跟醫(yī)院的掛號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。在掛號系統(tǒng)中，針對住院就醫(yī)人員，要求在掛號時(shí)形成獨(dú)立的手機(jī)信息數(shù)據(jù)庫;該數(shù)據(jù)庫中及時(shí)完善醫(yī)務(wù)人員、消防安保人員等的手機(jī)數(shù)據(jù)信息，智慧消防信息系統(tǒng)將自動讀取該數(shù)據(jù)庫，作為火災(zāi)情況下信息發(fā)送對象，發(fā)送消防逃生路線，指導(dǎo)相關(guān)人員及時(shí)逃生自救。

2.2 智慧消防系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

智慧消防信息系統(tǒng)的核心功能是路線的智慧選擇功能和信息的終端發(fā)送功能。路線的智慧選擇功能包含了消防車進(jìn)場路線的選擇和涉險(xiǎn)人員逃生路線的選擇。因?yàn)榍度胧街腔巯佬畔⑾到y(tǒng)是基于原有的消防系統(tǒng)，通常情況下，醫(yī)院智能消防系統(tǒng)都對系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)施進(jìn)行定位和編號，因此該項(xiàng)目軟件開發(fā)默認(rèn)原有消防系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)該功能。

消防車進(jìn)場路線的選擇，根據(jù)消防系統(tǒng)對建筑物煙感報(bào)警器的定位和編號，程序形成對應(yīng)的進(jìn)場路線圖庫，進(jìn)場路線圖庫與報(bào)警器形成變量對應(yīng)關(guān)系（見圖5）。假設(shè)設(shè)置1號和2號報(bào)警器分別對應(yīng)兩棟樓，當(dāng)系統(tǒng)讀取到1號報(bào)警，系統(tǒng)自動執(zhí)行對應(yīng)的第一套進(jìn)場路線，程序調(diào)取對應(yīng)的進(jìn)場路線圖片上帶有進(jìn)場路線指示，消防設(shè)施布置位置等，發(fā)送給中控室工作站，通過消防系統(tǒng)與119系統(tǒng)聯(lián)動的功能，將進(jìn)場路線發(fā)送給119系統(tǒng)，準(zhǔn)備指導(dǎo)消防車以最快的速度進(jìn)場，到達(dá)最佳位置;同理，當(dāng)系統(tǒng)讀取2號報(bào)警時(shí)，實(shí)現(xiàn)第二套路線選擇和發(fā)送。

涉險(xiǎn)人員逃生路線的選擇，系統(tǒng)主要針對住院就醫(yī)人員，根據(jù)樓層煙感報(bào)警器的編號和定位，系統(tǒng)形成獨(dú)立的逃生路線圖片信息庫，每一個(gè)報(bào)警器都對應(yīng)兩套逃生路線圖，根據(jù)病房和報(bào)警器的相對位置進(jìn)行判斷，發(fā)送對應(yīng)涉險(xiǎn)人員和火災(zāi)點(diǎn)相背的逃生路線圖，實(shí)現(xiàn)發(fā)送給不同的涉險(xiǎn)人員，都是最佳的逃生路線，提高逃生自救幾率（見圖6）。系統(tǒng)自動選取一套最佳的逃生路線圖后，調(diào)取手機(jī)信息庫，根據(jù)信息標(biāo)注的病房，給手機(jī)發(fā)送火災(zāi)報(bào)警信息和消防逃生路線圖。

信息的終端發(fā)送功能，主要解決將圖片信息發(fā)送給相關(guān)終端設(shè)備問題。系統(tǒng)通過采用STRACH軟件結(jié)合Python軟件的方式，實(shí)現(xiàn)將文字信息和圖片信息發(fā)送給對應(yīng)的終端。但因?yàn)閳D片信息容量較大等問題，容易造成傳輸受阻和信息傳輸時(shí)間長等問題。系統(tǒng)以發(fā)送一條圖片信息鏈接的形式，通過手機(jī)點(diǎn)擊鏈接后打開圖片方式，確保涉險(xiǎn)人員第一時(shí)間接收到報(bào)警信息和逃生路線信息，及時(shí)實(shí)施救援和自救。

2.3 智慧消防系統(tǒng)界面應(yīng)用設(shè)計(jì)

智慧消防系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)包含了登錄界面和系統(tǒng)應(yīng)用界面（見圖7、圖8），系統(tǒng)登錄界面是保證系統(tǒng)的獨(dú)立性功能，系統(tǒng)應(yīng)用界面融合了醫(yī)院掛號系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的相關(guān)信息共享及功能融合功能。

系統(tǒng)登錄界面主要設(shè)置的是登錄限制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有序管理。系統(tǒng)應(yīng)用界面包含了聲光報(bào)警系統(tǒng)和報(bào)警信息系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)接到報(bào)警時(shí)，聲光報(bào)警系統(tǒng)啟動，起到及時(shí)提醒作用，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用界面自動彈出報(bào)警信息界面。報(bào)警信息界面上包含了報(bào)警時(shí)間、報(bào)警器位置信息、報(bào)警內(nèi)容、附近消防設(shè)施布置信息等，信息界面分框分別顯示系統(tǒng)讀取的樓層逃生路線圖和消防車最佳進(jìn)場路線路。系統(tǒng)除自動發(fā)送相關(guān)信息至對應(yīng)的終端外，還提供手動輸入終端設(shè)備號，做信息發(fā)送的功能。

3? BIM在智慧消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)作為一項(xiàng)建筑信息模型的新的應(yīng)用技術(shù)，它具有突出的三維可視化優(yōu)勢。通過BIM技術(shù)建模，能夠直觀而又真實(shí)地反映醫(yī)院現(xiàn)場的布置情況，準(zhǔn)確展示消防設(shè)施布置情況?；贐IM建模形成的消防進(jìn)場路線圖和逃生路線圖能夠更加真實(shí)、直觀地指導(dǎo)應(yīng)急救援工作。BIM技術(shù)能夠繼承和傳承模型信息，針對BIM技術(shù)建立的消防設(shè)施模型，可以形成一套消防設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，全生命周期地記錄消防設(shè)施相關(guān)信息。

3.1 BIM在智慧消防系統(tǒng)場景布置中的應(yīng)用

在SCRATCH軟件應(yīng)用中，程序可以繪制醫(yī)院場景圖示作為背景，也可以調(diào)用場景圖片作為背景，但都是二維模式的圖片，無法直觀地表現(xiàn)相關(guān)信息。通過采用BIM技術(shù)，建立醫(yī)院的三維模型，可以全面真實(shí)地反映醫(yī)院的平面布置情況和樓層布置情況（見圖9、圖10）。醫(yī)院外場模型包含：周邊道路情況、消防設(shè)施布置位置、建筑物布置情況等。醫(yī)院樓層模型包含樓層病房布置情況、消防設(shè)施布置情況（如煙感報(bào)警器、消防箱、應(yīng)急指示燈、消防通道門、樓梯）等。

在BIM模型的基礎(chǔ)上，通過對報(bào)警信息的判斷，形成消防車輛進(jìn)場路線圖和消防逃生路線圖，建立完整的圖片信息庫，根據(jù)系統(tǒng)需要選擇對應(yīng)的路線圖發(fā)送給設(shè)備終端，對指導(dǎo)消防車進(jìn)場實(shí)施救援，指導(dǎo)涉險(xiǎn)人員逃生自救，都能夠更加直觀、更加有效。

3.2 BIM在智慧消防系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在消防系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用，是利用BIM技術(shù)對設(shè)施模型信息的繼承和傳承功能。在完成醫(yī)院消防設(shè)施整體系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)，可以直觀地查看消防系統(tǒng)的整體布置情況。同時(shí)，錄入相關(guān)設(shè)施的基礎(chǔ)信息，如消防報(bào)警器、消防水泵等的型號、功能等，便于系統(tǒng)的維護(hù)工作落實(shí)（見圖11、圖12）。在消防系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)設(shè)施維護(hù)和維修等，系統(tǒng)配置了運(yùn)維信息錄入功能，可以及時(shí)地將設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)信息錄入保留，避免造成運(yùn)行維護(hù)給系統(tǒng)造成的破壞。該系統(tǒng)對消防設(shè)施的全生命周期內(nèi)的所有信息的繼承起到積極的作用。

4? 結(jié)語

項(xiàng)目以江川社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心為模型，以STRACH軟件為編程工具，利用BIM軟件為建模工具，探究基于BIM的醫(yī)院智慧消防系統(tǒng)。研究表明，基于現(xiàn)有醫(yī)院等類似場所的消防設(shè)施，通過BIM技術(shù)建模，實(shí)現(xiàn)直觀展示，呈現(xiàn)現(xiàn)有消防設(shè)施布置及位置;通過系統(tǒng)研究開發(fā)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地選擇消防車進(jìn)場路線，并及時(shí)將救援指導(dǎo)信息及BIM系統(tǒng)圖發(fā)送至中控及救援系統(tǒng)，引導(dǎo)消防車輛及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)最佳消防設(shè)施位置;通過研發(fā)和配置，實(shí)現(xiàn)將火警信息和BIM系統(tǒng)顯示的最佳逃生路線及時(shí)發(fā)送到醫(yī)務(wù)及就醫(yī)人員終端設(shè)備，能夠有效地指導(dǎo)涉險(xiǎn)人員自救。系統(tǒng)對醫(yī)院等類似單位配置智慧消防系統(tǒng)，提高救援效率和自救效果，有積極的指導(dǎo)意義。

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