中國古建筑智能防火工作研究

張楠

摘要：我國很多古建筑屬于木質(zhì)材質(zhì)，如果不能對這些建筑在保護(hù)過程中制定有效的防火措施，那么極易出現(xiàn)很多火災(zāi)事故。本文旨在分析中國古建筑智能防火工作，依據(jù)我國古建筑火災(zāi)的具體成因與顯著特征，充分融合應(yīng)用防火手段建立完善的智能防火系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：中國古建筑;智能防火;工作

一、我國古建筑火災(zāi)成因與具體特征

（一）建筑材料耐火等級低，預(yù)防相對困難

具體說來，我國大多數(shù)古建筑基本上都是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，這類材料不僅火災(zāi)荷載大而且耐火等級非常低。例如，很多亭子或屋檐等喜歡采用杉木、松木或柏木這些比較耐風(fēng)吹雨打的木材，但是任何木質(zhì)材料經(jīng)過幾百年甚至幾千年的歷史變遷，其本質(zhì)材料不僅變得非常干燥疏松而且在自然風(fēng)化的作用下極易形成干裂。

例如，我們在旅游觀賞時經(jīng)常會見到由橫梁和立柱作為基本構(gòu)成的“間”字架構(gòu)建筑，這種架構(gòu)雖然具有非常好的通風(fēng)條件且屋頂結(jié)構(gòu)工整嚴(yán)密，具有較好的欣賞價值。然而，一旦失火，屋內(nèi)的梁柱就會讓火勢迅速擴(kuò)散和蔓延，在短時間內(nèi)大量的煙氣和熱量聚集其中，而這些古建筑因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的問題不易消散熱度，最終致使其轟然倒塌，著實(shí)讓人感到惋惜。

（二）位置過于偏僻，建筑相連緊密

在我國古代時期，因?yàn)槭艿秸我蛩亍⑽幕蛩匾约白诮桃蛩氐纳钊胗绊?，很多古建筑喜歡建于綿延起伏的群山之中或雄偉壯麗的山巔，例如我們比較熟悉的湖北襄陽武當(dāng)山道教道觀以及山西省忻州市五臺縣境內(nèi)的五臺山佛教寺廟等，都屬于這種建筑。這些古建筑所處的地理位置極其獨(dú)特，或山路異常狹隘崎嶇或跋涉困難，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防員和消防車根本不能在第一時間就趕到現(xiàn)場進(jìn)行滅火，再加上寺廟或道觀中的僧侶道人不具備比較完善的滅火技能，而且周邊的消防設(shè)施設(shè)備也不夠完善，甚至有時候遠(yuǎn)離消防水源，致使消防員不能迅速滅火。

例如，我們還能見到以群落組合形式出現(xiàn)的古建筑，這種建筑的院落與廊道所采用的建造方式使得建筑與建筑之間進(jìn)行上下套疊或前后有效相接，雖然極具美感且形式獨(dú)特，但是防火間距非常狹小且缺乏安全空間。這種格局的建筑物，缺失有效的防火分隔與消防通道，假如發(fā)生火災(zāi)，必然會在很短時間內(nèi)引發(fā)強(qiáng)烈的連鎖反應(yīng)，促使火勢不斷擴(kuò)大。

（三）管理不得當(dāng)，火災(zāi)誘因相當(dāng)復(fù)雜

我們早已進(jìn)入現(xiàn)代文明社會，基本的用電設(shè)施幾乎每人都能充分享受到。但是，調(diào)查發(fā)現(xiàn)引發(fā)古建筑發(fā)生火災(zāi)現(xiàn)象，超過半數(shù)以上的屬于人為用火用電不慎造成的。具體說來，人為放火玩火、用火不慎以及進(jìn)行違章生產(chǎn)作業(yè)等，都屬于人為因素。普遍存在的有宗教用火不慎和生活用火不慎這兩種現(xiàn)象。

例如，冬日比較寒冷且古建筑內(nèi)并沒有一些現(xiàn)代化取暖設(shè)施，因此某些人會使用火樓進(jìn)行采暖，同時還喜歡用明火炊煮等。而夏日天氣燥熱蚊蟲紛飛，人們?yōu)榱蓑?qū)蚊使用滅火蚊香，還有人喜歡隨地亂扔煙頭等。這些現(xiàn)象，都極易引發(fā)火災(zāi)。同時，在某些大型道觀和寺廟中，每到初一十五，必然會有大規(guī)模的信眾進(jìn)行明火燃香行為，而且香客在禮拜過程中還喜歡使用諸如鞭炮等易爆物品，稍有不慎，就極易引發(fā)大火。

二、中國古建筑智能防火研究策略

因?yàn)楠?dú)特的客觀建筑特征，我國古建筑不僅沒有較高的耐火等級而且火災(zāi)防范比較困難等，加大了引發(fā)火災(zāi)的可能性。當(dāng)下，將人工智能技術(shù)與交互技術(shù)充分融入消防安全中，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建比較完善的防火體系已成為社會主流。在古建筑智能防火中，充分應(yīng)用比較先進(jìn)的前沿科學(xué)技術(shù)，在復(fù)雜的古建筑環(huán)境內(nèi)，讓更多的消防設(shè)備充分發(fā)揮自控制、自感知以及自適應(yīng)等手段，將火災(zāi)風(fēng)險最大可能地降到最低。

（一）在古建筑中合理應(yīng)用科學(xué)風(fēng)險評估技術(shù)

相關(guān)技術(shù)人員可以對計算機(jī)模擬軟件進(jìn)行充分運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上建立出有關(guān)古建筑的火災(zāi)模型，然后對古建筑火災(zāi)情況進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)方式模擬，在進(jìn)行模擬時要充分考慮到建筑在發(fā)生火災(zāi)時的相關(guān)溫度變化、引起運(yùn)動變化以及火勢發(fā)展情況等，對當(dāng)前火災(zāi)風(fēng)險評估技術(shù)采用精確定量分析法進(jìn)行科學(xué)分析。

例如，按照不同古建筑空間特征構(gòu)建相應(yīng)模型，然后選用諸如有限元法等不同數(shù)值方法與離散格式進(jìn)行計算，以此確保全面分析古建筑的火災(zāi)情形。以模擬數(shù)學(xué)評估法為主對古建筑火災(zāi)進(jìn)行分析，還要建立比較合理的消防管線建筑信息模型與古建筑消防設(shè)施模型等，以此對火災(zāi)危險程度進(jìn)行正確評估。同時，在具體應(yīng)用過程中還要將模糊綜合評估方法作為主要輔助手段，在制定消防安全檢查表時要充分依據(jù)城市劃分原則與指標(biāo)選取原則。此外，還要根據(jù)實(shí)際狀況評估古建筑火災(zāi)起火的危害性。在制定完妥善的方案之后，要將所總結(jié)出的評估手段完全會納入檔并及時向消防部門上傳，按照分析結(jié)果，消防部門會對所負(fù)責(zé)的區(qū)域內(nèi)部建筑進(jìn)行合理分級，根據(jù)不同的消防級別給予相對應(yīng)的整改措施，將火災(zāi)發(fā)生控制在根源。

（二）逐步健全火災(zāi)自動探測技術(shù)

我國古建筑采用木質(zhì)裝配形式的居多，這種建筑往往對于榫卯結(jié)構(gòu)運(yùn)用非常充分，不僅空間高大而且內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，如果在古建筑外觀布置消防電纜線極易破壞建筑的整體美感?；诖?，對古建筑的火災(zāi)探測與報警功能可選用當(dāng)今比較流行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，首先可以將數(shù)量不等的無線通信節(jié)點(diǎn)設(shè)置在建筑周圍，然后將不同類型的傳感器監(jiān)測依據(jù)部位特征妥善安置，以此對區(qū)域內(nèi)比較敏感的參數(shù)信號進(jìn)行有效監(jiān)測。

例如，在某些廟堂的大殿內(nèi)可以將紅外參數(shù)信號的傳感器設(shè)置在其中，將對光強(qiáng)度信號進(jìn)行充分測量的傳感器放置在藏書閣內(nèi)。這樣，通過自組織形式，節(jié)點(diǎn)群就形成了比較完整的無線通信網(wǎng)絡(luò)，在sink節(jié)點(diǎn)上接收到區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，然后在充分借助衛(wèi)星與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)利用sink鏈路將所得到的數(shù)據(jù)向控制處理中心上傳。如果古建筑內(nèi)已經(jīng)安裝了有線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，那么報警系統(tǒng)的子系統(tǒng)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)兼容后可將普通探測作用發(fā)揮得更好。

（三）簡易阻燃處理

我們雖然不能對古建筑的格局進(jìn)行隨意改變，但是完全可以對古建筑的自身環(huán)境進(jìn)行良好改善，以此達(dá)到簡易阻燃處理的目的。

例如，可以時時留意古建筑內(nèi)部某些極易燃燒的裝飾物品材料，針對這些材料的具體性能采用科學(xué)合理的防火處理與必要的阻燃措施。例如，可以通過防火油漆或防火材料等進(jìn)行比較簡易的處理。還可以將古建筑內(nèi)的房間通過不可燃材料進(jìn)行有效隔開，并對古建筑內(nèi)的紡織品利用阻燃劑進(jìn)行有效的防火處理，同時在保持懸掛物色澤與質(zhì)地的基礎(chǔ)上進(jìn)行阻燃處理等。如果我們采用防火門和防火墻技術(shù)，就可以將較大規(guī)模的文物古建筑合理分隔成多個數(shù)量的防火分區(qū)。這樣不僅可以將火災(zāi)負(fù)載降到最低，而且相應(yīng)將古建筑的耐火等級有效提升，可以從源頭上有力遏制火災(zāi)的發(fā)生。

（四）用電用火改造

在文物古建筑中，電器而產(chǎn)生火災(zāi)的比例將近50%左右，因此有必要對此方面進(jìn)行逐步規(guī)范并將其納入重點(diǎn)范圍。在整個建筑界，很多文物古建筑擁有非常特殊的地位而且屬于分級分管，因此我們可以與宗教部門和城建部門等相互協(xié)調(diào)，籌措更多利于改造的整改資金對古建筑內(nèi)的電氣線路敷設(shè)進(jìn)一步規(guī)范。

（五）不斷完善自動滅火裝置系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)以及自動噴水滅火系統(tǒng)等是我國當(dāng)前比較常見的火災(zāi)自動滅火系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)并不適用于對古建筑的滅火工作，因?yàn)檫@兩種滅火系統(tǒng)容易對古建筑內(nèi)的文物造成一定程度的損壞，因此要在古建筑內(nèi)推廣細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。同時，在采集相關(guān)設(shè)備信息時可充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對壓力與水量狀態(tài)做到充分監(jiān)控并對其進(jìn)行妥善維修，以此確保在火災(zāi)發(fā)生時依然處于正常工作狀態(tài)。

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