視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

劉 曉 峰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院,黑龍江 哈爾濱 150090)

0 引 言

火災(zāi)預(yù)防一直為人們所重視,火災(zāi)的技防手段也不斷推陳出新,火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)等都極大地提高火災(zāi)的預(yù)警性能,但這些報(bào)警信號(hào)都是通過探測(cè)器件間接發(fā)出的聲光信號(hào)達(dá)到報(bào)警功能,且常常存在誤報(bào)、漏報(bào)等狀況,并難以及時(shí)復(fù)核、確認(rèn),故難以滿足日常的實(shí)際管理需求。而隨著技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展,視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅可作為保障建筑物內(nèi)人身、財(cái)務(wù)等安全的常備系統(tǒng),而且可以在火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警方面發(fā)揮顯著作用,并且具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此,盡快推動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的融合統(tǒng)一,進(jìn)而完成消防系統(tǒng)與安防系統(tǒng)的一體化規(guī)劃和建設(shè)尤為重要。

1 必要性

1.1 智慧消防的需求

隨著5G時(shí)代的到來,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云服務(wù)等技術(shù)在各個(gè)不同行業(yè)逐漸廣泛應(yīng)用。2017年10月公安部消防局發(fā)布《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見》,各城市智慧消防的建設(shè)也陸續(xù)開展,結(jié)合消防與安防一體化的智慧消防城市物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向。

智慧消防城市物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以“預(yù)防為主,防消結(jié)合”為指導(dǎo)思想,以“廣泛的透徹感知、全面的物聯(lián)共享、可視的報(bào)警服務(wù)”為建設(shè)理念,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取消防基礎(chǔ)大數(shù)據(jù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)消防數(shù)據(jù)的采集分析,挖掘大數(shù)據(jù)信息,最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,將消防工作由稽查管理向?qū)崟r(shí)主動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變,從而最大程度地降低火災(zāi)發(fā)生的概率,同時(shí)也減小消防部門稽查和救援壓力,最終提升整體消防防控能力。安防系統(tǒng)已成為智慧消防城市物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的重要一環(huán)。

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 智慧消防物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖

1.2 城市發(fā)展的需要及其優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,消防安全面臨著復(fù)雜嚴(yán)峻的形勢(shì),如何利用先進(jìn)的科技手段防范火災(zāi)事故、確保消防安全,是當(dāng)今城市治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前,城市綜合體、超高層寫字樓、體育場(chǎng)館、會(huì)展、文博等類建筑不斷興起,此類建筑往往空間高大、社會(huì)影響力強(qiáng);人員密集、流動(dòng)性大、物資集中,火災(zāi)危險(xiǎn)性大,在城市消防聯(lián)網(wǎng)中均屬于重點(diǎn)監(jiān)控單位。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),具有以下優(yōu)勢(shì)。

(1)可應(yīng)用于高大空間,早期發(fā)現(xiàn)火警。傳統(tǒng)探測(cè)裝置對(duì)于高大空間火災(zāi)的早期探測(cè)還具有局限性,而視頻火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)利用攝像機(jī)作為火災(zāi)探測(cè)器,由于攝像機(jī)的安裝不受場(chǎng)所、環(huán)境的限制,探測(cè)距離大,監(jiān)測(cè)更加直觀,可以對(duì)更大的空間進(jìn)行監(jiān)控,因而可以在很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器的不足。目前,其較多應(yīng)用于高大空間的工業(yè)廠房、存儲(chǔ)庫(kù)房、隧道以及部分室外等高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)所中,可以早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和煙霧,對(duì)潛在火災(zāi)快速做出響應(yīng)。

(2)可實(shí)時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)狀況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以復(fù)核火災(zāi)事故報(bào)警,當(dāng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警后,可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)復(fù)核火災(zāi)報(bào)警的真實(shí)性;在普通場(chǎng)所,火災(zāi)時(shí)可以實(shí)時(shí)獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的火情、人員的疏散及救援情況,為消防指揮人員及火災(zāi)事故救援提供實(shí)況信息。

(3)可監(jiān)視重要設(shè)備的運(yùn)行狀況。在重要設(shè)備機(jī)房,如消防泵房、電梯機(jī)房、防排煙機(jī)房、變電所、柴油發(fā)電機(jī)房等處設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng),火災(zāi)時(shí)可及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)狀況,以便于消防指揮人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況,并采取相應(yīng)的措施。

(4)可提高消防管理水平,減少現(xiàn)場(chǎng)査看的工作量。消防安全通道和出口暢通是人員密集場(chǎng)所消防安全管理的重點(diǎn),為有效杜絕占用、堵塞、鎖閉通道和出口現(xiàn)象發(fā)生,視頻監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)防火門、消防通道進(jìn)行實(shí)時(shí)智能監(jiān)控和告警。通過采集分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)在防火門、消防通道處的視頻圖像,將系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別的違規(guī)隱患在監(jiān)控管理中心進(jìn)行提示和報(bào)警。

(5)可保存事前、事中及事后的視頻資料,包括失火的時(shí)間、點(diǎn)位、周邊布置等信息,便于查閱及再現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)記錄及火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),為后期火災(zāi)分析認(rèn)定提供客觀真實(shí)的證據(jù)。

(6)可以對(duì)火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)或消防安全重點(diǎn)單位進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和遙控管理。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)需進(jìn)行相關(guān)軟件的開發(fā)、硬件的升級(jí)及補(bǔ)充,短期內(nèi)將增加系統(tǒng)造價(jià),但隨著系統(tǒng)應(yīng)用及推廣,其便于城市化的集中監(jiān)控及管理,能夠保障人員生命及財(cái)產(chǎn)安全,經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)更加凸顯。

2 可行性

2.1 技術(shù)發(fā)展

目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已應(yīng)用的基于視頻圖像探測(cè)的火災(zāi)報(bào)警技術(shù)主要分為兩類,一類是以特殊攝像機(jī)為火災(zāi)探測(cè)器的視頻火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),主要采用雙波段紅外/紫外復(fù)合探測(cè)技術(shù),與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)不兼容;此類產(chǎn)品造價(jià)高,專用性強(qiáng),后期維護(hù)及管理難度大。另一類則是基于火災(zāi)的圖像探測(cè)技術(shù),開發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng),利用現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)作為火災(zāi)探測(cè)器,使用計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行火焰、煙霧識(shí)別,無論哪種火災(zāi)類型,均可在視頻圖像內(nèi)出現(xiàn)火焰或煙霧的幾十秒內(nèi)被快速識(shí)別并報(bào)警,使用戶及早采取適當(dāng)措施[1]。

近年來,利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可視圖像探測(cè)技術(shù)已成為消防報(bào)警領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),終端產(chǎn)品技術(shù)日益成熟,系統(tǒng)造價(jià)低,安裝及維護(hù)方便快捷。

2.2 國(guó)家相關(guān)規(guī)范的發(fā)布與支持

在相關(guān)規(guī)范方面,GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中第4.10.2條規(guī)定:“消防聯(lián)動(dòng)控制器應(yīng)具有自動(dòng)打開涉及疏散的電動(dòng)?xùn)艞U等的功能,宜開啟相關(guān)區(qū)域安全技術(shù)防范系統(tǒng)的攝像機(jī)監(jiān)視火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)”,已經(jīng)為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接入預(yù)留了條件。

2015年6月,公安部天津消防研究所與24家單位共同組成編制組,編制了CECS 448:2016《可視圖像早期火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》,并于2016年10月1日在全國(guó)實(shí)施。部分地方也發(fā)布了相關(guān)規(guī)范,如天津DB12/T 917—2019《可視圖像火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》,已于2020年1月1日起實(shí)施。此外,ISO/TS 7240-29:2017《火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng) 第29部分:視頻火災(zāi)探測(cè)器》的發(fā)布彌補(bǔ)了缺少一個(gè)國(guó)際性統(tǒng)一規(guī)范的不足[3]。

近期,隨著GB 50440《城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 16806《消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)》檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的相繼修編及出臺(tái),目前城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)⒊鞘袃?nèi)重點(diǎn)建筑的消防探測(cè)信號(hào)發(fā)送到消防局的管理平臺(tái)中,將城市的主要建筑納入到消防局管理系統(tǒng)中。

3 設(shè)計(jì)原則

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

安防、消防一體化建設(shè),是未來智慧消防發(fā)展及建設(shè)的主要方向。目前安防消防一體化仍利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)安裝的各種室內(nèi)監(jiān)控?cái)z像機(jī),系統(tǒng)之間需要通過協(xié)議轉(zhuǎn)換,互相通信建立聯(lián)系。對(duì)比兩者系統(tǒng)架構(gòu),火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)布線主要以樹形結(jié)構(gòu)為主,消防報(bào)警、聯(lián)動(dòng)、電話、廣播各總線均為獨(dú)立布線模式,其他如防火門監(jiān)控、電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防電源監(jiān)控、集中控制應(yīng)急疏散照明等消防分系統(tǒng)均獨(dú)立布線、獨(dú)立運(yùn)行,控制及接口體系較為封閉。而安防和智能化各應(yīng)用系統(tǒng)整體適應(yīng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化的發(fā)展,系統(tǒng)架構(gòu)及布線形式是結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化體系,符合智慧建筑領(lǐng)域互聯(lián)互通的發(fā)展方向。未來,從設(shè)計(jì)層面和規(guī)范角度出發(fā),火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)只有架構(gòu)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和通用化,才能實(shí)現(xiàn)安防和消防系統(tǒng)的整體兼容[4]。視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

3.2 機(jī)房設(shè)置

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及安防監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)其管理的需求,需各自設(shè)置消防控制室(中心)及安防監(jiān)控中心,主要設(shè)于建筑1F或-1F[5],需具有獨(dú)立的直接對(duì)外出口。以前由于其重要性,在建筑中往往單獨(dú)設(shè)置,人員獨(dú)立,管理獨(dú)立。而現(xiàn)在在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中兩者常常合并設(shè)置,既可減少建筑空間的占用,又可以采用一組管理人員,節(jié)省開支,便于培訓(xùn)及管理。GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[6]中第23.2.3.2條明確:“安防監(jiān)控中心宜與消防控制室合并設(shè)置?！?/p>

3.3 電源預(yù)留

以往消防控制室不管是否與安防監(jiān)控中心合并設(shè)置,兩套系統(tǒng)均需單獨(dú)設(shè)置供電電源,兩者負(fù)荷等級(jí)相同,但配電標(biāo)準(zhǔn)卻不一致,雖然都采用雙路電源末端切換配電,但消防負(fù)荷采用礦物絕緣電纜配電,而安防監(jiān)控機(jī)房則可以采用阻燃耐火電纜。GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第14.9.6.1條中規(guī)定:“安防監(jiān)控中心宜設(shè)置專用配電箱;當(dāng)與消防控制室合用機(jī)房,或與智能化總控室合用機(jī)房時(shí),配電箱可合用”;第23.5.1.2條對(duì)此也做出要求:“當(dāng)消防控制室與安防監(jiān)控中心合用機(jī)房,且火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與安全技術(shù)防范系統(tǒng)有聯(lián)動(dòng)時(shí),供電電源可合用配電箱?！惫灿秒娫聪到y(tǒng)應(yīng)按照消防負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)配電。此次條文的修訂也與未來的發(fā)展趨勢(shì)相一致。

3.4 可視圖像系統(tǒng)攝像機(jī)設(shè)置場(chǎng)所

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)出于安全管理的需要,其攝像機(jī)主要設(shè)置于主要出入口及需要重點(diǎn)監(jiān)控的場(chǎng)所。而作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要輔助措施,其攝像機(jī)的布置與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相互配合,則應(yīng)用更加廣泛而全面。

DB12/T 917—2019《可視圖像火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》附錄A中列出了城市軌道交通、煙草、公路隧道、倉(cāng)儲(chǔ)物流、電力、電信、金融、鋼鐵冶金、石油石化、鐵路、民航等行業(yè)中適合安裝視頻圖像報(bào)警系統(tǒng)的場(chǎng)所。但在民用建筑中下列場(chǎng)所建議設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)。

(1)疏散走道、樓梯間、主要出入口外、電梯轎廂。

(2)高度大于12 m的場(chǎng)所:展覽廳;體育館、影劇院、會(huì)堂的觀眾臺(tái)、會(huì)議廳、報(bào)告廳、共享舞臺(tái)等人員密集場(chǎng)所;中庭、大堂、等候廳等高大的廳堂場(chǎng)所。

(3)主要設(shè)備機(jī)房,例如消防控制室、消防水泵房、防排煙機(jī)房、電梯機(jī)房、變電所、柴油發(fā)電機(jī)房等火災(zāi)時(shí)均需工作的設(shè)備用房,以及集中設(shè)置電氣設(shè)備的房間,如強(qiáng)、弱電豎井、配電小間等處。

(4)地下車庫(kù)充電樁等區(qū)域。

3.5 管線選擇及敷設(shè)

根據(jù)規(guī)范要求,“火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的傳輸線路和50 V以下供電的控制線路,應(yīng)采用電壓等級(jí)不低于交流300/500 V的銅芯絕緣導(dǎo)線或銅芯電纜。采用交流220/380 V的供電和控制線路,應(yīng)采用電壓等級(jí)不低于交流450/750 V的銅芯絕緣導(dǎo)線或銅芯電纜?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的供電線路、消防聯(lián)動(dòng)控制線路應(yīng)采用耐火銅芯電線電纜,報(bào)警總線、消防應(yīng)急廣播和消防專用電話等傳輸線路應(yīng)采用阻燃或阻燃耐火電線電纜。”視頻監(jiān)控系統(tǒng)的線纜選擇可參考火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的要求,系統(tǒng)布線均采用耐火或阻燃耐火線纜,傳輸線路應(yīng)單獨(dú)敷設(shè),采用金屬管、可撓(金屬)電氣導(dǎo)管或封閉式線槽保護(hù)。均應(yīng)采取熱鍍鋅防腐措施,走廊及豎井內(nèi)沿封閉金屬線槽敷設(shè)時(shí)應(yīng)外刷防火涂料。由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是用于早期發(fā)現(xiàn)火警,便于人員疏散,因此防火涂料的耐火時(shí)間不應(yīng)小于30 min。

3.6 聯(lián)動(dòng)控制

(1)可視圖像早期火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)可作為其他消防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)條件,或經(jīng)人工確認(rèn)火警后啟動(dòng)其他消防系統(tǒng)[5]。

(2)當(dāng)可視圖像早期火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警并確認(rèn)火警后,值班人員應(yīng)按火警優(yōu)先原則處理,并應(yīng)立即啟動(dòng)火警響應(yīng)應(yīng)急預(yù)案[5]。

(3)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)煙感探測(cè)器、溫感探測(cè)器或手動(dòng)報(bào)警按鈕、消火栓按鈕觸發(fā)報(bào)警時(shí),聯(lián)動(dòng)相關(guān)區(qū)域攝像機(jī),視頻監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)將火警相近區(qū)域的攝像機(jī)的攝像畫面切向保安主監(jiān)視屏(或消控中心顯示器),重點(diǎn)監(jiān)錄這些攝像機(jī)的攝像內(nèi)容,并以語音提示方式進(jìn)行報(bào)警提示,以便于消防管理人員確認(rèn)火災(zāi)及了解現(xiàn)場(chǎng)情況,并自動(dòng)保存視頻作為依據(jù),以供事后分析原因。

(4)確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生前,啟動(dòng)相關(guān)區(qū)域的消防應(yīng)急照明、疏散指示燈具以及全部消防設(shè)備機(jī)房的照明。目前,主要消防設(shè)備機(jī)房照明配電多采用備用照明,其可以與應(yīng)急照明燈合用一套燈具,采用消防電源配電,并在火災(zāi)時(shí)緊急點(diǎn)亮。

(5)聯(lián)動(dòng)相關(guān)區(qū)域的門禁系統(tǒng)。當(dāng)門禁管理子系統(tǒng)發(fā)生非法侵入時(shí),視頻電視監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)將進(jìn)入的管制門或報(bào)警點(diǎn)相近區(qū)域的攝像畫面在安防監(jiān)控中心主監(jiān)視屏顯示,并重點(diǎn)監(jiān)錄這些攝像機(jī)的攝像內(nèi)容,以備核對(duì)。發(fā)生消防報(bào)警時(shí),相關(guān)安裝門禁區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)需要自動(dòng)打開或關(guān)閉。

3.7 機(jī)房接地

機(jī)房的功能接地、保護(hù)接地(包括等電位聯(lián)結(jié)、防靜電接地和防雷接地)等宜與建筑物供配電系統(tǒng)共用接地裝置,接地電阻值不小于1 Ω。

4 結(jié) 語

視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是大勢(shì)所趨,是技術(shù)進(jìn)步、時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果。建議國(guó)家從政策上、財(cái)政上加以支持和推動(dòng),企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)軟件及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和認(rèn)證,以及加強(qiáng)相關(guān)規(guī)范的編制、補(bǔ)充及完善,最終促進(jìn)消防系統(tǒng)與安防系統(tǒng)一體化的建設(shè)和發(fā)展。