基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

江映舟

摘要：

在如今這個(gè)信息技術(shù)急劇發(fā)展的時(shí)代，城市建筑的消防安全管理已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的階段，可對(duì)智能化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)進(jìn)行集成運(yùn)用，使監(jiān)控和應(yīng)對(duì)火災(zāi)的過(guò)程變得更為精準(zhǔn)和有效。因此，本文將重點(diǎn)探析基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望提高系統(tǒng)運(yùn)行效率與可靠性，保障城市建筑消防安全水平得到提升。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；城市建筑；消防安全；數(shù)字化系統(tǒng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)遵循創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)、安全的原則，科學(xué)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模塊、系統(tǒng)模塊，同時(shí)還要做好系統(tǒng)升級(jí)與更新，才可提高基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，發(fā)揮其價(jià)值，保障城市建筑的消防安全性得到大幅提升。

一、基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（一）創(chuàng)新性原則

隨著科技的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)已不足以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的安全挑戰(zhàn)。基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化系統(tǒng)必須不斷吸納最新技術(shù)成果，比如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和人工智能。這不僅僅體現(xiàn)在硬件的更新?lián)Q代上，更在于軟件功能的不斷拓展和系統(tǒng)完整性的持續(xù)優(yōu)化。例如，通過(guò)探索新型傳感器的集成，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)外各種潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素；通過(guò)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)分析歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可更精準(zhǔn)預(yù)測(cè)火災(zāi)趨勢(shì)，提前做好防范措施。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

追求技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，設(shè)計(jì)者必須持續(xù)考慮成本效益比，以合理控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)投入。要在預(yù)算內(nèi)作出最佳的資源分配，確保每一分錢(qián)都能發(fā)揮最大價(jià)值，包括系統(tǒng)的使用壽命、維護(hù)成本和升級(jí)成本在內(nèi)。一個(gè)理想的消防安全數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)投資有效、運(yùn)營(yíng)高效，能自我演化和擴(kuò)展，適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的不斷升級(jí)。

（三）安全性原則

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性必須放在首位。要做到這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)者需要確保系統(tǒng)在面對(duì)外部的物理威脅時(shí)，如火災(zāi)本身以及內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，都能做到堅(jiān)如磐石。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要充分考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素，如數(shù)據(jù)的加密傳輸、備份、權(quán)限管理等，確保在極端情況下，系統(tǒng)還能有效運(yùn)行，履行其保護(hù)職責(zé)。

二、城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)介紹

（一）智能化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)

智能化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)以一系列高精度傳感器為基礎(chǔ)，無(wú)論是炙熱的火焰、彌漫的煙霧，還是突變的溫度和不尋常的氣體濃度，這些傳感器都能夠迅速識(shí)別并發(fā)送信號(hào)。這些設(shè)備如同千里眼般，時(shí)刻監(jiān)控著建筑的每一個(gè)角落。它們不僅是單向的信息接收者，也是實(shí)時(shí)的反饋系統(tǒng)。一旦偵測(cè)到異常，它們能自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)警，構(gòu)成一套完善的預(yù)警機(jī)制，最大限度減少火災(zāi)事故對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)造成的損害[1]。

（二）網(wǎng)絡(luò)接口模塊

1.控制器網(wǎng)絡(luò)接口模塊

控制器網(wǎng)絡(luò)接口模塊主要職責(zé)是橋接現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)與控制設(shè)備和更廣泛的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的通信。此類(lèi)系統(tǒng)將智能分布在消防安全網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)角落，以便更為精細(xì)和高效監(jiān)測(cè)潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。其中，智能控制器扮演著不可或缺的角色。通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，這些控制器能在火災(zāi)初期實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。利用TokenBus、Internet、TokenRing等先進(jìn)的通信協(xié)議，它們通過(guò)專(zhuān)用的總線(xiàn)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)指令的及時(shí)傳遞和執(zhí)行。

系統(tǒng)內(nèi)的通信能力不僅是火災(zāi)監(jiān)控功能層次劃定的關(guān)鍵，也是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理與調(diào)用的核心。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)精巧設(shè)計(jì)，可強(qiáng)化通信的穩(wěn)定性與服務(wù)效率，在異常情況下保障數(shù)據(jù)傳輸不受影響。結(jié)合了分布式智能化的處理方式，城市的消防安全系統(tǒng)得以在強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自我優(yōu)化。消防監(jiān)控系統(tǒng)的高性能和高效率，使它不僅能適應(yīng)現(xiàn)代城市復(fù)雜多樣的防火需求，可以主動(dòng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，確保在面對(duì)未來(lái)建筑物消防設(shè)施發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，仍能提供堅(jiān)實(shí)可靠的安全保障。

2.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接口模塊

數(shù)據(jù)中心作為信息加工處理中心，接收到各類(lèi)原材料后，需要這些網(wǎng)絡(luò)接口模塊來(lái)精細(xì)處理和整理信息。處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接口模塊必須具備高效的數(shù)據(jù)編解碼能力，以保證在網(wǎng)絡(luò)的端到端傳遞過(guò)程中信息的完整性與可靠性[2]。

在收集到的信息進(jìn)行初步分析和篩選后，這些模塊將成熟的戰(zhàn)略布局呈現(xiàn)給決策者，使他們能夠更有針對(duì)性制定消防策略。在此過(guò)程中，存儲(chǔ)和檢索速度就成為關(guān)鍵點(diǎn)，如何保障海量數(shù)據(jù)的快速入庫(kù)和抽取，是設(shè)計(jì)時(shí)必須解決的技術(shù)難題。網(wǎng)絡(luò)接口模塊不僅要求硬件性能優(yōu)越，還要求軟件高效穩(wěn)定。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的日趨成熟，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)接口模塊或許還要擔(dān)當(dāng)起更多數(shù)據(jù)智能處理任務(wù)。

（三）Internet或PSTN網(wǎng)

通過(guò)Internet或PSTN網(wǎng)建立的傳輸網(wǎng)絡(luò)，要求設(shè)計(jì)者有極高的前瞻性和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在選擇網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型時(shí)，確實(shí)需要綜合考慮穩(wěn)定性、速度、成本和未來(lái)的可拓展性等多個(gè)因素。Internet擁有極大的帶寬和快速的傳輸優(yōu)勢(shì)，非常適用于大量數(shù)據(jù)的傳輸和即時(shí)的互動(dòng)需求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)加密和數(shù)據(jù)安全性也具有挑戰(zhàn)性。而PSTN網(wǎng)絡(luò)雖然穩(wěn)定可靠，但它的數(shù)據(jù)傳輸速度和高級(jí)功能可能無(wú)法達(dá)到高要求。因此，兩者往往會(huì)被結(jié)合使用，以期取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)既安全又高效的傳輸[3]。

（四）城市消防接警控制指揮中心

在現(xiàn)代都市中，消防安全管理已趨向高科技與系統(tǒng)化的融合。絕大多數(shù)城市中樞配備有專(zhuān)職的消防接警指揮中心，這些中心通過(guò)119火災(zāi)報(bào)警電話(huà)與社會(huì)聯(lián)結(jié)，配置了眾多大型顯示屏，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)各種緊急信息。指揮中心的報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)具備先進(jìn)的功能，能夠即刻收到并展示聯(lián)網(wǎng)單位火警自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)傳遞的詳實(shí)信息，包括其他消防相關(guān)設(shè)備狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)還可借先進(jìn)的語(yǔ)音與數(shù)據(jù)通信技術(shù)，進(jìn)行火警信息的辨識(shí)和確認(rèn)，以確保將真實(shí)火情和焦點(diǎn)區(qū)域迅速傳遞給城市消防通信指揮體系，從而大幅提升火警的應(yīng)急響應(yīng)速度和準(zhǔn)確度。

指揮中心在接收到遠(yuǎn)端連接單位傳來(lái)的火警信號(hào)后，會(huì)啟用集成的數(shù)據(jù)接收與處理功能的軟件系統(tǒng)，它與城市消防通信指揮中心的119報(bào)警響應(yīng)終端緊密相連。畫(huà)面上不僅展示火災(zāi)建筑的具體地點(diǎn)和概況，還包括其地理位置、臨近的消防資源布局以及火警位置。值班人員在確認(rèn)火警真實(shí)性時(shí)，還可能會(huì)電話(huà)聯(lián)系聯(lián)網(wǎng)單位的值班人員，進(jìn)一步核實(shí)情況。經(jīng)確認(rèn)真實(shí)火情的警報(bào)會(huì)被直接反饋給城市消防通信指揮中心（119指揮中心）進(jìn)行緊急處理。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)誤報(bào)的情況進(jìn)行記錄，避免不必要的誤動(dòng)作。而對(duì)于那些建筑內(nèi)多個(gè)點(diǎn)發(fā)出連續(xù)報(bào)警的情形，這種情況通常被認(rèn)定為真實(shí)火警，便會(huì)立即向城市消防通信指揮中心報(bào)警，以便快速響應(yīng)并處理火情。

三、基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)方法

（一）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的主旨在于敏捷發(fā)現(xiàn)潛在威脅并作出反應(yīng)，從而為人員撤離和火災(zāi)撲救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。首先，得運(yùn)用先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)。例如，可以部署聯(lián)網(wǎng)的光電感煙探測(cè)器、可燃?xì)怏w探測(cè)器及獨(dú)立運(yùn)行的溫度傳感器。這一系列設(shè)備可以對(duì)空間中的不同火災(zāi)特征進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦檢測(cè)到異常，就能立即啟動(dòng)警報(bào)。在各類(lèi)探測(cè)器的選擇與部署上，需精心謀劃，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，建立密集而科學(xué)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在通風(fēng)較差或易燃物品存儲(chǔ)較多的封閉空間，應(yīng)增設(shè)探測(cè)點(diǎn)以加強(qiáng)監(jiān)控。嵌入式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需充分考慮到建筑物的每一個(gè)角落，保證既無(wú)盲點(diǎn)，又能避免過(guò)度集中而造成資源浪費(fèi)[4]。

報(bào)警后的滅火措施同樣關(guān)鍵。自動(dòng)噴淋系統(tǒng)直接與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)相連，能在探測(cè)火源后立即啟動(dòng)。種類(lèi)繁多的自動(dòng)噴淋頭能根據(jù)不同區(qū)域的結(jié)構(gòu)特性和火險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行選擇和布局，以確保液體滅火劑能迅速到達(dá)火災(zāi)發(fā)生處。同時(shí)，實(shí)時(shí)有效的信息傳播同樣不容忽視。數(shù)據(jù)傳輸通道需要足夠穩(wěn)定，能在各種環(huán)境條件下安全可靠將火警信息傳送至消防中心或者為現(xiàn)場(chǎng)人員提供準(zhǔn)確的引導(dǎo)。在極端情況下，備用通信系統(tǒng)的設(shè)置可以確保信息流通不至中斷，保障應(yīng)急響應(yīng)不會(huì)受到延誤。

火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)不僅需要高效執(zhí)行，也要求易于維護(hù)和操作。界面設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔直觀，保持用戶(hù)友好性的同時(shí)，確保必要信息一目了然。生動(dòng)的圖形與清晰的指示可以大幅度減少誤操作和判斷延遲[5]。

（二）網(wǎng)絡(luò)接口模塊

網(wǎng)絡(luò)接口模塊在現(xiàn)代化消防系統(tǒng)中扮演不可或缺的角色，作為連接建筑內(nèi)外信息的橋梁，必須配備高效能的數(shù)據(jù)處理單元以及強(qiáng)大的抗干擾能力。在網(wǎng)絡(luò)安全日益受到重視的當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)接口模塊必須對(duì)抗黑客攻擊和數(shù)據(jù)篡改行為，以確保消防數(shù)據(jù)的純凈性與完整性。在技術(shù)路線(xiàn)選擇上，無(wú)論是有線(xiàn)還是無(wú)線(xiàn)通信，都要保證其傳輸速度與穩(wěn)定性，將耗時(shí)長(zhǎng)、易受外界影響的鏈路剔除在系統(tǒng)方案之外。網(wǎng)絡(luò)接口需要兼容各種標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，以方便與各類(lèi)現(xiàn)有系統(tǒng)集成。這種開(kāi)放性的設(shè)計(jì)不僅可以降低整體成本，也顯著提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。對(duì)于系統(tǒng)架構(gòu)方面，要考慮到軟硬件的可拓展性[6]。

（三）Internet或PSTN網(wǎng)

選取互聯(lián)網(wǎng)或PSTN網(wǎng)的決策必須基于數(shù)個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，包括但不限于傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、維護(hù)成本和安全性?；ヂ?lián)網(wǎng)以其寬廣的帶寬優(yōu)勢(shì)和高速的數(shù)據(jù)傳輸能力頗受青睞。然而，使用互聯(lián)網(wǎng)通信必須建立堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)加密和防火墻保護(hù)機(jī)制，以抵御潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)。PSTN因其穩(wěn)定性和普遍可靠性，被視為一個(gè)有利的選擇，特別是在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)或?qū)拵Х?wù)不足的地區(qū)。盡管速度不及互聯(lián)網(wǎng)，但PSTN網(wǎng)在保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面的表現(xiàn)仍然值得贊賞。選擇網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型后，接下來(lái)便是通過(guò)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確保消防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸極致可靠和高效。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)引入冗余設(shè)計(jì)，通過(guò)備份數(shù)據(jù)通道和多節(jié)點(diǎn)布局來(lái)提升系統(tǒng)容錯(cuò)能力，從而避免單點(diǎn)故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成的影響。

（四）數(shù)據(jù)中心監(jiān)控管理軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在數(shù)據(jù)中心監(jiān)控管理軟件的設(shè)計(jì)上，細(xì)節(jié)至關(guān)重要，它關(guān)乎后續(xù)消防系統(tǒng)運(yùn)行的平滑性。軟件的界面需要盡可能直觀，這樣消防人員和建筑管理人員可以迅速理解并對(duì)突發(fā)情況作出反應(yīng)。還應(yīng)考慮到軟件需要具有一定程度的智能，自動(dòng)分析這些數(shù)據(jù)，警示異常情況并提供預(yù)先設(shè)定的應(yīng)急反應(yīng)指令。高度的自定義性是設(shè)計(jì)中不可或缺的，使軟件可以根據(jù)不同建筑的特征進(jìn)行調(diào)整。有些建筑可能需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)特定區(qū)域或特殊的安全指標(biāo)，有的建筑則要求軟件對(duì)接與建筑管理系統(tǒng)和能源調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。因此，軟件應(yīng)具有靈活的編程接口，以提供與其他系統(tǒng)集成的能力。軟件應(yīng)能自動(dòng)生成詳細(xì)報(bào)告，以供審查和分析，從而改善消防安全預(yù)案。生成的報(bào)告應(yīng)詳細(xì)到足以讓火災(zāi)調(diào)查員明白事故的原因和發(fā)展過(guò)程，以便快速傳達(dá)至關(guān)重要的信息[7]。

結(jié)語(yǔ)

城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)的建立和發(fā)展，不僅關(guān)乎技術(shù)問(wèn)題，社會(huì)每一個(gè)人的參與和協(xié)作都尤為關(guān)鍵。建筑設(shè)計(jì)師、工程技術(shù)人員、消防部門(mén)、城市規(guī)劃者乃至普通市民，每一個(gè)人的智慧和努力都是這一安全保障系統(tǒng)不可或缺的一部分。通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)的城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)的建立，能在最大程度上保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，使城市為居民提供更加安全、和諧的居住環(huán)境[8]。

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