基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑火災(zāi)防控體系建設(shè)

摘要：高層建筑火災(zāi)具有火勢蔓延速度快、人員疏散難度大、火災(zāi)撲救困難等特點，稍有不慎就可能導(dǎo)致財產(chǎn)和人員傷亡。為了應(yīng)對高層建筑火災(zāi)防控所面臨的這些挑戰(zhàn)，應(yīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入高層建筑火災(zāi)防控體系，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能和優(yōu)勢，全面提升高層建筑火災(zāi)防控的效果。闡述了高層建筑火災(zāi)的特點，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高層建筑火災(zāi)防控中的應(yīng)用優(yōu)勢，探討如何基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建高層建筑火災(zāi)防控體系，并提出一系列探討性建議，旨在推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高層建筑火災(zāi)防控領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；高層建筑；火災(zāi)防控

中圖分類號：TU976.5" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）11-0109-03

如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已日益成熟，并被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)領(lǐng)域中。在高層建筑火災(zāi)防控領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了強大的技術(shù)支持，展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，值得深入應(yīng)用研究和推廣。

1 高層建筑火災(zāi)的特點

1.1" 火勢蔓延速度快

高層建筑火災(zāi)的一個顯著特征是火勢蔓延速度快，由于高層建筑內(nèi)部存在大量豎向井道，如樓梯間、電梯井、管道井等，這些井道在火災(zāi)時如同“煙囪”般，加速了火勢和煙氣的垂直蔓延。受“煙囪效應(yīng)”影響，高層建筑內(nèi)部煙霧的垂直擴散速率可達3～4m/s。換言之，在一幢100m高的建筑物內(nèi)，煙霧從底層擴散至頂層僅需約30s。高層建筑物外部的風(fēng)力也會加劇火勢的發(fā)展，風(fēng)速隨高度增加而增強，使得火勢更加難以控制[1]。同時，高層建筑的內(nèi)部構(gòu)造錯綜復(fù)雜，室內(nèi)的地毯、家具以及裝飾物等多為易燃材料。一旦引發(fā)火災(zāi)，這些材料會快速燃燒，釋放出大量熱量和有毒氣體，從而進一步加速火勢的蔓延。

1.2" 人員疏散困難

在高層建筑火災(zāi)中，人員疏散是一大難題。首先，高層建筑樓層多，垂直距離長，人員疏散到地面或其他安全區(qū)域耗時較長。在緊急情況下，人們往往因為恐慌和混亂而無法有序疏散，增加了疏散難度。其次，高層建筑內(nèi)部人員密集，疏散時容易出現(xiàn)擁擠和踩踏事件，進一步加劇了疏散的復(fù)雜性[2]。此外，火災(zāi)發(fā)生時，煙氣和火勢會迅速向上蔓延，易竄入樓梯間等通道，導(dǎo)致疏散通道被煙氣封鎖，嚴重威脅人員的疏散安全。在濃煙中，能見度極低，人們很容易迷失方向，甚至被困在火場中。最后，高層建筑的電梯在火災(zāi)時必須切斷電源并停止使用，因此疏散主要依靠樓梯，這無疑增加了疏散的難度和風(fēng)險。

1.3" 火災(zāi)撲救難度大

高層建筑火災(zāi)的撲救難度相對較大，一方面，高層建筑樓層高，消防云梯難以達到著火樓層的高度，只能依靠室內(nèi)消防設(shè)施進行撲救。如果建筑內(nèi)部的消防設(shè)施設(shè)置不合理，或存在老化、損壞等情況，無疑會使火災(zāi)撲救變得困難[3]。另一方面，高層建筑外部風(fēng)力大，火勢迅猛，滅火作業(yè)易受干擾，增加了撲救的難度。在火災(zāi)撲救過程中，消防人員還需兼顧人員疏散工作，這使得撲救任務(wù)更加艱巨。

2 將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于高層建筑火災(zāi)防控的優(yōu)勢

2.1" 實現(xiàn)真正的火災(zāi)全時監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過在高層建筑內(nèi)部署各類傳感器，如煙霧探測器、溫度傳感器、火焰探測器等，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中的火災(zāi)隱患。這些傳感器可以24h不間斷地工作，確保在任何時間和地點，火災(zāi)隱患都能被及時發(fā)現(xiàn)。一旦檢測到異常情況，例如煙霧濃度超標、溫度升高或火焰出現(xiàn)，系統(tǒng)會立即觸發(fā)報警，并將相關(guān)信息迅速傳遞至消防指揮中心。這種全時監(jiān)控的能力，使得火災(zāi)防控工作從被動應(yīng)對轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃宇A(yù)防，從而極大地提高了火災(zāi)防控的效率和準確性[4]。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對高層建筑內(nèi)各類消防設(shè)備的實時監(jiān)控和預(yù)警，這包括電氣線路、燃氣管道、消防水源等關(guān)鍵部位。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些設(shè)備的運行狀態(tài)可以被實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，如線路老化、燃氣泄漏或水源不足等，系統(tǒng)可以迅速進行預(yù)警和處置，避免因設(shè)備故障等原因引發(fā)火災(zāi)事故。這種全時監(jiān)控的能力，為高層建筑的消防安全提供了全方位的保障。

2.2" 加快火災(zāi)救援的反應(yīng)速度

在高層建筑火災(zāi)防控中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著加快火災(zāi)救援的反應(yīng)速度?，F(xiàn)實中，一旦發(fā)生火災(zāi)，迅速了解火情并作出有效反應(yīng)至關(guān)重要。消防部門等救援力量必須盡快掌握火災(zāi)的具體情況，如火災(zāi)規(guī)模、位置、發(fā)生原因等，以便更有針對性地展開救援，確保人員安全。在此過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過前端的各種傳感器裝置，如火災(zāi)探測器、煙霧報警器以及攝像頭等，采集火災(zāi)現(xiàn)場的各種信息數(shù)據(jù)，為救援人員提供實時情況，從而提升救援行動的響應(yīng)速度。在物聯(lián)網(wǎng)的支持下，救援人員乃至于被困人員可以通過5G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi或藍牙等方式進行溝通，使各方能夠更好地配合，便于救援行動的協(xié)同指揮。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以實現(xiàn)對各種消防設(shè)備的遠程控制，這進一步縮短了救援響應(yīng)時間，大大提高救援的成功率。

2.3" 為救援提供智能化決策

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集的豐富數(shù)據(jù)，可以運用大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法對其進行深度挖掘與處理，從而精準判斷火情等級、預(yù)測火災(zāi)蔓延路徑，并評估周邊環(huán)境的潛在風(fēng)險。這些詳盡的數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，為消防部門提供了科學(xué)、可靠的決策依據(jù)，助力他們制定出更為合理的救援策略[5]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能自動調(diào)配周邊的消防資源，如消防車、消防站以及志愿者隊伍等，確保資源的優(yōu)化配置與高效利用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還支持可視化管理與智能指揮功能，通過與應(yīng)急管理部門及消防部門的緊密協(xié)作，可以實現(xiàn)災(zāi)情信息的實時共享與直觀展示。這使得指揮人員能夠迅速掌握火災(zāi)現(xiàn)場的整體情況，并根據(jù)實際情況進行靈活、智能的指揮與決策，從而有效提升救援工作的效率與成功率。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑火災(zāi)防控體系建設(shè)途徑

3.1" 構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)

在構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑火災(zāi)防控體系時，應(yīng)構(gòu)建一套智能感知網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是整個防控體系的核心，旨在通過精心部署的各類傳感器與設(shè)備，對高層建筑內(nèi)部的環(huán)境狀況、設(shè)施運行狀態(tài)以及人員活動情況進行全面而細致的監(jiān)控。在實際操作中，應(yīng)在建筑內(nèi)部廣泛安裝溫濕度監(jiān)測器、煙霧報警裝置以及可燃氣體探測設(shè)備等，以實時捕捉并監(jiān)測建筑內(nèi)的各項環(huán)境指標。同時，為了更全面地掌握建筑內(nèi)的動態(tài)情況，還可以利用攝像頭、RFID電子標簽等先進技術(shù)手段，對人員的流動情況、消防設(shè)施的完好狀態(tài)等進行實時監(jiān)控與記錄。這些傳感器和設(shè)備借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的強大支撐，能夠?qū)⒉杉降母黝悢?shù)據(jù)及時傳輸至云端服務(wù)器或本地數(shù)據(jù)中心，從而構(gòu)建起一個龐大而精細的感知網(wǎng)絡(luò)體系。在構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)的過程中，需要審慎考慮網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳感器節(jié)點的科學(xué)布置，以及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的選擇等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[6]。常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如星形、樹形和網(wǎng)狀等，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場景和實際需求進行靈活選擇。傳感器節(jié)點的布置則需合理規(guī)劃其數(shù)量和位置，以確保對目標區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全面而有效的覆蓋。此外，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的選擇也至關(guān)重要，如MQTT、CoAP等協(xié)議，以確保數(shù)據(jù)的高效、可靠傳輸，為高層建筑火災(zāi)防控體系的穩(wěn)健運行提供有力保障。

3.2" 建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)

遠程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成了高層建筑物聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)防控體系的核心，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將高層建筑內(nèi)部的消防設(shè)施與監(jiān)控系統(tǒng)緊密結(jié)合，從而實現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的即時監(jiān)控與遠程操控。該體系通常涵蓋前端采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及后端處理設(shè)備三大組成部分。前端采集設(shè)備，如攝像頭、煙霧探測器等，負責(zé)采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的視覺信息和煙霧數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，包括網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器等，負責(zé)將這些重要信息傳送至后端。而后端處理設(shè)備，如視頻管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器等，則承擔(dān)著存儲與管理這些監(jiān)控數(shù)據(jù)的職責(zé)[7]。在構(gòu)建遠程監(jiān)控體系時，需明確監(jiān)控的具體需求與目標，進而選擇前端采集設(shè)備與攝像頭的安裝位置。同時，網(wǎng)絡(luò)與存儲設(shè)備的配置也不容忽視，必須確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與數(shù)據(jù)存儲的安全性。后端設(shè)備的安裝與配置同樣重要，需要搭建視頻管理平臺與云存儲平臺，為遠程監(jiān)控與管理提供堅實保障。

3.3" 實時推送火災(zāi)預(yù)警與報警信息

實時推送火災(zāi)預(yù)警與報警信息是高層建筑物聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)防控體系中的重要一環(huán)。這一環(huán)節(jié)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將火災(zāi)探測器、煙霧傳感器等關(guān)鍵設(shè)備與預(yù)警系統(tǒng)緊密相連，實現(xiàn)對火災(zāi)的即時監(jiān)控與有效預(yù)警。一旦系統(tǒng)探測到火災(zāi)信號，便會立即觸發(fā)預(yù)警機制，通過短信、電話、微信等多種通信方式，迅速將預(yù)警信息傳遞給相關(guān)人員。同時，系統(tǒng)還能將火災(zāi)報警信息及時推送給消防部門及相關(guān)責(zé)任人，確保他們在第一時間獲取火災(zāi)狀況，并迅速采取應(yīng)對措施。在實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警與報警信息的實時推送過程中，信息的準確性與及時性至關(guān)重要，因此，系統(tǒng)必須對收集的火災(zāi)數(shù)據(jù)進行深入分析，挖掘火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律與趨勢，以提高預(yù)警的準確性。

3.4" 智能化管理消防設(shè)施

智能化管理消防設(shè)施是高層建筑物聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)防控體系的重要策略，旨在借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將消防設(shè)施與管理系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對消防設(shè)施的實時監(jiān)控和智能化管理。系統(tǒng)能夠?qū)ο鹚?、滅火器、噴淋系統(tǒng)等消防設(shè)施進行智能感知和識別，實時監(jiān)測其狀態(tài)及運行情況。一旦檢測到消防設(shè)施出現(xiàn)故障或異常情況，系統(tǒng)會立即觸發(fā)告警信息，并迅速通知相關(guān)人員進行處理。在構(gòu)建智能化管理消防設(shè)施的系統(tǒng)和功能時，一定要保證系統(tǒng)的兼容性和可擴展性。這意味著系統(tǒng)需能夠兼容不同品牌和型號的消防設(shè)施，實現(xiàn)統(tǒng)一管理和監(jiān)控。還要具備可擴展性，以便未來根據(jù)需求添加新的消防設(shè)施和功能。

3.5" 建立智能化應(yīng)急疏散流程

建立智能化應(yīng)急疏散流程是高層建筑物聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)防控體系的重要保障。該流程通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將應(yīng)急疏散指示系統(tǒng)與火災(zāi)探測器、煙霧傳感器等設(shè)備連接，以實現(xiàn)對應(yīng)急疏散流程的智能化管理和優(yōu)化。在高層建筑內(nèi)部署智能疏散指示標牌及廣播系統(tǒng)，一旦火災(zāi)發(fā)生，系統(tǒng)便根據(jù)煙霧濃度、人員分布等實時數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整疏散指示的方向與廣播內(nèi)容，從而引導(dǎo)人員安全、有序地撤離。在構(gòu)建這一智能化應(yīng)急疏散機制的過程中，應(yīng)對人員的安全性與疏散效率進行精準評估。系統(tǒng)需依據(jù)火災(zāi)的實時狀況與人員的分布情況，靈活調(diào)整疏散指示與廣播內(nèi)容，確保人員能夠迅速、有序地撤離至安全區(qū)域。還需對疏散路徑進行科學(xué)合理的規(guī)劃，有效避免人員擁堵、踩踏等安全隱患的發(fā)生，全力保障高層建筑內(nèi)人員的生命安全。

3.6" 強化數(shù)據(jù)共享與協(xié)同作戰(zhàn)機制

強化數(shù)據(jù)共享與協(xié)同作戰(zhàn)機制是高層建筑火災(zāi)防控體系的重要支撐。應(yīng)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將消防部門、物業(yè)管理公司、社區(qū)等相關(guān)單位的數(shù)據(jù)進行共享和整合，促進跨部門、跨領(lǐng)域的協(xié)同作戰(zhàn)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建消防數(shù)據(jù)共享平臺，用于整合與共享各類火災(zāi)防控信息，包括實時監(jiān)控信息、火災(zāi)報警信息、消防設(shè)備（設(shè)施）信息等，這將確保消防部門及其他單位、部門及時獲取并應(yīng)用這些信息，以便有效開展火災(zāi)防控協(xié)作。

4 結(jié)束語

高層建筑作為現(xiàn)代城市的重要組成部分，其火災(zāi)防控工作至關(guān)重要。面對高層建筑火災(zāi)帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為火災(zāi)防控提供了技術(shù)支持。通過構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)、建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)、實時推送火災(zāi)預(yù)警與報警信息、智能化管理消防設(shè)施、設(shè)計智能化應(yīng)急疏散流程，以及強化數(shù)據(jù)共享與協(xié)同作戰(zhàn)，可以顯著提升高層建筑火災(zāi)防控的效率和智能化水平。

參考文獻

[1]孫繼清.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高層建筑消防監(jiān)督管理中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2023（17）：87-89.

[2]胡曉曉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于高層建筑消防監(jiān)督管理的相關(guān)思考[J].今日消防，2023，8（8）：60-62.

[3]張文文.基于物聯(lián)網(wǎng)的高層建筑消防安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)[J].安全，2023，44（8）：12-16.

[4]鄭栿，何卓晟.消防物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)前火災(zāi)防控領(lǐng)域的運用分析[J].中國新通信，2023，25（13）：80-82.

[5]曹艷杰，張亮亮.智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在火災(zāi)防控和滅火救援中的輔助運用分析[J].消防界（電子版），2023，9（5）：128-130.

[6]羅靜.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高層建筑消防監(jiān)督管理研究[J].中國設(shè)備工程，2022（20）：268-270.

[7]袁狄平，常捷，陳躍光.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的超高層建筑消防安全監(jiān)管系統(tǒng)[J].安全與健康，2022（7）：54-61.