中国古建筑智能防火工作研究

一、我国古建筑火灾成因与具体特征

（一）建筑材料耐火等级低，预防相对困难

具体说来，我国大多数古建筑基本上都是木质结构，这类材料不仅火灾荷载大而且耐火等级非常低。例如，很多亭子或屋檐等喜欢采用杉木、松木或柏木这些比较耐风吹雨打的木材，但是任何木质材料经过几百年甚至几千年的历史变迁，其本质材料不仅变得非常干燥疏松而且在自然风化的作用下极易形成干裂。

例如，我们在旅游观赏时经常会见到由横梁和立柱作为基本构成的“间”字架构建筑，这种架构虽然具有非常好的通风条件且屋顶结构工整严密，具有较好的欣赏价值。然而，一旦失火，屋内的梁柱就会让火势迅速扩散和蔓延，在短时间内大量的烟气和热量聚集其中，而这些古建筑因为结构的问题不易消散热度，最终致使其轰然倒塌，着实让人感到惋惜。

（二）位置过于偏僻，建筑相连紧密

在我国古代时期，因为受到政治因素、文化因素以及宗教因素的深入影响，很多古建筑喜欢建于绵延起伏的群山之中或雄伟壮丽的山巅，例如我们比较熟悉的湖北襄阳武当山道教道观以及山西省忻州市五台县境内的五台山佛教寺庙等，都属于这种建筑。这些古建筑所处的地理位置极其独特，或山路异常狭隘崎岖或跋涉困难，一旦发生火灾，消防员和消防车根本不能在第一时间就赶到现场进行灭火，再加上寺庙或道观中的僧侣道人不具备比较完善的灭火技能，而且周边的消防设施设备也不够完善，甚至有时候远离消防水源，致使消防员不能迅速灭火。

例如，我们还能见到以群落组合形式出现的古建筑，这种建筑的院落与廊道所采用的建造方式使得建筑与建筑之间进行上下套叠或前后有效相接，虽然极具美感且形式独特，但是防火间距非常狭小且缺乏安全空间。这种格局的建筑物，缺失有效的防火分隔与消防通道，假如发生火灾，必然会在很短时间内引发强烈的连锁反应，促使火势不断扩大。

（三）管理不得当，火灾诱因相当复杂

我们早已进入现代文明社会，基本的用电设施几乎每人都能充分享受到。但是，调查发现引发古建筑发生火灾现象，超过半数以上的属于人为用火用电不慎造成的。具体说来，人为放火玩火、用火不慎以及进行违章生产作业等，都属于人为因素。普遍存在的有宗教用火不慎和生活用火不慎这两种现象。

例如，冬日比较寒冷且古建筑内并没有一些现代化取暖设施，因此某些人会使用火楼进行采暖，同时还喜欢用明火炊煮等。而夏日天气燥热蚊虫纷飞，人们为了驱蚊使用灭火蚊香，还有人喜欢随地乱扔烟头等。这些现象，都极易引发火灾。同时，在某些大型道观和寺庙中，每到初一十五，必然会有大规模的信众进行明火燃香行为，而且香客在礼拜过程中还喜欢使用诸如鞭炮等易爆物品，稍有不慎，就极易引发大火。

二、中国古建筑智能防火研究策略

因为独特的客观建筑特征，我国古建筑不仅没有较高的耐火等级而且火灾防范比较困难等，加大了引发火灾的可能性。当下，将人工智能技术与交互技术充分融入消防安全中，在此基础上构建比较完善的防火体系已成为社会主流。在古建筑智能防火中，充分应用比较先进的前沿科学技术，在复杂的古建筑环境内，让更多的消防设备充分发挥自控制、自感知以及自适应等手段，将火灾风险最大可能地降到最低。

（一）在古建筑中合理应用科学风险评估技术

相关技术人员可以对计算机模拟软件进行充分运用，在此基础上建立出有关古建筑的火灾模型，然后对古建筑火灾情况进行非稳态方式模拟，在进行模拟时要充分考虑到建筑在发生火灾时的相关温度变化、引起运动变化以及火势发展情况等，对当前火灾风险评估技术采用精确定量分析法进行科学分析。

例如，按照不同古建筑空间特征构建相应模型，然后选用诸如有限元法等不同数值方法与离散格式进行计算，以此确保全面分析古建筑的火灾情形。以模拟数学评估法为主对古建筑火灾进行分析，还要建立比较合理的消防管线建筑信息模型与古建筑消防设施模型等，以此对火灾危险程度进行正确评估。同时，在具体应用过程中还要将模糊综合评估方法作为主要辅助手段，在制定消防安全检查表时要充分依据城市划分原则与指标选取原则。此外，还要根据实际状况评估古建筑火灾起火的危害性。在制定完妥善的方案之后，要将所总结出的评估手段完全会纳入档并及时向消防部门上传，按照分析结果，消防部门会对所负责的区域内部建筑进行合理分级，根据不同的消防级别给予相对应的整改措施，将火灾发生控制在根源。

（二）逐步健全火灾自动探测技术

我国古建筑采用木质装配形式的居多，这种建筑往往对于榫卯结构运用非常充分，不仅空间高大而且内部结构非常复杂，如果在古建筑外观布置消防电缆线极易破坏建筑的整体美感。基于此，对古建筑的火灾探测与报警功能可选用当今比较流行的无线传感器网络，首先可以将数量不等的无线通信节点设置在建筑周围，然后将不同类型的传感器监测依据部位特征妥善安置，以此对区域内比较敏感的参数信号进行有效监测。

例如，在某些庙堂的大殿内可以将红外参数信号的传感器设置在其中，将对光强度信号进行充分测量的传感器放置在藏书阁内。这样，通过自组织形式，节点群就形成了比较完整的无线通信网络，在sink 节点上接收到区域内的监测数据，然后在充分借助卫星与互联网络利用sink 链路将所得到的数据向控制处理中心上传。如果古建筑内已经安装了有线火灾自动报警系统，那么报警系统的子系统在无线传感器网络兼容后可将普通探测作用发挥得更好。

（三）简易阻燃处理

我们虽然不能对古建筑的格局进行随意改变，但是完全可以对古建筑的自身环境进行良好改善，以此达到简易阻燃处理的目的。

例如，可以时时留意古建筑内部某些极易燃烧的装饰物品材料，针对这些材料的具体性能采用科学合理的防火处理与必要的阻燃措施。例如，可以通过防火油漆或防火材料等进行比较简易的处理。还可以将古建筑内的房间通过不可燃材料进行有效隔开，并对古建筑内的纺织品利用阻燃剂进行有效的防火处理，同时在保持悬挂物色泽与质地的基础上进行阻燃处理等。如果我们采用防火门和防火墙技术，就可以将较大规模的文物古建筑合理分隔成多个数量的防火分区。这样不仅可以将火灾负载降到最低，而且相应将古建筑的耐火等级有效提升，可以从源头上有力遏制火灾的发生。

（四）用电用火改造

在文物古建筑中，电器而产生火灾的比例将近50% 左右，因此有必要对此方面进行逐步规范并将其纳入重点范围。在整个建筑界，很多文物古建筑拥有非常特殊的地位而且属于分级分管，因此我们可以与宗教部门和城建部门等相互协调，筹措更多利于改造的整改资金对古建筑内的电气线路敷设进一步规范。

（五）不断完善自动灭火装置系统

气体灭火系统、细水雾灭火系统以及自动喷水灭火系统等是我国当前比较常见的火灾自动灭火系统。自动喷水灭火系统与气体灭火系统并不适用于对古建筑的灭火工作，因为这两种灭火系统容易对古建筑内的文物造成一定程度的损坏，因此要在古建筑内推广细水雾灭火系统。同时，在采集相关设备信息时可充分利用物联网技术，对压力与水量状态做到充分监控并对其进行妥善维修，以此确保在火灾发生时依然处于正常工作状态。