关于黟县宏村古建筑群消防系统实施的论述

许志敏，胡阳

1.合肥科大立安安全技术有限责任公司；2.安徽省消防救援总队

本文主要针对黟县宏村古建筑群消防系统的概况、原有消防现状、设计理念、防护功能、实施重难点及后期养护进行分析论述。

一、古建筑群消防概况

宏村，古称弘村，位于黄山西南麓，距黄山市黟县县城10公里。宏村始建于南宋绍兴年间（公元1131—1162年），距今约有900年的历史[1]。

村中两棵古树—白果树和红杨树是“牛角”，湖光山色与层楼叠院和谐共处，自然景观与人文内涵交相辉映，是宏村区别于其他民居建筑布局的特色，成为当今世界历史文化遗产一大奇迹。

整体消防系统按照宏村古建筑群的防护要求进行设计，防护对象共分为三类：一类防护对象3栋，二类防护对象95栋，三类防护对象共265栋。消防主要实施内容包括线路改造系统、火灾自动报警系统、广播疏散系统、分布式光纤测温系统、超细干粉灭火系统及自动喷水-高压细水雾灭火系统和室外自动消防炮灭火系统等。

线路改造系统涉及宏村整体的线路改造，包括开挖路面、主线路敷设、路面石板铺设、电表箱安装等；火灾自动报警系统中共3台主机，分别位于监控中心、村委会及乐彼园。前端设备由感烟探测器、手动报警按钮、声光报警器、感温探测器、可燃气体探测器、控制模块和监视模块等组成；广播疏散系统由数字调谐器、CD播放器、电源时序器、IP式对讲寻呼话筒及一键求助终端组成；分布式光纤测温系统由1台测温主机、用户软件、感温光缆、通信光缆、光纤配线架和室外接续盒等组成；超细干粉系统由悬置式灭火器加联动温感组成；自动喷水-高压细水雾灭火系统由喷头、管网和小型泵组组成，局部采用移动式细水雾推车进行机动灭火；室外自动消防炮分布在村落北侧的山林边界线上，起到阻隔山火的防火隔离作用。整个消防系统采用了智慧消防平台的组网模式，统一采集信号后进行数字化集中管理。

二、古建筑群原有消防现状

宏村整个村落原有的消防系统设施有以下几个部分：

（1）蓄水系统 主要由西北的西溪、村中的月沼、村南的南湖及遍布全村的水圳组成，火灾时可以随时随地取水灭火。

（2）古人设计的防火墙—马头墙，能够起到阻隔火灾蔓延的作用。

（3）市政供水进村后直连的室外消火栓系统、每户配备的ABC干粉灭火器及景区消防三轮车。

（4）村北邻近大片山林，与建筑物仅一条小道相隔，一旦出现林火将殃及村落，缺少有效防护措施。

（5）村内巷道大多狭窄，不便大型消防车辆进行扑救。

（6）村内民居大多经营农家乐，人员密集且户内线路安全隐患存在较多。厨房内均使用石油液化气钢瓶，平时烹饪过程中液化气泄露现象普遍存在。

三、设计理念及防护功能

“十四五”文化和旅游发展规划中提出“推进文化和旅游业态融合、产品融合、市场融合、推动旅游演艺、文化遗产旅游、文化主题酒店、特色节庆展会等提质升级，支持建设集文化创意、旅游休闲等于一体的文化和旅游综合体”。宏村于2000年被遴选为世界文化遗产地，综合宏村的文化主题酒店现状及古建筑砖木结构的固有形式，设计理念本着不破坏古建筑观瞻及古文化氛围为前提，在每户民居内设置火灾自动报警系统和民居内可燃气体探测系统，以防范火灾于未然，对燃气泄漏现象能够及时进行预报警。设计系统管线布置尽可能地隐蔽敷设并作相应融入古朴景观的处理，探测器安装在满足施工规范的前提下尽可能优化布点位置，确保设备安装观感不突兀且能满足报警功能需求。一类、二类文物保护民居单设了一键求助应急按钮，以备突发事件应急使用[2-3-4]。

火灾自动报警系统中共设计3台报警控制主机，分别位于监控中心、南湖书院和东村委会。前端火灾报警设备由感烟探测器3064只，感温探测器274只，可燃气体探测器257只，手动报警按钮287只，声光报警器270只，监视、控制模块等组成；电气火灾监控采用剩余电量检测；分布式光纤测温系统由1台测温主机和室内感温光缆组成；广播疏散系统由室外防水音柱54处及一键求助终端94套组成。

火灾报警设备的烟感、温感探测器主要安装在每户的客厅、卧室、厨房、餐厅、回廊、仓库内，起到对初期火灾烟雾或局部温升进行探测报警，报警信号通过有线的形式传输到消防控制中心。

可燃气体报警系统主要是安装于厨房液化气罐附近的燃气探测器，燃气泄漏报警后相关的报警位置信息可以通过输入模块传送到消防控制中心。

电气火灾监控系统，主要是对每户的主进户线进行漏电电流的实时监测及报警，一旦发生漏电异常信号消防控制中心可以收到相关报警信息。

在承志堂内设置了分布式感温光纤测温系统，利用温度变化对激光束在光纤中传导的影响来监测探测区域的实时温度，在承志堂内共绕梁、柱敷设长约230米、外径为4mm的整条铠装光缆，并设置了9个分段报警区域。该系统在古建筑中使用的优点是：1.可以完全规避强弱电进入木结构的古建筑内；2.可以实时监测现场线性探测区域每一段的温度；3.可以设置线性感温的报警长度，从而可以避免某一小段温升引发的误报警—比如可以避免阳光长期照射产生高温的局部误报，能确保最小影响景点观瞻的前提下精准、及时地进行温度实时监测和火灾探测报警。

广播疏散系统中的立杆采用融入背景风格的“马头墙”外观设计，安装后不破坏村落中原始风貌。对于狭窄巷道的区域设计安装落地式石形扬声器，水塘边设计安装在树上的悬挂式扬声器，共计54处。广播疏散系统中加入了一键求助的按钮功能，共计94套。

整个村落中选取了两户安装水喷淋自动灭火系统作为试点，利用院落中的天然水池作为消防水池，消防水泵采用了隐蔽式的潜水式消防泵。泵组参数—潜水式消防泵XBD 2.0/10-Q（一用一备）Q：10L/s，H：0.2Mpa，2.5kw；景观水池有效容积：5立方米。考虑到水系统管道及泵组施工对古建筑装饰、装修破坏较大，故不做推广。

另选取了两户安装高压细水雾灭火系统，同时配置了6套移动式高压细水雾推车以满足村落中狭小巷道的机动灭火需求。高压细水雾管道外径较小，一般为12mm-20mm，在古建筑木结构中容易隐蔽，对古建筑观感几乎零影响。系统喷洒过程中用水量少、雾化效果好，喷洒雾滴直径DV0.99＜100um，在古建筑内使用可以避免水渍污染及水压对古建筑造成的二次损害。

在整个系统的主控制室和两个分控室及柴油发电机房内设置了悬置式超细干粉灭火器并由独立式感温探测器联动组成。

针对村北邻近山林约1.2公里的边界线需设置防火隔离带的现状，考虑边界线上高低不平、曲折复杂，经过现场实地勘察后决定设计消防自动水炮灭火系统，以确保山林火灾发生时能形成有效的水幕隔离带。为了保证室外山林火灾的灭火效果，选择设计室外型消防水炮，其流量大、射程远、灭火效果好。

在传统消火栓的基础上，对整个宏村室外消火栓进行了信息化智慧升级。在消火栓栓头支管上安装无线水压传感器，起到实时监测室外消防栓漏水、无水、移位等异常状况，并将信息通过无线传输技术及时推送给监管及维护人员。

整个村落智慧消防平台的搭建设计了以下几方面：

消防报警远程监控系统、水源系统监测、室外消火栓压力监测、联动型无线双向独立式烟感、安消联动、烟火视频分析、消防综合管理、消防数据报表等。

其中，消防报警远程监控系统[5]是通过对宏村火灾报警联动控制系统的实时监测，将前端设备的运行状态和工作情况实时推送给消防值班人员和安全负责人，打破消防系统孤立的现状，为消防安全管理提供抓手。

水源系统监测是针对宏村内的两大天然水源—南湖和月沼的消防水源数据进行实时采集和监测，根据数据的实时变化，提示、通知相关部门及领导安排隐患排查和整改，为消防车辆灭火的持续供水提供数据支撑。

通过在室外消火栓上安装物联网压力传感器[6]，实时监测室外消火栓水压异常状况，结合GIS地图系统，可实现室外消火栓的快速定位，方便维护人员和救援人员快速到达指定的室外消火栓位置。

为了减少消防施工对文物古建筑的损坏，在南湖书院、汪氏宗祠、承志堂三个国家一级保护古建筑安装了联网型无线独立式烟感，实现南湖书院、汪氏宗祠、承志堂内部火灾烟雾的实时探测和报警，实时提醒管理单位及消防主管部门发现火灾隐患，更加全面地保障南湖书院、汪氏宗祠、承志堂的消防安全。

安消联动是将村落内部88个安防摄像机资源进行集成、联动，当发生警情时，平台自动弹出对应视频监控画面，实现报警的远程确认和现场火情记录。

烟火视频分析是充分利用村落内监控系统的实时图像，采用独创的算法，进行实时探测监控区域可能发生的火焰和烟雾，使现有安防监控系统具有火灾探测预警功能。

消防综合管理包含值班查岗、资产管理、联网单位信息等，全方位解决村落中消防人、事、物的统一监管，提高消防安全水平。

消防数据报表是指平台监控数据定期（按月/季度）形成数据报表并自动推送，方便消防管理人员掌握消防状态，及时发现消防安全隐患并排查，指导下一步消防管理的工作重点，在一定程度上可减少火灾的发生，提高消防安全管理水平。

为了充分发挥本消防系统的功能，对于火灾报警后的联动处置流程设计如下：

（1）村落中户内发生前期火灾烟雾或燃气泄漏报警后，监控中心报警主机会收到报警。监控中心值班人员发现火警后首先切换智慧消防大屏幕进行火警的位置确认，随后调用附近监控摄像机进行进一步确认。

（2）大屏幕确定火警位置后，消防队立即安排小型消防车前往火警发生地进行灭火处置；火警点附近的消防疏散广播开始进行广播疏散。

（3）大屏幕监控进行全程火情记录，并在确认火警解除后复位报警主机。

四、实施过程中的重难点

（一）工程实施进程

宏村景区为原住民景区，施工的每个区域均为正在营业的场所，且施工的整体工序是不连续的；个别原住居民不配合施工等[7]。

（二）确保避免对古民居及国宝文物建筑的二次破坏

1.施工中尽量避免明敷管道，在明敷管道的外表涂刷背景色；对已有的二次吊顶进行开设检修口的方式从吊顶上敷设，无吊顶的沿梁柱背面贴角敷设；对非古墙体进行隐蔽式开孔及沿各民居之前的路由管路进出户；室外局部重新开启石板进行隐蔽敷设管道。

2.对布置于景区各路口的广播立杆进行贴近景点风貌的外观设计，尽量避免同景区风貌的格格不入。

（三）施工工艺的多变性

为了满足施工现场的施工要求需随机的进行工艺调整，比如土围墙上固定电管需采用伞式飞机胀管；广播扬声器安装靠近重要景点区域的采用落地青石造型，靠近湖边的选择树干上吊装的形式；电管敷设时为避免大弯头而采用可拆卸直角弯头等。

（四）系统运行的不利环境

1.整个系统完成后由于大部分民居建筑都是经营场所，每半年都会有许多民居场所进行内装修，导致本户系统管线拆除后设备故障且很难短时间恢复。

2.皖南地区湿度大雨水多，大多数民居沿袭了传统的屋面做法—屋面没有防水层，屋内同屋外仅一瓦之隔，瓦片常常被小动物踩翻导致下雨漏水。由此会导致安装在吊顶或斜屋面上的探测器进水发生故障，对于安装在吊顶内的水灭火系统管道冬季也等同于在室外大有被冻裂的可能。

3.对于不通风的消防控制室及无人值守的分控室均设置抽湿机，否则主机设备无法正常运行。

五、实施后拟优化方案

（1）为了避免明敷管道及内装修拆装对火灾报警系统的损坏，报警探测系统宜采用单户内无线传输、户与户之间有线组网的“无线+有线”的综合模式。

（2）探测器的选型宜选用防水型探测器，或做防水密封处理。

（3）传统喷淋灭火系统对古建筑观瞻和结构影响大，施工难度大且冬季不宜进行保温，宜采用移动式细水雾灭火装置或高压细水雾消火栓。

（4）对于厨房烹饪区域宜增加悬置式超细干粉灭火系统并接入报警系统。

（5）对于消防火灾报警的及时确认宜做到每户均能调用相应的摄像机预置位进行图像确认。

（6）宜采用图像型火灾探测系统对商业民居和重点文物进行消防、安防一体化全方位监控。

（7）宜配置两台无人机对整个景区进行定时巡检及确认火情、快速出警使用。

（8）整体消防报警系统宜预留城市消防监控接口，用来后期对接黟县古民居群整体智慧消防平台，并可支持消防信息手机联网管理、查询等。

六、系统的后期运行维护

在整个宏村的消防系统完善后，才真正进入该系统的生命周期，也是该系统执行其使命的开始。在系统运行的每一天都应该时时进行运行记录，每个月都需进行系统的整体性能测试，每一季度进行一次预演，每年进行一次全面检查。如此才能真正地让该系统不形同摆设，关键时能发挥其应有功能，为世界文化遗产的保护尽一份责任与义务。