高层建筑消防隐患与防火监督工作研究

季蓉蓉

（苏州市消防救援支队，江苏 苏州 215000）

1 引言

在全社会消防安全重要性提升、 消防安全形势渐趋复杂化背景下，高层建筑消防安全成为关系民生的热点问题。 有学者基于韧性城市理论定义消防安全韧性， 主要以火灾情境下的应急反应、协调与恢复能力为评价对象，致力于构建一种应对火灾事故的低风险、柔性化消防安全机制，实现城市灾后自我调整与状态恢复目标[1]。 有学者引入Zigbee 技术建立无线传感器网络系统， 将其应用于楼宇消防安全系统以支持远距离传输，但仍缺乏语音播报功能，难以适应环境信息提供火灾报警提示[2]。 基于上述研究成果，亟须引入一种适应高层建筑消防安全系统部署特征、 满足消防隐患整治需求的监控系统开发设计方案， 以弥补现有高层建筑防火监督力度薄弱的缺陷，为智慧消防领域技术升级提供示范经验。

2 消防安全评估与分析

2.1 建立消防安全韧性评估模型

2.1.1 选择评估指标

通过梳理现有研究成果，分别从抗扰性、冗余性、智能性、迅速性4 个层面利用R1~R4指标描述高层建筑的消防安全韧性特征，其中，R1为鲁棒性、R2为冗余性、R3为智慧性、R4为效率性， 采用层次分析法收集高层建筑消防安全韧性评估指标，并针对各因素层指标赋予具体韧性特征，便于后续确认消防监控系统覆盖范围及其重点监控对象。 评估指标体系如表1 所示[3]。

表1 消防安全韧性评估指标体系

2.1.2 消防安全韧性评估

基于韧性特征方程评估高层建筑的消防安全特性， 将m个韧性特征指标汇总建立以下评估方程：

式中，Re为消防安全韧性的总权重；Rm为第m 个韧性指标的权重。 在评估流程设计上，首先利用1~10 专家打分法计算目标层4 个二级指标B1~B4的权重值，将专家评分结果整合计算出平均值wb，经归一化处理使各二级指标权重值之和等于1；随后分别计算出因素层各三级指标的权重， 根据各韧性特征在4 个二级指标中的数量与各三级指标的重要性评分结果，将同属于1 个二级指标下的三级指标归类至同一韧性维度，分别生成各三级指标重要性等级的归一化处理结果； 接下来对归一化结果实行无量纲处理，获得各二级指标的韧性值，根据各指标权重完成韧性值计算， 已知第m 个韧性指标中第k个实际观测指标均为，假设4 个韧性特征在评估体系下的重要性均为1，则各韧性指标在某一二级指标下重要性水平的平均值记为；最后，将各二级指标的韧性值计算结果汇总，生成高层建筑的消防安全韧性总数值，其取值范围为[0，1]，用于评价高层建筑消防安全韧性水平，计算公式为：

2.2 消防安全评估结果

以某高层建筑为例，该建筑为钢混结构住宅楼，建筑层数为12 层，涉及142 户居民。 将上述评估模型应用于该建筑消防安全韧性评价环节， 测得各二级评价指标的权重分别为0.37，0.28，0.14 和0.21， 对应的韧性值分别为0.54，0.48，0.20和0.27。 将上述参数代入式（2）中，计算得出研究对象的消防韧性总数值为0.42，说明该高层建筑存在一定的消防隐患，仍需围绕隐患治理与防火监督2 个层面编制具体解决方案。

3 高层建筑消防监控系统设计与实现

3.1 消防隐患治理需求分析

结合高层建筑安全评估结果， 围绕以下5 个层面分析消防隐患治理需求。

1）消防设备监控管理，满足高层建筑消防设备管理、通信服务交互、数据解析等需求。

2）防火设施调度配置，根据系统发布任务指令控制具体功能模块实现。

3）火灾预警信息推送，基于系统用户权限将相应火灾预警信息推送至部门及用户，在前端页面分类显示火警、设备故障等不同类型信息。

4）外部保障事件管理，由用户确认火警或设备故障事件的真实性， 确认为火警信息后实时转发至消防中心组织开展火灾扑救行动，并支持与值班室建立视频联动通信功能，实现对单个设备、 关键位置情况的实时确认， 隔离设备故障等信息、降低系统误报率。

5）消防监控统计分析，生成高层建筑消防隐患治理、消防设施配置情况等多项统计结果， 以直观报表形式揭示高层建筑消防系统的建设情况。

3.2 消防监控系统设计与实现

3.2.1 系统架构设计

基于高层建筑安全韧性评估结果，提出一种基于Web 的消防监控系统设计方案，将系统划分为3 层架构。

1）网络服务层，配置有多个浏览器，辅助业务逻辑层各功能模块执行具体操作，并提供监控系统、各项消防设备、消防隐患统计、系统任务管理等多个主页显示功能。

2）业务逻辑层，主要提供消防监控设备管理、防火设施调度配置、火灾预警信息推送、外部保障事件管理与消防监控统计分析5 项基础功能。

3）数据访问层，由Oracle 数据库提供数据服务，支持查询外部保障事件及消防调度指挥任务，并控制防火分隔设施、防烟排烟、自动报警等具体设备。

3.2.2 功能模块实现

该系统主要包含以下5 个功能模块，具体结构设计如下。

1）消防设备监控管理，采用CC2431 主控芯片分别连接气体传感器、火焰传感器、烟雾传感器、温度传感器、电红外传感器、LCD 液晶屏、电源电路等硬件设施，基于无线定位功能获取各消防设备分布位置、运行状态等信息，在系统平台端输入设备ID 及字符串即可执行设备管理功能，将接收的数据块解析后转换为具体事件类型、 设备编码、 发生故障类型等信息，并与上位机之间实现通信交互功能。

2）防火设施调度配置，根据高层建筑不同位置的防火需求运行任务管理模块，完成任务类URL 校验，经确认符合逻辑后发布任务， 调用Trigger 完成任务封装与持久化处理，用于执行消防灭火设施与逃生避难器材的妥善配置， 满足火灾发生情况下的消防安全保障需求。

3）火灾预警信息推送，在确认火灾事故发生概率达到设定阈值后， 基于信息推送权限将火灾预警信息推送至具体部门及负责人，将封装好的火灾预警信息显示在系统前端界面，并启动声光报警模块发出火灾告警信号， 便于将信息实时推送至相关负责人执行应急预案。

4）外部保障事件管理，由监控人员获取现场查看信息，确认事件真实后转发至消防中心，实时查看建筑应急电源、应急通信、消防给水、消防疏散等设施配置情况，并将因环境引发的误报信息采取屏蔽、隔离等处理措施，实现对建筑消防安全事件的分类管控。

5）消防监控统计分析，该模块采用列表查询、图表查询两种方式获取消防火警事件发生次数、故障事件占比、现场处理情况等信息， 并以直观列表、 图表形式显示平台统计分析成果， 为后续消防隐患排查及防火监督计划编制提供直观参考（以该建筑消防隐患统计为例，统计分析结果见表2）。

表2 消防隐患统计分析结果

3.2.3 数据库开发

基于Oracle 数据库实现高层建筑消防监控系统数据库设计，主要围绕以下4 个层面编制信息表。

1）事件信息表，例如，id 对应的字段类型为number（20,0），约束条件为主键，用于表示事件id。

2）设备信息表，例如，devuc 为设备编码变量名称，字段类型为varchar2（50），约束条件不可为空，长度为50byte。

3）任务信息表，用于消防安全任务信息。

4）隔离信息表，用于存储系统隔离记录。

4 系统测试结果

根据获取消防监控系统测试结果可知，该系统支持7×24 h稳定运行，在关机、断电、重启等工况下仍可完整接收上位机发送的指定数量信息，且在不同并发事件数量下，系统总响应时长小于10 s（见表3），说明系统性能符合预期要求。

表3 系统性能测试结果

5 结语

通过结合高层建筑消防安全韧性评估结果，基于Web 平台开发一种高层建筑消防安全监控系统， 针对各项消防安全因素分别配置具体管理模块， 为高层建筑火灾自动报警及应急救援提供技术支持。 未来还需注意在高层建筑设计与建造阶段健全消防安全隐患预防机制， 依托巡检机制建设及时发现并消除火灾隐患， 加强群众自救知识及消防器材使用方法培训教育工作，针对老化消防设施、电气管线集中分布区域、火灾报警控制器等消防设施安装位置增设监控点位， 并定期开展高层建筑消防安全评估及抽查工作， 为提高建筑防火监督管理水平提供示范经验。