消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑消防的創(chuàng)新應(yīng)用

本文以古建筑的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、布局特點(diǎn)以及古建筑火災(zāi)發(fā)生起因?yàn)榍腥朦c(diǎn)，借鑒消防物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)理念，不僅探討了單體、群體古建筑的消防保護(hù)理論基礎(chǔ)，同時通過對古建筑消防技術(shù)保護(hù)的實(shí)例分析，試圖構(gòu)建一個較為系統(tǒng)全面的防安全評估、防火保護(hù)體系。具體在消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成以及對適合應(yīng)用古建筑消防的各系統(tǒng)、面向管理創(chuàng)新應(yīng)用、輔助決策等方面進(jìn)行了論述，意在提高古建筑消防工作的水平和效率。

　　古建筑是指古人遺留下來的距今有較長歷史年代且具有歷史價值的建筑。它是研究古代社會政治經(jīng)濟(jì)、文化藝術(shù)、宗教信仰的歷史資料，是國家文明的重要標(biāo)志，同時也是不可再生的珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。古建筑根據(jù)其地理環(huán)境、結(jié)構(gòu)、平面布局等不同的特性，與現(xiàn)代建筑相比，在防火安全保護(hù)上有著截然不同的重要特性，而如何把傳統(tǒng)的建筑與消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，在服從它的整體性、觀瞻性的前題下，消除火的隱患，保證消防安全，是我們值得研究的課題。隨著我國旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，古建筑已成為旅游和宗教活動的場所。在古建筑旅游開發(fā)極大的帶動和促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)增長的同時，也給消防安全帶來了隱患。《文物法》規(guī)定：“文物保護(hù)工程必須遵守不改變文物原狀的原則，全面地保存、延續(xù)文物的真實(shí)歷史信息和價值。”
　　一、古建筑群防火特性
　　1.地理環(huán)境。我國古建筑除少量建造在城市市區(qū)或近郊外，絕大部分建造在遠(yuǎn)離城市的高山深谷中，建造時一般都充分利用地形地物，建筑峻峭，隨城就勢，院落相錯，通路曲折逶迤，構(gòu)建在山腰和山頂或處于深山環(huán)抱中，且建筑物比較分散，（如山西的五臺山、陜西華山等）人員徒步到達(dá)都非常困難，更不要說對消防設(shè)施的檢查、管理和維護(hù)了難以綜合管理，一旦發(fā)生火災(zāi)，只能自救，從而喪失了有效控制火勢的機(jī)會。
　　2.結(jié)構(gòu)特性。古建筑有獨(dú)立建筑或建筑群，其結(jié)構(gòu)多為磚木或純木結(jié)構(gòu)的三、四級耐火等級的建筑，耐火性能差。而古建筑中的各種木材構(gòu)件，又具有良好的燃燒和傳播火焰的性能。如古建筑屋頂嚴(yán)實(shí)緊密，在發(fā)生火災(zāi)時屋頂內(nèi)部的煙熱不易散發(fā)，溫度容易積聚，迅速導(dǎo)致“轟燃”；再如古建筑的梁、柱、椽等構(gòu)件表面積大，木材的裂縫多，火災(zāi)發(fā)生后，火勢蔓延快，燃燒猛烈。另外古建筑中的木材經(jīng)過多年的干燥，含水量很低，特別是一些枯朽木材，經(jīng)過多年干燥，質(zhì)地疏松，在干燥的季節(jié)，遇到火星也會起火。
　　3.平面布局特性。古建筑一般在總平面布局上成組、成
　　群，對稱布置，形成格局。殿堂之間往往用木質(zhì)廊子相連，層層疊疊，組成四合院和廊院兩種格局，即以間為單位構(gòu)成單座建筑，以單座建筑組成庭院，以庭院為單元組成形式多樣的建筑群，其規(guī)模壯觀，氣勢雄偉。但由于廊道相連，建筑相連，建筑群內(nèi)缺少防火分隔和安全空間，如果一處起火，火勢不能得到有效控制，則毗連的建筑很快出現(xiàn)大面積燃燒，既不利于安全疏散，又容易形成火燒連營的局面。
　　二、古建筑的火災(zāi)事故分析
　　1.生活用火。主要反映在做飯、采暖、照明等用火過程中不慎引起的火災(zāi)，約占古建筑火災(zāi)的40%。
　　2.電氣火險。此方面引起的火災(zāi)約占古建筑火災(zāi)的20%，主要有線路老化，絕緣破損；電氣設(shè)備使用時間過長，溫度過高；照明燈距離木屋架或可燃物等過近，因長時間烘烤而起火；隨意增加用電負(fù)荷，因?qū)Ь€截面過細(xì)難以承受較大的電流作用，以及隨意在古建筑的可燃結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)不符合安全規(guī)定的電線引起火災(zāi)。
　　3.宗教活動用火。民用佛教信徒進(jìn)行燒香拜佛等宗教活動者甚眾，而古建筑古寺廟是民間宗教活動的重要場所。宗教活動常見的用火形式主要有燒香化紙、燃點(diǎn)蠟燭、供龕上的植物油燈，喇嘛廟宇中的酥油供燈、燈節(jié)等大型用火活動。此外，還有定時的廟會，臨時性的超度道場等宗教用火活動。無形之中埋下了眾多火災(zāi)隱患，此類型火災(zāi)約占古建筑火災(zāi)的10%以上。
　　4.其它原因。主要是柴草堆積時間過長引起的自燃；集會燃放煙花爆竹，危險品引起的爆炸，以及人為因素如小孩玩火、報復(fù)縱火、放火等原因引起的火災(zāi)。
　　綜合以上一、二點(diǎn)的情況分析得知，首先古建筑的特性決定了對消防設(shè)施的安裝與施工必須要求對古建筑的傷害降至最低；其次即便是已經(jīng)安裝了少量的消防系統(tǒng)，各系統(tǒng)間也是相互獨(dú)立運(yùn)行，缺乏集中管理。
　　三、消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑上的應(yīng)用
　　1.無線的火災(zāi)報警與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。在建筑物早期火災(zāi)探測報警和電氣火災(zāi)的早期預(yù)防上，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)無疑扮演著極其重要的角色。而針對古建筑的建筑特點(diǎn)，無線的監(jiān)控系統(tǒng)是比較好的實(shí)現(xiàn)方式之一。無線監(jiān)控報警技術(shù)的發(fā)展直接受益于近10年來移動電話市場的推動，微電子技術(shù)和蓄電池技術(shù)的進(jìn)步使“無線監(jiān)控”這一要求成為可能。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是基本無需電纜布線。沒有布線要求，就無須破壞建筑物結(jié)構(gòu)，無需埋設(shè)任何管線，這一點(diǎn)對古建筑來說尤為重要。
　　2.無線消火栓監(jiān)控系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)是為消防部隊(duì)滅火是提供水源的重要保障，一旦在火災(zāi)發(fā)生后其管網(wǎng)內(nèi)沒有水或壓力不足，就會直接影響火災(zāi)的撲救效果。所以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其壓力實(shí)時檢測是非常有必要的。
　　3.一鍵報警系統(tǒng)。將“一鍵報警機(jī)”連接到消防物聯(lián)網(wǎng)平臺，組成“一鍵報警系統(tǒng)”。“一鍵報警機(jī)”具有一鍵緊急報警功能、GPS定位和通話功能；主要配發(fā)給古建筑內(nèi)的巡查人員，用于突發(fā)事件的緊急報警和求助。它的應(yīng)用可以進(jìn)一步加大安全監(jiān)管工作力度，加強(qiáng)各文物保護(hù)單位應(yīng)急處置能力，提高文物安全防范水平，保障文物安全工作秩序穩(wěn)定，杜絕火災(zāi)、文物失盜等事故的發(fā)生；可以全面提升全國重點(diǎn)文物單位的安防水平，規(guī)范安保人員管理，提高基層文保單位應(yīng)急處置能力，加大文保單位的安全系數(shù)。
　　4.手機(jī)應(yīng)用終端。手機(jī)應(yīng)用終端可以為監(jiān)控中心領(lǐng)導(dǎo)、中心管理員、消防領(lǐng)導(dǎo)、消防監(jiān)督員、消防檢測員、維保工程師、文物主管領(lǐng)導(dǎo)、文物部門分管領(lǐng)導(dǎo)等角色配備，實(shí)現(xiàn)手機(jī)隨時消防監(jiān)控和管理、作業(yè)。 　　5.熱成像火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。它是一種新型火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，以檢測10KM距離4平方米大小溫度超過280度所需求為基礎(chǔ)，輸出8bit或14bit數(shù)字視頻信號，采用自動動態(tài)圖像優(yōu)化算法每秒8次檢測，多協(xié)議自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，I/O信號聯(lián)動報警輸出，準(zhǔn)確度在96%以上，漏報、誤報率低。具有火情智能識別、火災(zāi)自動預(yù)警功能和自然物燃燒臨界溫度探測智能溫感預(yù)警功能。不僅對已經(jīng)發(fā)生的明火火災(zāi)具有精準(zhǔn)的識別功能，而且對煙霧狀態(tài)的暗火具有很強(qiáng)的識別預(yù)警功能。該預(yù)警系統(tǒng)主要是采用國際先進(jìn)的非制冷氧化釩（VOx）微熱探測器技術(shù)，其特點(diǎn)主要有惡劣天氣適應(yīng)性強(qiáng)、24小時全天候巡航、探測距離遠(yuǎn)（半徑10公里）、可預(yù)設(shè)溫度報警閾值等。
　　四、應(yīng)用特點(diǎn)及好處
　　1.提前火災(zāi)預(yù)警時間。在現(xiàn)有技術(shù)上，無論是電氣火災(zāi)報警系統(tǒng)、普通火災(zāi)報警系統(tǒng)還是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它們在監(jiān)測到火警時，只是向值班人員發(fā)出聲光報警，最終向消防隊(duì)報警的都是人工電話報警，這樣就勢必造成時間上的延誤。接入消防物聯(lián)網(wǎng)后，報警系統(tǒng)在發(fā)出聲光報警的同時，信號也通過上位機(jī)向消防物聯(lián)網(wǎng)和消防部門發(fā)出報警信息，極大地縮短了報警時間，同時為火災(zāi)的撲滅爭取了寶貴的時間。
　　2.提高古建筑綜合防災(zāi)水平。消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑中應(yīng)用以后，不但可以同時監(jiān)控火災(zāi)報警系統(tǒng)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施數(shù)據(jù)，而且還可以監(jiān)控到消火栓系統(tǒng)內(nèi)水壓和重要位置的視頻圖像是否有異常情況；同時，又增加了巡邏人員的”一鍵報警系統(tǒng)”，既能對文物犯罪行為進(jìn)行有效遏制，又能對初期火災(zāi)的確認(rèn)和報警做出迅速反應(yīng)。使得監(jiān)控更全面、更立體，提高了古建筑綜合防災(zāi)的水平。
　　3.促進(jìn)古建筑防火管理的信息化水平。首先，古建筑消防物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將原來的面型對象由消防控制的值班人員直接擴(kuò)展至對古建筑來說最主要的兩個部門，即文物部門和消防部門。其次，古建筑消防物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用終端形式主要是電腦和智能手機(jī)，加之其平臺是B/S結(jié)構(gòu)，整個服務(wù)項(xiàng)目（火警受理、數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)、視頻圖像、消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、人員定位、緊急呼救設(shè)施檔案管理等）都可以在授權(quán)的情況下打開IE瀏覽器進(jìn)行監(jiān)管和查詢，大大提高了對古建筑防火管理的信息化水平。
　　五、消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的系統(tǒng)構(gòu)架
　　在系統(tǒng)構(gòu)架圖中，火災(zāi)報警系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、緊急呼叫系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和市政消火栓系統(tǒng)均是通過安裝消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置對這些消防設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時采集、分析、定位、顯示、存儲及控制管理，并把監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)较牢锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。消防物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過海量信息分析與處理后，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的實(shí)時、遠(yuǎn)程監(jiān)測和反向控制。
　　古建筑是祖先留給我們的極其寶貴的文化遺產(chǎn)，我們有責(zé)任保護(hù)好它，用消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)管手段來增強(qiáng)其防火安全可靠性意義重大，使之代代相傳、流芳百世。