消防物联网技术在古建筑消防的创新应用

本文以古建筑的环境、结构、布局特点以及古建筑火灾发生起因为切入点，借鉴消防物联网的先进理念，不仅探讨了单体、群体古建筑的消防保护理论基础，同时通过对古建筑消防技术保护的实例分析，试图构建一个较为系统全面的防安全评估、防火保护体系。具体在消防物联网技术组成以及对适合应用古建筑消防的各系统、面向管理创新应用、辅助决策等方面进行了论述，意在提高古建筑消防工作的水平和效率。

　　古建筑是指古人遗留下来的距今有较长历史年代且具有历史价值的建筑。它是研究古代社会政治经济、文化艺术、宗教信仰的历史资料，是国家文明的重要标志，同时也是不可再生的珍贵的历史文化遗产。古建筑根据其地理环境、结构、平面布局等不同的特性，与现代建筑相比，在防火安全保护上有着截然不同的重要特性，而如何把传统的建筑与消防物联网技术结合起来，在服从它的整体性、观瞻性的前题下，消除火的隐患，保证消防安全，是我们值得研究的课题。随着我国旅游业的蓬勃发展，古建筑已成为旅游和宗教活动的场所。在古建筑旅游开发极大的带动和促进城市经济增长的同时，也给消防安全带来了隐患。《文物法》规定：“文物保护工程必须遵守不改变文物原状的原则，全面地保存、延续文物的真实历史信息和价值。”
　　一、古建筑群防火特性
　　1.地理环境。我国古建筑除少量建造在城市市区或近郊外，绝大部分建造在远离城市的高山深谷中，建造时一般都充分利用地形地物，建筑峻峭，随城就势，院落相错，通路曲折逶迤，构建在山腰和山顶或处于深山环抱中，且建筑物比较分散，（如山西的五台山、陕西华山等）人员徒步到达都非常困难，更不要说对消防设施的检查、管理和维护了难以综合管理，一旦发生火灾，只能自救，从而丧失了有效控制火势的机会。
　　2.结构特性。古建筑有独立建筑或建筑群，其结构多为砖木或纯木结构的三、四级耐火等级的建筑，耐火性能差。而古建筑中的各种木材构件，又具有良好的燃烧和传播火焰的性能。如古建筑屋顶严实紧密，在发生火灾时屋顶内部的烟热不易散发，温度容易积聚，迅速导致“轰燃”；再如古建筑的梁、柱、椽等构件表面积大，木材的裂缝多，火灾发生后，火势蔓延快，燃烧猛烈。另外古建筑中的木材经过多年的干燥，含水量很低，特别是一些枯朽木材，经过多年干燥，质地疏松，在干燥的季节，遇到火星也会起火。
　　3.平面布局特性。古建筑一般在总平面布局上成组、成
　　群，对称布置，形成格局。殿堂之间往往用木质廊子相连，层层叠叠，组成四合院和廊院两种格局，即以间为单位构成单座建筑，以单座建筑组成庭院，以庭院为单元组成形式多样的建筑群，其规模壮观，气势雄伟。但由于廊道相连，建筑相连，建筑群内缺少防火分隔和安全空间，如果一处起火，火势不能得到有效控制，则毗连的建筑很快出现大面积燃烧，既不利于安全疏散，又容易形成火烧连营的局面。
　　二、古建筑的火灾事故分析
　　1.生活用火。主要反映在做饭、采暖、照明等用火过程中不慎引起的火灾，约占古建筑火灾的40%。
　　2.电气火险。此方面引起的火灾约占古建筑火灾的20%，主要有线路老化，绝缘破损；电气设备使用时间过长，温度过高；照明灯距离木屋架或可燃物等过近，因长时间烘烤而起火；随意增加用电负荷，因导线截面过细难以承受较大的电流作用，以及随意在古建筑的可燃结构上铺设不符合安全规定的电线引起火灾。
　　3.宗教活动用火。民用佛教信徒进行烧香拜佛等宗教活动者甚众，而古建筑古寺庙是民间宗教活动的重要场所。宗教活动常见的用火形式主要有烧香化纸、燃点蜡烛、供龛上的植物油灯，喇嘛庙宇中的酥油供灯、灯节等大型用火活动。此外，还有定时的庙会，临时性的超度道场等宗教用火活动。无形之中埋下了众多火灾隐患，此类型火灾约占古建筑火灾的10%以上。
　　4.其它原因。主要是柴草堆积时间过长引起的自燃；集会燃放烟花爆竹，危险品引起的爆炸，以及人为因素如小孩玩火、报复纵火、放火等原因引起的火灾。
　　综合以上一、二点的情况分析得知，首先古建筑的特性决定了对消防设施的安装与施工必须要求对古建筑的伤害降至最低；其次即便是已经安装了少量的消防系统，各系统间也是相互独立运行，缺乏集中管理。
　　三、消防物联网技术在古建筑上的应用
　　1.无线的火灾报警与电气火灾监控系统。在建筑物早期火灾探测报警和电气火灾的早期预防上，火灾自动报警系统和电气火灾监控系统无疑扮演着极其重要的角色。而针对古建筑的建筑特点，无线的监控系统是比较好的实现方式之一。无线监控报警技术的发展直接受益于近10年来移动电话市场的推动，微电子技术和蓄电池技术的进步使“无线监控”这一要求成为可能。该技术最大的优点就是基本无需电缆布线。没有布线要求，就无须破坏建筑物结构，无需埋设任何管线，这一点对古建筑来说尤为重要。
　　2.无线消火栓监控系统。消火栓系统是为消防部队灭火是提供水源的重要保障，一旦在火灾发生后其管网内没有水或压力不足，就会直接影响火灾的扑救效果。所以通过物联网技术对其压力实时检测是非常有必要的。
　　3.一键报警系统。将“一键报警机”连接到消防物联网平台，组成“一键报警系统”。“一键报警机”具有一键紧急报警功能、GPS定位和通话功能；主要配发给古建筑内的巡查人员，用于突发事件的紧急报警和求助。它的应用可以进一步加大安全监管工作力度，加强各文物保护单位应急处置能力，提高文物安全防范水平，保障文物安全工作秩序稳定，杜绝火灾、文物失盗等事故的发生；可以全面提升全国重点文物单位的安防水平，规范安保人员管理，提高基层文保单位应急处置能力，加大文保单位的安全系数。
　　4.手机应用终端。手机应用终端可以为监控中心领导、中心管理员、消防领导、消防监督员、消防检测员、维保工程师、文物主管领导、文物部门分管领导等角色配备，实现手机随时消防监控和管理、作业。 　　5.热成像火灾预警系统。它是一种新型火灾预警系统，以检测10KM距离4平方米大小温度超过280度所需求为基础，输出8bit或14bit数字视频信号，采用自动动态图像优化算法每秒8次检测，多协议自适应网络接口，I/O信号联动报警输出，准确度在96%以上，漏报、误报率低。具有火情智能识别、火灾自动预警功能和自然物燃烧临界温度探测智能温感预警功能。不仅对已经发生的明火火灾具有精准的识别功能，而且对烟雾状态的暗火具有很强的识别预警功能。该预警系统主要是采用国际先进的非制冷氧化钒（VOx）微热探测器技术，其特点主要有恶劣天气适应性强、24小时全天候巡航、探测距离远（半径10公里）、可预设温度报警阈值等。
　　四、应用特点及好处
　　1.提前火灾预警时间。在现有技术上，无论是电气火灾报警系统、普通火灾报警系统还是视频监控系统，它们在监测到火警时，只是向值班人员发出声光报警，最终向消防队报警的都是人工电话报警，这样就势必造成时间上的延误。接入消防物联网后，报警系统在发出声光报警的同时，信号也通过上位机向消防物联网和消防部门发出报警信息，极大地缩短了报警时间，同时为火灾的扑灭争取了宝贵的时间。
　　2.提高古建筑综合防灾水平。消防物联网技术在古建筑中应用以后，不但可以同时监控火灾报警系统和电气火灾监控系统的实施数据，而且还可以监控到消火栓系统内水压和重要位置的视频图像是否有异常情况；同时，又增加了巡逻人员的”一键报警系统”，既能对文物犯罪行为进行有效遏制，又能对初期火灾的确认和报警做出迅速反应。使得监控更全面、更立体，提高了古建筑综合防灾的水平。
　　3.促进古建筑防火管理的信息化水平。首先，古建筑消防物联网的应用将原来的面型对象由消防控制的值班人员直接扩展至对古建筑来说最主要的两个部门，即文物部门和消防部门。其次，古建筑消防物联网的应用终端形式主要是电脑和智能手机，加之其平台是B/S结构，整个服务项目（火警受理、数据查询与统计、视频图像、消防设施运行状态、人员定位、紧急呼救设施档案管理等）都可以在授权的情况下打开IE浏览器进行监管和查询，大大提高了对古建筑防火管理的信息化水平。
　　五、消防物联网监控系统建设的系统构架
　　在系统构架图中，火灾报警系统、电气火灾监控装置、紧急呼叫系统、视频监控系统和市政消火栓系统均是通过安装消防设施运行状态监测装置对这些消防设施的运行数据及状态进行实时采集、分析、定位、显示、存储及控制管理，并把监测到的数据实时传输到消防物联网数据中心。消防物联网数据中心，经过海量信息分析与处理后，实现消防设施的实时、远程监测和反向控制。
　　古建筑是祖先留给我们的极其宝贵的文化遗产，我们有责任保护好它，用消防物联网技术的监管手段来增强其防火安全可靠性意义重大，使之代代相传、流芳百世。