劉盛 王浩杰

摘要：在明確高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查的必要性和難點的基礎(chǔ)上，介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)，并針對性地闡述了包括提取高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場靜態(tài)信息、確定高層建筑火災(zāi)事故初始起火點的位置、準(zhǔn)確記錄高層建筑火災(zāi)事故時消防報警與滅火設(shè)施的聯(lián)動、積極幫助火場指揮員對救援工作的開展提供幫助等在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查中可以發(fā)揮的作用。同時，還詳細分析了消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理的各系統(tǒng)、火災(zāi)事故調(diào)查工作所需物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的硬件配備、高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)操作系統(tǒng)設(shè)計、高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理在內(nèi)的高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，以期能夠?qū)Ω邔咏ㄖ馂?zāi)調(diào)查工作和消防物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計與設(shè)置提供有益幫助。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；高層建筑；火災(zāi)事故調(diào)查

中圖分類號：TU998.1? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）01-0115-03

一定時期內(nèi)，火災(zāi)事故調(diào)查人員確定火災(zāi)事故的起因、初始起火點、火災(zāi)發(fā)展過程、轟燃發(fā)生時間等相關(guān)信息僅靠對事故現(xiàn)場進行勘查、取證、鑒定后，再根據(jù)既往經(jīng)驗結(jié)合火災(zāi)動力學(xué)的一些基本原理就做出推斷，缺少關(guān)鍵的數(shù)據(jù)信息支撐，再加上火災(zāi)事故現(xiàn)場環(huán)境普遍較為混亂，消防救援人員在撲救火災(zāi)的過程中會影響火場中的很多痕跡。因此，火災(zāi)事故調(diào)查人員采集的物證頻有瑕疵、數(shù)據(jù)信度不高，致使后續(xù)相關(guān)工作的開展受到嚴重影響。根據(jù)消防部門公開披露的數(shù)據(jù)可知，近年來高層建筑火災(zāi)事故逐漸呈現(xiàn)高發(fā)趨勢。然而，高層建筑在建筑形制、內(nèi)部固定（移動）火災(zāi)荷載特點和防火設(shè)備設(shè)施的配備等方面都與單多層建筑有著較為明顯的區(qū)別。當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，其火災(zāi)的各方面特點較單多層建筑火災(zāi)事故亦有一定區(qū)別，因此其火災(zāi)事故調(diào)查工作不僅會受到上述干擾因素的影響，而且還不能簡單套用過往經(jīng)驗，需要更具有針對性的火災(zāi)事故調(diào)查方法和更為有力的佐證。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)恰好可以在一定程度上給予火災(zāi)事故調(diào)查人員這一方面的幫助。文章從筆者實際工作經(jīng)驗出發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)在高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查中的應(yīng)用進行探討，以期更準(zhǔn)確地推斷高層建筑火災(zāi)事故發(fā)生過程中的諸多情況[1-3]。

1 高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查的必要性

高層建筑目前已經(jīng)成為各地新建建筑的主要類型之一，且其火災(zāi)特點與以往的單多層建筑有著本質(zhì)區(qū)別，火災(zāi)后果往往是造成群死群傷和經(jīng)濟財產(chǎn)的巨大損失[4]。通過對高層建筑火災(zāi)事故起因和過程的準(zhǔn)確判斷，盡可能真實地推斷起火原因，重塑火災(zāi)發(fā)展過程。一方面可以為火災(zāi)事故中各方應(yīng)負責(zé)任進行合理推斷，另一方面更可以為未來高層建筑的防火工作提供現(xiàn)實的實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)，還可為應(yīng)急救援隊伍日后針對高層建筑開展的各項演練工作提供實戰(zhàn)模型，從而使得訓(xùn)練更具針對性。

2 高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查的難點

高層建筑火災(zāi)事故往往因其內(nèi)外部固定（移動）火災(zāi)荷載較大以及建筑構(gòu)造形式特點，在火災(zāi)發(fā)展過程中極易形成煙囪效應(yīng)，從而造成了火勢的快速擴散，加速了火焰和熱煙氣在建筑內(nèi)部的快速蔓延，縮短轟燃發(fā)生的時間，同時增加了可能發(fā)生轟燃的點位，加之其建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面積龐大等原因，導(dǎo)致火災(zāi)事故調(diào)查人員在現(xiàn)有技術(shù)條件支撐下很難準(zhǔn)確找到火災(zāi)事故的初始起火點。通過過往多起高層建筑火災(zāi)事故現(xiàn)場人員的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查人員同火災(zāi)現(xiàn)場人員了解情況時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不同人員甚至同一人員前后談話中矛盾較多，使得談話工作不僅不能幫助火災(zāi)事故調(diào)查工作，甚至?xí)ぷ魅藛T的判斷帶來一定誤導(dǎo)。由于高層建筑內(nèi)部空間大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的起火點較為隱蔽，如果僅靠人工尋找、判斷起火點極為困難，使得火災(zāi)事故原因認定證據(jù)不充分、信服度較低。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能的技術(shù)。典型的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分為三個層面，自下而上分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)擁有全面感知的關(guān)鍵技術(shù)，具備更精準(zhǔn)、更全面的感知能力，而解決低功耗、小型化和低成本問題是其未來發(fā)展方向；網(wǎng)絡(luò)層以被識別物體周邊移動信號作為基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)化程度和產(chǎn)業(yè)化能力最為完善的部分；應(yīng)用層是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案[5]。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在火災(zāi)事故調(diào)查中的作用

當(dāng)前，高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查工作的要求不斷提高，傳統(tǒng)的火災(zāi)事故調(diào)查工作理念和方法亟待更新，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以較為完善的契合高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查工作的這一需求和趨勢，極大提升其工作效率。

4.1? 獲取高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場消防設(shè)施等的靜態(tài)信息

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對高層建筑火災(zāi)事故現(xiàn)場消防設(shè)施靜態(tài)信息的收集、匯總和分析。將高層建筑內(nèi)設(shè)置的消防設(shè)施分布情況和運行狀況等信息實時錄入到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，實現(xiàn)高層建筑消防設(shè)施信息化管理的同時可以極大節(jié)省負責(zé)收集該項工作資料的消防安全工作人員的精力，并極大提升火災(zāi)發(fā)生后火災(zāi)事故調(diào)查工作效率。高層建筑內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)需要錄入的具體信息包括高層建筑的基本情況、火災(zāi)隱患重點位置、消防設(shè)施設(shè)置情況、報警設(shè)備安裝情況、高層建筑自身消防水源和周邊水源情況、既定滅火進攻路線和應(yīng)急疏散線路等信息。

4.2? 確定高層建筑火災(zāi)事故初始起火點的位置

準(zhǔn)確推斷起火原因，找到火災(zāi)事故源頭是火災(zāi)事故調(diào)查的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一方面，準(zhǔn)確推斷起火原因可以為后續(xù)推演火災(zāi)發(fā)展過程提供決定性的幫助，另一方面，火災(zāi)事故的責(zé)任推斷可以為日后高層建筑的防火工作提供科學(xué)的理論支撐。通過BIM軟件建立高層建筑的三維數(shù)字模型，將預(yù)先編制的火災(zāi)應(yīng)急救援預(yù)案、建筑內(nèi)安設(shè)的消防設(shè)施等的數(shù)據(jù)信息以及通過傳感器采集到的包括高層建筑內(nèi)電氣、消防、樓宇等各設(shè)施的運行情況數(shù)據(jù)存儲在物聯(lián)網(wǎng)平臺之上，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，便可根據(jù)三維數(shù)字模型快速、準(zhǔn)確地確定初始起火點位，通知應(yīng)急救援力量開展滅火工作。在進行火災(zāi)事故調(diào)查工作時，也可快速推測初始起火點位，準(zhǔn)確判斷起火時間，快速確定起火原因，并為后續(xù)相關(guān)工作提供必要且有力的數(shù)據(jù)和材料支持。

4.3? 準(zhǔn)確記錄火災(zāi)發(fā)生時消防報警與滅火設(shè)施的聯(lián)動

真實推演火災(zāi)過程，重塑真實的火場環(huán)境是火災(zāi)事故調(diào)查的重要工作。通過對高層建筑火災(zāi)發(fā)展過程進行推演，一方面，可以發(fā)現(xiàn)和總結(jié)出高層建筑火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，另一方面，可以分析促進或延緩高層建筑火災(zāi)事故進程的原因。同時，也可對應(yīng)急救援人員在火災(zāi)救援過程中采用方案等工作的合理性做出裁定。為了確保高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故后，其預(yù)制的消防設(shè)施可以及時、有效地發(fā)揮既定作用，可以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)消防預(yù)警系統(tǒng)與滅火設(shè)施之間的準(zhǔn)確聯(lián)動，并通過分析消防設(shè)施實時運行情況，判斷滅火系統(tǒng)是否完好有效，為及時、有效地保養(yǎng)高層建筑消防設(shè)施提供數(shù)據(jù)支撐。

4.4? 為救援人員開展救援工作提供依據(jù)并為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐

當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)事故時，救援人員可以調(diào)取高層建筑物聯(lián)網(wǎng)中存儲的消防設(shè)備運行信息，對火災(zāi)的發(fā)展情況進行推測，為滅火救援進攻路線的規(guī)劃提供必要依據(jù)。同時，在高層建筑火災(zāi)事故的調(diào)查階段，通過調(diào)取上述信息，還可以輔助工作人員模擬火場實際情況，為后續(xù)相關(guān)的戰(zhàn)訓(xùn)、防火工作提供實際教學(xué)案例，為相關(guān)火災(zāi)科學(xué)研究工作提供實踐支撐。

5 高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

5.1? 消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)總覽

根據(jù)國家物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)工作組制定的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，匯總高層建筑防火設(shè)計規(guī)范和其消防設(shè)備設(shè)施的實際特點，設(shè)計的高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的構(gòu)架可由消防設(shè)備設(shè)施感知控制系統(tǒng)、設(shè)備運行維護管理系統(tǒng)、消防信息服務(wù)系統(tǒng)、信息資源交換系統(tǒng)、消防管理對象控制系統(tǒng)和用戶服務(wù)系統(tǒng)共6個部分組成。

消防設(shè)備設(shè)施感知控制系統(tǒng)通常包括高層建筑內(nèi)各類設(shè)備設(shè)施運行情況的數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)、火災(zāi)事故的探測感知系統(tǒng)、收集火災(zāi)預(yù)警設(shè)備故障的感知系統(tǒng)、收集滅火設(shè)備故障信息的感知系統(tǒng)、采集非用電類設(shè)備運行情況的系統(tǒng)和采集高層建筑內(nèi)各類設(shè)施發(fā)生位移變化的信息采集系統(tǒng)等6個子系統(tǒng)組成。消防設(shè)備設(shè)施感知控制系統(tǒng)能借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存儲被感知對象自身運行情況和周邊環(huán)境變化的數(shù)據(jù)信息，并對其進行加工、處理、分析，而后根據(jù)各服務(wù)對象的具體需要提供相應(yīng)的服務(wù)接口。

設(shè)備運行維護管理系統(tǒng)包括與消防設(shè)備設(shè)施運行維護、管理、法規(guī)監(jiān)管及其他相關(guān)的管理系統(tǒng)。其主要作用是確保高層建筑消防物聯(lián)網(wǎng)平臺能夠在國家相關(guān)法律法規(guī)的監(jiān)管下安全、平穩(wěn)、可靠運行，是高層建筑消防物聯(lián)網(wǎng)平臺良好運行的基礎(chǔ)。

消防信息服務(wù)系統(tǒng)在固定場景下可同信息資源交換系統(tǒng)的內(nèi)容相互轉(zhuǎn)化，但是信息資源交換系統(tǒng)除具備消防信息的系統(tǒng)外，還應(yīng)包含對國家安全部門和對高層建筑消防設(shè)備運行情況數(shù)據(jù)資源有需求的單位提供信息的接口。

消防管理對象控制系統(tǒng)包括高層建筑物本體結(jié)構(gòu)的各類基本情況信息和其內(nèi)部配備的各類消防設(shè)備設(shè)施情況信息系統(tǒng)。此處所指的消防設(shè)備設(shè)施主要包括高層建筑內(nèi)的各類火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓、各類防火門、疏散通道、消防水源等信息。這些消防設(shè)備設(shè)施信息系統(tǒng)作為消防管理對象系統(tǒng)的同時也是消防設(shè)備設(shè)施感知控制系統(tǒng)。

用戶服務(wù)系統(tǒng)的用戶主要包括高層建筑業(yè)主單位、消防安全監(jiān)督管理和應(yīng)急救援單位、消防設(shè)備設(shè)施檢測和維保機構(gòu)、高層建筑消防安全工作責(zé)任人和管理人以及高層建筑施保單位等。

5.2? 火災(zāi)事故調(diào)查工作所需物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的硬件配備

高層建筑物聯(lián)網(wǎng)硬件的配備應(yīng)根據(jù)所服務(wù)建筑的實際需要，對各子系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，并使各系統(tǒng)之間能夠達到協(xié)同工作。通常高層建筑物聯(lián)網(wǎng)的硬件設(shè)備包括負責(zé)傳輸火災(zāi)預(yù)警信息的傳輸裝置，設(shè)置在噴淋和消火栓等滅火設(shè)備末端的無線水壓和液位監(jiān)測裝置，負責(zé)監(jiān)測空間環(huán)境溫度、設(shè)備電流、電壓等指標(biāo)的綜合監(jiān)測裝置、視頻監(jiān)控設(shè)備以及負責(zé)對各類設(shè)備設(shè)施進行巡檢的裝置等。此外，在供電方面盡量選取易于更換且技術(shù)較為成熟的鋰電池，確保設(shè)備不間斷運行的同時避免電氣火災(zāi)的發(fā)生，并針對各類設(shè)備所處空間的實際情況按規(guī)定選擇設(shè)備的防塵、防爆和防水等級。此外，在高層建筑投入使用之后，應(yīng)定期對各類設(shè)備進行維護保養(yǎng)和技術(shù)更新，一方面確保及時消除設(shè)備漏洞，另一方面能及時根據(jù)實際需要調(diào)整適合所服務(wù)建筑的設(shè)備，從而更好地為高層建筑日常監(jiān)測預(yù)警和發(fā)生火災(zāi)后的調(diào)查工作服務(wù)。

5.3? 高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)操作系統(tǒng)設(shè)計

高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查工作所需的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循操作簡便原則，強化設(shè)備監(jiān)控平臺界面的可視化，確保簡單易學(xué)，易于上手。通信功能是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，必須同物聯(lián)網(wǎng)中其他設(shè)備設(shè)施完全契合，建議選擇CAN總線方式進行信息傳輸，從而使得監(jiān)控平臺和各設(shè)備終端之間可以相互傳輸和共享數(shù)據(jù)。此外，因為人員操作不當(dāng)或火災(zāi)都可能導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)丟失和遭到破壞，為此，建議高層建筑的消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)選用FIFO+Hash算法，使CAN總線傳遞數(shù)據(jù)始終處于優(yōu)先處理級，設(shè)定多線程方式循環(huán)讀取A線程數(shù)據(jù)信息，并將獲取CAN數(shù)據(jù)實時置入到FIFO隊列中。同時，將B線程FIFO隊列出隊操作，從而避免CAN數(shù)據(jù)丟失和被破壞，保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的安全性和完整性，滿足火災(zāi)事故調(diào)查工作對各類數(shù)據(jù)的需要。

5.4? 高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

高層建筑火災(zāi)事故調(diào)查工作所要進行的數(shù)據(jù)梳理包括多個方面的業(yè)務(wù)，不同業(yè)務(wù)之間的通信方式不盡相同，因此需要在各設(shè)備終端對數(shù)據(jù)信息進行分析和處理。為了避免火災(zāi)發(fā)生時，各設(shè)備終端的信息記錄不完整，便于發(fā)生緊急情況時各應(yīng)急設(shè)備能夠及時啟動，應(yīng)盡可能實現(xiàn)各平臺信息統(tǒng)一化管理，避免信息記錄不完整。

5.5? 高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中離不開通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能對收集到的消防設(shè)備聯(lián)動信息進行及時分析和傳遞，這一過程中，高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是關(guān)鍵保障。針對目前IPv4技術(shù)資源較為有限的實際情況，在建設(shè)高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)時建議選用IPv6代替IPv4，以此滿足高層建筑消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對大量IP地址的需求。除此之外，為了實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速匯總、計算和分析，在設(shè)備的選型上還應(yīng)盡可能地選用新設(shè)備，利用新概念，例如應(yīng)用云計算和超級計算機等新型科技。

6 結(jié)語

高層建筑消防設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以通過其所收集到的動態(tài)數(shù)據(jù)信息分析高層建筑內(nèi)的初始起火點和火焰、熱煙氣蔓延趨勢，從而可以為火災(zāi)事故調(diào)查工作提供高層建筑內(nèi)各設(shè)備全鏈條的運行數(shù)據(jù)，幫助火災(zāi)事故調(diào)查人員準(zhǔn)確、高效地完成對高層建筑火災(zāi)事故過程的推演工作，增強火災(zāi)事故責(zé)任認定的可信度，更好地服務(wù)后續(xù)相關(guān)工作。

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Application strategy of Internet of Things

technology in high-rise building fire investigation

Liu Sheng， Wang Haojie

（Ningbo Municipal Fire and Rescue Brigade， Zhejiang Ningbo 315016）

Abstract：On the basis of clarifying the necessity and difficulty of high-rise building fire investigation， the basic structure of Internet of Things （IoT） technology is introduced. It also expounds the role that IoT technology， including extracting static information on the high-rise building fire scene， determining the location of the initial fire point of the high-rise building fire， accurately recording the linkage between the fire alarm and the fire facilities during the high-rise building fire accident， and actively helping the fire commander to rescue the work， can play in the investigation of high-rise building fire accidents. At the same time， the paper analyzes the application of IoT technology in the investigation of fire accidents in high-rise buildings in detail， including various systems for IoT management of fire equipment， the hardware equipment of IoT technology required for fire investigation， and the operation system design of high-rise building fire equipment IoT system， data processing of high-rise building fire equipment IoT system. It is hoped that it can provide beneficial help to the fire investigation of high-rise buildings and the design and setting of fire protection IoT.

Keywords：Internet of Things; high-rise building; fire investigation