季蓉蓉

（蘇州市消防救援支隊，江蘇 蘇州 215000）

1 引言

在全社會消防安全重要性提升、 消防安全形勢漸趨復(fù)雜化背景下，高層建筑消防安全成為關(guān)系民生的熱點問題。 有學(xué)者基于韌性城市理論定義消防安全韌性， 主要以火災(zāi)情境下的應(yīng)急反應(yīng)、協(xié)調(diào)與恢復(fù)能力為評價對象，致力于構(gòu)建一種應(yīng)對火災(zāi)事故的低風(fēng)險、柔性化消防安全機制，實現(xiàn)城市災(zāi)后自我調(diào)整與狀態(tài)恢復(fù)目標(biāo)[1]。 有學(xué)者引入Zigbee 技術(shù)建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 將其應(yīng)用于樓宇消防安全系統(tǒng)以支持遠距離傳輸，但仍缺乏語音播報功能，難以適應(yīng)環(huán)境信息提供火災(zāi)報警提示[2]。 基于上述研究成果，亟須引入一種適應(yīng)高層建筑消防安全系統(tǒng)部署特征、 滿足消防隱患整治需求的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方案， 以彌補現(xiàn)有高層建筑防火監(jiān)督力度薄弱的缺陷，為智慧消防領(lǐng)域技術(shù)升級提供示范經(jīng)驗。

2 消防安全評估與分析

2.1 建立消防安全韌性評估模型

2.1.1 選擇評估指標(biāo)

通過梳理現(xiàn)有研究成果，分別從抗擾性、冗余性、智能性、迅速性4 個層面利用R1~R4指標(biāo)描述高層建筑的消防安全韌性特征，其中，R1為魯棒性、R2為冗余性、R3為智慧性、R4為效率性， 采用層次分析法收集高層建筑消防安全韌性評估指標(biāo)，并針對各因素層指標(biāo)賦予具體韌性特征，便于后續(xù)確認消防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍及其重點監(jiān)控對象。 評估指標(biāo)體系如表1 所示[3]。

表1 消防安全韌性評估指標(biāo)體系

2.1.2 消防安全韌性評估

基于韌性特征方程評估高層建筑的消防安全特性， 將m個韌性特征指標(biāo)匯總建立以下評估方程：

式中，Re為消防安全韌性的總權(quán)重；Rm為第m 個韌性指標(biāo)的權(quán)重。 在評估流程設(shè)計上，首先利用1~10 專家打分法計算目標(biāo)層4 個二級指標(biāo)B1~B4的權(quán)重值，將專家評分結(jié)果整合計算出平均值wb，經(jīng)歸一化處理使各二級指標(biāo)權(quán)重值之和等于1；隨后分別計算出因素層各三級指標(biāo)的權(quán)重， 根據(jù)各韌性特征在4 個二級指標(biāo)中的數(shù)量與各三級指標(biāo)的重要性評分結(jié)果，將同屬于1 個二級指標(biāo)下的三級指標(biāo)歸類至同一韌性維度，分別生成各三級指標(biāo)重要性等級的歸一化處理結(jié)果； 接下來對歸一化結(jié)果實行無量綱處理，獲得各二級指標(biāo)的韌性值，根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重完成韌性值計算， 已知第m 個韌性指標(biāo)中第k個實際觀測指標(biāo)均為，假設(shè)4 個韌性特征在評估體系下的重要性均為1，則各韌性指標(biāo)在某一二級指標(biāo)下重要性水平的平均值記為；最后，將各二級指標(biāo)的韌性值計算結(jié)果匯總，生成高層建筑的消防安全韌性總數(shù)值，其取值范圍為[0，1]，用于評價高層建筑消防安全韌性水平，計算公式為：

2.2 消防安全評估結(jié)果

以某高層建筑為例，該建筑為鋼混結(jié)構(gòu)住宅樓，建筑層數(shù)為12 層，涉及142 戶居民。 將上述評估模型應(yīng)用于該建筑消防安全韌性評價環(huán)節(jié)， 測得各二級評價指標(biāo)的權(quán)重分別為0.37，0.28，0.14 和0.21， 對應(yīng)的韌性值分別為0.54，0.48，0.20和0.27。 將上述參數(shù)代入式（2）中，計算得出研究對象的消防韌性總數(shù)值為0.42，說明該高層建筑存在一定的消防隱患，仍需圍繞隱患治理與防火監(jiān)督2 個層面編制具體解決方案。

3 高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 消防隱患治理需求分析

結(jié)合高層建筑安全評估結(jié)果， 圍繞以下5 個層面分析消防隱患治理需求。

1）消防設(shè)備監(jiān)控管理，滿足高層建筑消防設(shè)備管理、通信服務(wù)交互、數(shù)據(jù)解析等需求。

2）防火設(shè)施調(diào)度配置，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)指令控制具體功能模塊實現(xiàn)。

3）火災(zāi)預(yù)警信息推送，基于系統(tǒng)用戶權(quán)限將相應(yīng)火災(zāi)預(yù)警信息推送至部門及用戶，在前端頁面分類顯示火警、設(shè)備故障等不同類型信息。

4）外部保障事件管理，由用戶確認火警或設(shè)備故障事件的真實性， 確認為火警信息后實時轉(zhuǎn)發(fā)至消防中心組織開展火災(zāi)撲救行動，并支持與值班室建立視頻聯(lián)動通信功能，實現(xiàn)對單個設(shè)備、 關(guān)鍵位置情況的實時確認， 隔離設(shè)備故障等信息、降低系統(tǒng)誤報率。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計分析，生成高層建筑消防隱患治理、消防設(shè)施配置情況等多項統(tǒng)計結(jié)果， 以直觀報表形式揭示高層建筑消防系統(tǒng)的建設(shè)情況。

3.2 消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于高層建筑安全韌性評估結(jié)果，提出一種基于Web 的消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案，將系統(tǒng)劃分為3 層架構(gòu)。

1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，配置有多個瀏覽器，輔助業(yè)務(wù)邏輯層各功能模塊執(zhí)行具體操作，并提供監(jiān)控系統(tǒng)、各項消防設(shè)備、消防隱患統(tǒng)計、系統(tǒng)任務(wù)管理等多個主頁顯示功能。

2）業(yè)務(wù)邏輯層，主要提供消防監(jiān)控設(shè)備管理、防火設(shè)施調(diào)度配置、火災(zāi)預(yù)警信息推送、外部保障事件管理與消防監(jiān)控統(tǒng)計分析5 項基礎(chǔ)功能。

3）數(shù)據(jù)訪問層，由Oracle 數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)服務(wù)，支持查詢外部保障事件及消防調(diào)度指揮任務(wù)，并控制防火分隔設(shè)施、防煙排煙、自動報警等具體設(shè)備。

3.2.2 功能模塊實現(xiàn)

該系統(tǒng)主要包含以下5 個功能模塊，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下。

1）消防設(shè)備監(jiān)控管理，采用CC2431 主控芯片分別連接氣體傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌熿F傳感器、溫度傳感器、電紅外傳感器、LCD 液晶屏、電源電路等硬件設(shè)施，基于無線定位功能獲取各消防設(shè)備分布位置、運行狀態(tài)等信息，在系統(tǒng)平臺端輸入設(shè)備ID 及字符串即可執(zhí)行設(shè)備管理功能，將接收的數(shù)據(jù)塊解析后轉(zhuǎn)換為具體事件類型、 設(shè)備編碼、 發(fā)生故障類型等信息，并與上位機之間實現(xiàn)通信交互功能。

2）防火設(shè)施調(diào)度配置，根據(jù)高層建筑不同位置的防火需求運行任務(wù)管理模塊，完成任務(wù)類URL 校驗，經(jīng)確認符合邏輯后發(fā)布任務(wù)， 調(diào)用Trigger 完成任務(wù)封裝與持久化處理，用于執(zhí)行消防滅火設(shè)施與逃生避難器材的妥善配置， 滿足火災(zāi)發(fā)生情況下的消防安全保障需求。

3）火災(zāi)預(yù)警信息推送，在確認火災(zāi)事故發(fā)生概率達到設(shè)定閾值后， 基于信息推送權(quán)限將火災(zāi)預(yù)警信息推送至具體部門及負責(zé)人，將封裝好的火災(zāi)預(yù)警信息顯示在系統(tǒng)前端界面，并啟動聲光報警模塊發(fā)出火災(zāi)告警信號， 便于將信息實時推送至相關(guān)負責(zé)人執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案。

4）外部保障事件管理，由監(jiān)控人員獲取現(xiàn)場查看信息，確認事件真實后轉(zhuǎn)發(fā)至消防中心，實時查看建筑應(yīng)急電源、應(yīng)急通信、消防給水、消防疏散等設(shè)施配置情況，并將因環(huán)境引發(fā)的誤報信息采取屏蔽、隔離等處理措施，實現(xiàn)對建筑消防安全事件的分類管控。

5）消防監(jiān)控統(tǒng)計分析，該模塊采用列表查詢、圖表查詢兩種方式獲取消防火警事件發(fā)生次數(shù)、故障事件占比、現(xiàn)場處理情況等信息， 并以直觀列表、 圖表形式顯示平臺統(tǒng)計分析成果， 為后續(xù)消防隱患排查及防火監(jiān)督計劃編制提供直觀參考（以該建筑消防隱患統(tǒng)計為例，統(tǒng)計分析結(jié)果見表2）。

表2 消防隱患統(tǒng)計分析結(jié)果

3.2.3 數(shù)據(jù)庫開發(fā)

基于Oracle 數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)高層建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計，主要圍繞以下4 個層面編制信息表。

1）事件信息表，例如，id 對應(yīng)的字段類型為number（20,0），約束條件為主鍵，用于表示事件id。

2）設(shè)備信息表，例如，devuc 為設(shè)備編碼變量名稱，字段類型為varchar2（50），約束條件不可為空，長度為50byte。

3）任務(wù)信息表，用于消防安全任務(wù)信息。

4）隔離信息表，用于存儲系統(tǒng)隔離記錄。

4 系統(tǒng)測試結(jié)果

根據(jù)獲取消防監(jiān)控系統(tǒng)測試結(jié)果可知，該系統(tǒng)支持7×24 h穩(wěn)定運行，在關(guān)機、斷電、重啟等工況下仍可完整接收上位機發(fā)送的指定數(shù)量信息，且在不同并發(fā)事件數(shù)量下，系統(tǒng)總響應(yīng)時長小于10 s（見表3），說明系統(tǒng)性能符合預(yù)期要求。

表3 系統(tǒng)性能測試結(jié)果

5 結(jié)語

通過結(jié)合高層建筑消防安全韌性評估結(jié)果，基于Web 平臺開發(fā)一種高層建筑消防安全監(jiān)控系統(tǒng)， 針對各項消防安全因素分別配置具體管理模塊， 為高層建筑火災(zāi)自動報警及應(yīng)急救援提供技術(shù)支持。 未來還需注意在高層建筑設(shè)計與建造階段健全消防安全隱患預(yù)防機制， 依托巡檢機制建設(shè)及時發(fā)現(xiàn)并消除火災(zāi)隱患， 加強群眾自救知識及消防器材使用方法培訓(xùn)教育工作，針對老化消防設(shè)施、電氣管線集中分布區(qū)域、火災(zāi)報警控制器等消防設(shè)施安裝位置增設(shè)監(jiān)控點位， 并定期開展高層建筑消防安全評估及抽查工作， 為提高建筑防火監(jiān)督管理水平提供示范經(jīng)驗。