安消云消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在木結構建筑中的應用

結合消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢和木結構建筑特點(diǎn)及火災危險性，從火災防控、監督管理、滅火救援等方面，分別闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在木結構建筑消防安全管理中的應用，旨在降低木結構建筑的火災風(fēng)險，提高木結構建筑的消防安全管理水平。

關(guān)鍵詞

木結構；火災危險性；消防物聯(lián)網(wǎng)

1木結構建筑概述

木材是可再生、生態(tài)、環(huán)保和氣候友好型的材料，這些特質(zhì)正好與現代人追求綠色健康自然的生活相契合，加上木結構建筑具有節能、低碳、抗震、居住舒適等特征，因此在世界各地被廣泛使用。

中國木結構建筑發(fā)展歷史悠久，許多宮殿、寺廟和少數民族地區民居都采用木結構建筑，北京故宮、麗江古城、應縣佛塔、天津獨樂(lè )寺等木結構建筑在世界上享有盛譽(yù)。但是由于國內土地和森林資源匱乏，使得木結構建筑的建設和發(fā)展受到限制，相關(guān)的技術(shù)研究和標準也嚴重滯后。特別是傳統木結構層高受限于建筑規范要求低于三層，限制了多高層木結構建筑的發(fā)展。近年來(lái)隨著(zhù)中國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，尤其是中國政府積極倡導綠色建筑發(fā)展，以及部分國外機構或行業(yè)組織的積極推動(dòng)，中國木結構建筑發(fā)展出現了新的局面。


在國外，芬蘭、瑞典、美國、加拿大等國家，人們逐漸意識到木材的技術(shù)和環(huán)保優(yōu)勢，木結構住宅獲得了廣泛的推廣應用，越來(lái)越多的高層建筑、體育場(chǎng)館和路橋等也開(kāi)始使用木結構。依照日本木材出口協(xié)會(huì )提供的資料，日本近年來(lái)在新建住宅中，木結構住宅所占比例超過(guò)50%；在芬蘭、瑞典，90%的民居住宅為1～2層的木結構建筑；在加拿大和美國，80%的人居住在木結構住宅里。木結構建筑，正在成為這些國家的國民對詩(shī)意居所的一種潮流選擇。

倫敦Stadthaus木質(zhì)公寓樓9層樓30米高，世界上**的現代木建筑之一

西班牙古城塞維利亞廣場(chǎng)“都市陽(yáng)傘”，近5000平方米高度為28.5米，世界上規模**的木結構建筑之一

2木結構建筑火災危險性及原因分析

1、木結構建筑火災危險性

木結構建筑在火災初期如果不能及時(shí)發(fā)現并撲滅火災，火勢就會(huì )迅速蔓延，極易發(fā)生無(wú)可挽回的經(jīng)濟損失和重大的社會(huì )影響。木結構建筑火災危險性主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）建筑耐火等級低火災載荷大

實(shí)地考察中發(fā)現，木結構建筑內部承重墻、柱、梁、樓板等構件多為木材，而且多以松樹(shù)、柏樹(shù)和杉樹(shù)這些可揮發(fā)性樹(shù)脂含量較高的木材作為主要建筑材料，耐火等級低；有的用油漆涂刷，極易燃燒，大大增加了木結構建筑的火災荷載，具有較大的火災危險性。

（2）建筑密度大防火分隔差

木結構建筑由于技術(shù)和年代等原因，在設計建造時(shí)沒(méi)有太多有效的防火保護措施，消防安全設計仍然是薄弱環(huán)節。木結構建筑一般成群布置，建筑密度大，建筑內部由于構造原因，無(wú)法劃分防火分區；建筑之間大多設置較為緊密，防火間距不足；建筑群內沒(méi)有消防通道，發(fā)生火災時(shí)不利于安全疏散，不能滿(mǎn)足現今防火分隔和防火間距的要求，增加了火勢蔓延的危險。

（3）用火用電管理難度大

木結構建筑用火用電管理難度大，主要表現在用火不慎、雷火、縱火、電氣火災等方面。用火不慎主要指在建筑內日常生活、活動(dòng)遺留火種而引發(fā)火災，炊煮、亂扔煙頭、小孩玩火、宗教活動(dòng)等增加了火災險情。雷火及人為縱火，這類(lèi)火災一般是不可控的；不少木結構建筑進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)，電氣線(xiàn)路臨時(shí)亂拉亂接、線(xiàn)路老化、短路、不穿管敷設等，增加了木結構建筑的火災危險性，此外游客的活動(dòng)也帶來(lái)了相當多的不確定性火災因素。

（4）火災撲救困難

木結構建筑一般交通不便、遠離主城區，距離消防站較遠，這些客觀(guān)條件的限制使消防救援力量不能迅速到達火災現場(chǎng)及時(shí)展開(kāi)消防撲救；消防水源、消防器材配置達不到規范要求，沒(méi)有適合的消防車(chē)道，火災發(fā)生后，消防車(chē)難以靠近，又不能及時(shí)取用消防器材滅火，使小火釀成大災。

（5）消防安全管理不到位。

部分木結構建筑單位負責人消防責任意識淡薄，消防管理職責沒(méi)有落實(shí)；沒(méi)有設立專(zhuān)職或兼職的消防員；單位消防安全教育宣傳培訓不到位，員工不熟悉滅火器材和消防設施操作；日常的防火檢查和消防設施巡查不到位，不能及時(shí)發(fā)現整改消防安全隱患等。

2 火災原因分析

（1）自然原因

木結構建筑受到來(lái)自自然界的火災危險，主要是由雷擊造成。通常容易被雷擊的木結構建筑都有其建筑自身的原因，主要其所處的地形、地質(zhì)和建筑物特點(diǎn)有關(guān)?？梢岳媒娱W、屏蔽、分流和均壓等電位等防護措施對木結構建筑進(jìn)行現代化改造，能在很大程度避免雷擊的危害。

（2）人為原因

用火不慎：木結構建筑內人員的日常生活、商業(yè)活動(dòng)、維護和改建的過(guò)程中出現的用火不慎現象，都會(huì )帶來(lái)很大的火災危險性。吸煙、生活用火不慎、縱火、宗教活動(dòng)也極易引發(fā)火災；電氣因素：隨著(zhù)商業(yè)開(kāi)發(fā)，在很多木結構建筑中都增加了大量電氣設備，這在很大程度上增加了火災危險性。

3 ?火災案例分析

北京時(shí)間9月2日晚，位于里約熱內盧北區、有200年歷史的巴西國家博物館突遭大火，館內藏品超過(guò)2000萬(wàn)件考古學(xué)和人類(lèi)學(xué)文物，約9成毀于一旦，其文化上的損失無(wú)法估量。

雖然起火原因目前還在調查中，但博物館缺乏維護和必要的消防設備是確定無(wú)疑的。大部分原因包括：

1、博物館建筑物部分為木結構建筑，耐火等級低，防火分隔差；

2、博物館的大部分藏品、展品本身也存在火災危險性，棉、麻、文獻資料等均為易燃物，急劇加快火勢蔓延；

3、消防設施配置不規范，博物館內部缺乏必要的消防設備及火災預警體系；

4、博物館附近的兩個(gè)消防栓水壓都不足，無(wú)法及時(shí)滅火，約兩個(gè)小時(shí)后才從附近的湖中取水滅火，并調遣水罐車(chē)前來(lái)協(xié)助。

5、博物館方面堅稱(chēng)，缺乏維護的原因是沒(méi)有資金。國家博物館副館長(cháng)路易斯·費爾南多·迪亞斯·杜阿爾特說(shuō)，博物館已連續多年向政府申請資金進(jìn)行維護，“但從未得到過(guò)修繕這座宮殿的有效和緊急的支持”。

這一慘痛的災難給我們敲響了警鐘，文化遺產(chǎn)的防火工作不容忽視。根據國家文物局的統計，2017年，全國發(fā)生文物火災事故共17起，其中，全國重點(diǎn)文物保護單位發(fā)生火災事故6起，電氣引起的火災事故3起，用火管理不善引起的1起，正在核查調查的2起。為應對火災隱患，2018年9月3日，應急管理部部署文物建筑博物館火災防控措施，立即開(kāi)展文物建筑、博物館等消防安全檢查。

文物建筑、博物館多為磚木結構或木結構，具有較大的火災危險性，將消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于木結構建筑的防火安全中，保證木結構建筑免受火災的威脅，應當引起高度重視和深入研究。

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木結構建筑消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用

可結合木結構建筑自身情況，運用大數據、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)將電氣火災預警、可燃氣體泄漏預警、獨立式煙感火災報警和視頻監控等信息結合一起，實(shí)現平臺統一監控，用戶(hù)手機APP信息提醒。在火災發(fā)生前，有效預測預警；在火災發(fā)生后，及時(shí)引導疏散，有效地解決木結構建筑監管不到位的情況，真正做到安全自查、隱患自除、責任自負。系統架構如下圖所示：

系統主要包括

（1）熱成像火災監控報警系統

熱成像火災預警系統使用的非制冷氧化釩（VOx）微熱探測技術(shù)，能夠檢測出10km距離內4㎡大小溫度超過(guò)280℃的范圍，每8s進(jìn)行一次檢測，對火災進(jìn)行預測報警的準確度在97%以上，一旦探測范圍內的自然物溫度達到或者超過(guò)燃燒臨界溫度，能夠智能識別火情進(jìn)行火災預警報警。熱成像火災預警系統對煙霧狀態(tài)的火災也具有較強的識別預警功能，這些優(yōu)勢都使熱成像火災預警系統在木結構建筑消防安全預警中具有較大的應用價(jià)值。

（2）獨立式無(wú)線(xiàn)可燃氣體探測器

獨立式無(wú)線(xiàn)可燃氣體探測器用于檢測可燃氣體泄漏，預防氣體泄漏造成的危害。當探測器監測到有可燃氣體泄漏并達到探測器設定的報警濃度時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)報警，自動(dòng)切斷閥門(mén)，有效預防有火災隱患的場(chǎng)所因燃氣泄漏引發(fā)的惡性事故。探測器的報警信號將通過(guò)NB-IOT或者LORA無(wú)線(xiàn)通信方式上傳到監控中心，以便及時(shí)處理。

（3）吸氣式感煙探測器

具有靈敏度高、可早期報警、可區分灰塵及故障等誤報、抗氣流能力強、抗干擾能力強、適用于高大空間及安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對這種探測器在故宮及布達拉宮、天壇等處進(jìn)行了相關(guān)的試驗，效果較好，這是普通點(diǎn)式探測器無(wú)法做到的。

（4）獨立式無(wú)線(xiàn)煙感探測器

結合安防視頻監控技術(shù)、消防報警技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)，采用獨立式無(wú)線(xiàn)高清煙感攝像機，實(shí)現煙霧火災報警信息和視頻監控聯(lián)動(dòng)，用戶(hù)可通過(guò)移動(dòng)APP實(shí)現移動(dòng)遠程監控管理?？芍С謹U展如可燃氣體探測器、紅外探測器等其他消防、安防設備。感煙報警器一旦發(fā)出報警信號，可實(shí)時(shí)推送到相關(guān)責任人和管理人員手機。

（5）智慧用電安全監控系統

智慧用電安全監控系統通過(guò)對配電線(xiàn)路的漏電、電流、溫度、電壓、故障電弧等引發(fā)電氣火災的危險參數實(shí)施24小時(shí)不間斷監控，當線(xiàn)路中的電氣參數出現異常達到預警值時(shí)，可立即發(fā)出報警信號并準確報出故障點(diǎn)，管理人員同步在手機端可獲得預警信息，電氣**人員及時(shí)排查電氣火災隱患，**限度的避免電氣火災事故的發(fā)生。

（6）消火栓無(wú)線(xiàn)遠程監控系統

采用LORA無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監測建筑物消火栓狀態(tài)、消火栓管道壓力、自動(dòng)噴淋系統水壓、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道閥門(mén)啟閉狀態(tài)等情況，可通過(guò)手機APP系統，動(dòng)態(tài)監控單位消防安全狀態(tài)。

（7）防火門(mén)開(kāi)關(guān)監控

防火門(mén)監控通過(guò)對社會(huì )單位防火門(mén)加裝門(mén)開(kāi)關(guān)感應設備，采用物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式，實(shí)現防火門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的遠程監控，確?；馂奶由鷷r(shí)逃生通道暢通無(wú)阻，人員及時(shí)有效撤離。方案無(wú)需額外布線(xiàn)，省去施工成本和管理成本，做到快速有效接入。

（8）NFC智能巡檢系統

在單位的消防重點(diǎn)部位及消防設施張貼智能NFC標簽，巡檢人員利用帶NFC功能的手機進(jìn)行每日防火巡查工作，系統提供標準化的菜單巡查檢查，并可以拍照上傳，解決了一線(xiàn)巡查員不會(huì )查的問(wèn)題，同時(shí)確保時(shí)間上和空間上的真實(shí)性，實(shí)現對消防安全巡查人員的巡更管理和對建筑消防設施設備的檢查管理。

（9）智慧消防手機APP

實(shí)現單位消防安全狀況的***感知、全過(guò)程監控，提供隱患排查、視頻監控、一鍵緊急報警功能，為管理員、維保單位、主管機構提供閉環(huán)消防安全管理模式。

4木結構建筑消防安全管理建議

（1）針對木結構建筑的建筑特征、火災危險源、發(fā)生火災的可能性與條件、消防安全管理等方面，通過(guò)消防安全工程學(xué)原理，對建筑進(jìn)行消防安全評估。通過(guò)火災危險性分析評估，找出并分析消防安全隱患，針對性制定火災預防措施。

（2）落實(shí)消防安全主體責任，加強教育宣傳培訓，嚴格落實(shí)巡查制度。

（3）消防水源，在木結構建筑群消防規劃中，應充分利用天然水源，設置消防車(chē)取水口，確保消防車(chē)火災時(shí)可以及時(shí)補充初期滅火用水。沒(méi)有天然水源，應當配備消防水池和消防泵，以保證消防用水。對于不能用水滅火的木結構建筑，可以配置推車(chē)式滅火器或柜式氣體滅火裝置等滅火設備，其配置數量和要求需滿(mǎn)足建筑的消防需要。

（4）針對不同使用功能的木結構建筑配置自動(dòng)噴水滅火系統、火災報警系統、建筑滅火器、消火栓滅火系統等合理、完備的主動(dòng)消防措施。

（5）加強木結構建筑施工、維護工程中的消防安全管理工作，嚴格控制火源和各種易燃易爆物品的管理。