安消云消防物聯(lián)網(wǎng)技術在木結構建筑中的應用

結合消防物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢和木結構建筑特點及火災危險性，從火災防控、監(jiān)督管理、滅火救援等方面，分別闡述物聯(lián)網(wǎng)技術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險，提高木結構建筑的消防安全管理水平。

關鍵詞

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，這些特質正好與現(xiàn)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(jié)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(shù)民族地區(qū)民居都采用木結構建筑，北京故宮、麗江古城、應縣佛塔、天津獨樂寺等木結構建筑在世界上享有盛譽。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，相關的技術研究和標準也嚴重滯后。特別是傳統(tǒng)木結構層高受限于建筑規(guī)范要求低于三層，限制了多高層木結構建筑的發(fā)展。近年來隨著中國經(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，中國木結構建筑發(fā)展出現(xiàn)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和環(huán)保優(yōu)勢，木結構住宅獲得了廣泛的推廣應用，越來越多的高層建筑、體育場館和路橋等也開始使用木結構。依照日本木材出口協(xié)會提供的資料，日本近年來在新建住宅中，木結構住宅所占比例超過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意居所的一種潮流選擇。

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

西班牙古城塞維利亞廣場“都市陽傘”，近5000平方米高度為28.5米，世界上規(guī)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發(fā)現(xiàn)并撲滅火災，火勢就會迅速蔓延，極易發(fā)生無可挽回的經(jīng)濟損失和重大的社會影響。木結構建筑火災危險性主要包括以下幾個方面：

（1）建筑耐火等級低火災載荷大

實地考察中發(fā)現(xiàn)，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、柏樹和杉樹這些可揮發(fā)性樹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和年代等原因，在設計建造時沒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(jié)。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，無法劃分防火分區(qū)；建筑之間大多設置較為緊密，防火間距不足；建筑群內沒有消防通道，發(fā)生火災時不利于安全疏散，不能滿足現(xiàn)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(xiàn)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、活動遺留火種而引發(fā)火災，炊煮、亂扔煙頭、小孩玩火、宗教活動等增加了火災險情。雷火及人為縱火，這類火災一般是不可控的；不少木結構建筑進行商業(yè)化開發(fā)，電氣線路臨時亂拉亂接、線路老化、短路、不穿管敷設等，增加了木結構建筑的火災危險性，此外游客的活動也帶來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(qū)，距離消防站較遠，這些客觀條件的限制使消防救援力量不能迅速到達火災現(xiàn)場及時展開消防撲救；消防水源、消防器材配置達不到規(guī)范要求，沒有適合的消防車道，火災發(fā)生后，消防車難以靠近，又不能及時取用消防器材滅火，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，消防管理職責沒有落實；沒有設立專職或兼職的消防員；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，不能及時發(fā)現(xiàn)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、地質和建筑物特點有關?？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行現(xiàn)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、維護和改建的過程中出現(xiàn)的用火不慎現(xiàn)象，都會帶來很大的火災危險性。吸煙、生活用火不慎、縱火、宗教活動也極易引發(fā)火災；電氣因素：隨著商業(yè)開發(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

北京時間9月2日晚，位于里約熱內盧北區(qū)、有200年歷史的巴西國家博物館突遭大火，館內藏品超過2000萬件考古學和人類學文物，約9成毀于一旦，其文化上的損失無法估量。

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(guī)范，博物館內部缺乏必要的消防設備及火災預警體系；

4、博物館附近的兩個消防栓水壓都不足，無法及時滅火，約兩個小時后才從附近的湖中取水滅火，并調遣水罐車前來協(xié)助。

5、博物館方面堅稱，缺乏維護的原因是沒有資金。國家博物館副館長路易斯·費爾南多·迪亞斯·杜阿爾特說，博物館已連續(xù)多年向政府申請資金進行維護，“但從未得到過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(jù)國家文物局的統(tǒng)計，2017年，全國發(fā)生文物火災事故共17起，其中，全國重點文物保護單位發(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)技術應用

可結合木結構建筑自身情況，運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術將電氣火災預警、可燃氣體泄漏預警、獨立式煙感火災報警和視頻監(jiān)控等信息結合一起，實現(xiàn)平臺統(tǒng)一監(jiān)控，用戶手機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，及時引導疏散，有效地解決木結構建筑監(jiān)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(tǒng)架構如下圖所示：

系統(tǒng)主要包括

（1）熱成像火災監(jiān)控報警系統(tǒng)

熱成像火災預警系統(tǒng)使用的非制冷氧化釩（VOx）微熱探測技術，能夠檢測出10km距離內4㎡大小溫度超過280℃的范圍，每8s進行一次檢測，對火災進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燃燒臨界溫度，能夠智能識別火情進行火災預警報警。熱成像火災預警系統(tǒng)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(tǒng)在木結構建筑消防安全預警中具有較大的應用價值。

（2）獨立式無線可燃氣體探測器

獨立式無線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(jiān)測到有可燃氣體泄漏并達到探測器設定的報警濃度時，系統(tǒng)會自動報警，自動切斷閥門，有效預防有火災隱患的場所因燃氣泄漏引發(fā)的惡性事故。探測器的報警信號將通過NB-IOT或者LORA無線通信方式上傳到監(jiān)控中心，以便及時處理。

（3）吸氣式感煙探測器

具有靈敏度高、可早期報警、可區(qū)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，同時對這種探測器在故宮及布達拉宮、天壇等處進行了相關的試驗，效果較好，這是普通點式探測器無法做到的。

（4）獨立式無線煙感探測器

結合安防視頻監(jiān)控技術、消防報警技術與物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)技術，采用獨立式無線高清煙感攝像機，實現(xiàn)煙霧火災報警信息和視頻監(jiān)控聯(lián)動，用戶可通過移動APP實現(xiàn)移動遠程監(jiān)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，可實時推送到相關責任人和管理人員手機。

（5）智慧用電安全監(jiān)控系統(tǒng)

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

（6）消火栓無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)

采用LORA無線自組網(wǎng)技術，實時監(jiān)測建筑物消火栓狀態(tài)、消火栓管道壓力、自動噴淋系統(tǒng)水壓、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道閥門啟閉狀態(tài)等情況，可通過手機APP系統(tǒng)，動態(tài)監(jiān)控單位消防安全狀態(tài)。

（7）防火門開關監(jiān)控

防火門監(jiān)控通過對社會單位防火門加裝門開關感應設備，采用物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)方式，實現(xiàn)防火門開關狀態(tài)的遠程監(jiān)控，確?；馂奶由鷷r逃生通道暢通無阻，人員及時有效撤離。方案無需額外布線，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(tǒng)

在單位的消防重點部位及消防設施張貼智能NFC標簽，巡檢人員利用帶NFC功能的手機進行每日防火巡查工作，系統(tǒng)提供標準化的菜單巡查檢查，并可以拍照上傳，解決了一線巡查員不會查的問題，同時確保時間上和空間上的真實性，實現(xiàn)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

實現(xiàn)單位消防安全狀況的***感知、全過程監(jiān)控，提供隱患排查、視頻監(jiān)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，通過消防安全工程學原理，對建筑進行消防安全評估。通過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）落實消防安全主體責任，加強教育宣傳培訓，嚴格落實巡查制度。

（3）消防水源，在木結構建筑群消防規(guī)劃中，應充分利用天然水源，設置消防車取水口，確保消防車火災時可以及時補充初期滅火用水。沒有天然水源，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，可以配置推車式滅火器或柜式氣體滅火裝置等滅火設備，其配置數(shù)量和要求需滿足建筑的消防需要。

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

（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。