消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑消防的創(chuàng)新應(yīng)用
本文以古建筑的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、布局特點(diǎn)以及古建筑火災(zāi)發(fā)生起因?yàn)榍腥朦c(diǎn)，借鑒消防物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)理念，不僅探討了單體、群體古建筑的消防保護(hù)理論基礎(chǔ)，同時(shí)通過對古建筑消防技術(shù)保護(hù)的實(shí)例分析，試圖構(gòu)建一個(gè)較為系統(tǒng)全面的防安全評估、防火保護(hù)體系。具體在消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成以及對適合應(yīng)用古建筑消防的各系統(tǒng)、面向管理創(chuàng)新應(yīng)用、輔助決策等方面進(jìn)行了論述，意在提高古建筑消防工作的水平和效率。
古建筑是指古人遺留下來的距今有較長歷史年代且具有歷史價(jià)值的建筑。它是研究古代社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)、文化藝術(shù)、宗教信仰的歷史資料，是國家文明的重要標(biāo)志，同時(shí)也是不可再生的珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。古建筑根據(jù)其地理環(huán)境、結(jié)構(gòu)、平面布局等不同的特性，與現(xiàn)代建筑相比，在防火安全保護(hù)上有著截然不同的重要特性，而如何把傳統(tǒng)的建筑與消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，在服從它的整體性、觀瞻性的前題下，消除火的隱患，保證消防安全，是我們值得研究的課題。隨著我國旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，古建筑已成為旅游和宗教活動(dòng)的場所。在古建筑旅游開發(fā)極大的帶動(dòng)和促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)，也給消防安全帶來了隱患。《文物法》規(guī)定：“文物保護(hù)工程必須遵守不改變文物原狀的原則，全面地保存、延續(xù)文物的真實(shí)歷史信息和價(jià)值。”
一、古建筑群防火特性
1.地理環(huán)境。我國古建筑除少量建造在城市市區(qū)或近郊外，絕大部分建造在遠(yuǎn)離城市的高山深谷中，建造時(shí)一般都充分利用地形地物，建筑峻峭，隨城就勢，院落相錯(cuò)，通路曲折逶迤，構(gòu)建在山腰和山頂或處于深山環(huán)抱中，且建筑物比較分散，（如山西的五臺(tái)山、陜西華山等）人員徒步到達(dá)都非常困難，更不要說對消防設(shè)施的檢查、管理和維護(hù)了難以綜合管理，一旦發(fā)生火災(zāi)，只能自救，從而喪失了有效控制火勢的機(jī)會(huì)。
2.結(jié)構(gòu)特性。古建筑有獨(dú)立建筑或建筑群，其結(jié)構(gòu)多為磚木或純木結(jié)構(gòu)的三、四級耐火等級的建筑，耐火性能差。而古建筑中的各種木材構(gòu)件，又具有良好的燃燒和傳播火焰的性能。如古建筑屋頂嚴(yán)實(shí)緊密，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)屋頂內(nèi)部的煙熱不易散發(fā)，溫度容易積聚，迅速導(dǎo)致“轟燃”；再如古建筑的梁、柱、椽等構(gòu)件表面積大，木材的裂縫多，火災(zāi)發(fā)生后，火勢蔓延快，燃燒猛烈。另外古建筑中的木材經(jīng)過多年的干燥，含水量很低，特別是一些枯朽木材，經(jīng)過多年干燥，質(zhì)地疏松，在干燥的季節(jié)，遇到火星也會(huì)起火。
3.平面布局特性。古建筑一般在總平面布局上成組、成
群，對稱布置，形成格局。殿堂之間往往用木質(zhì)廊子相連，層層疊疊，組成四合院和廊院兩種格局，即以間為單位構(gòu)成單座建筑，以單座建筑組成庭院，以庭院為單元組成形式多樣的建筑群，其規(guī)模壯觀，氣勢雄偉。但由于廊道相連，建筑相連，建筑群內(nèi)缺少防火分隔和安全空間，如果一處起火，火勢不能得到有效控制，則毗連的建筑很快出現(xiàn)大面積燃燒，既不利于安全疏散，又容易形成火燒連營的局面。
二、古建筑的火災(zāi)事故分析
1.生活用火。主要反映在做飯、采暖、照明等用火過程中不慎引起的火災(zāi)，約占古建筑火災(zāi)的40%。
2.電氣火險(xiǎn)。此方面引起的火災(zāi)約占古建筑火災(zāi)的20%，主要有線路老化，絕緣破損；電氣設(shè)備使用時(shí)間過長，溫度過高；照明燈距離木屋架或可燃物等過近，因長時(shí)間烘烤而起火；隨意增加用電負(fù)荷，因?qū)Ь€截面過細(xì)難以承受較大的電流作用，以及隨意在古建筑的可燃結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)不符合安全規(guī)定的電線引起火災(zāi)。
3.宗教活動(dòng)用火。民用佛教信徒進(jìn)行燒香拜佛等宗教活動(dòng)者甚眾，而古建筑古寺廟是民間宗教活動(dòng)的重要場所。宗教活動(dòng)常見的用火形式主要有燒香化紙、燃點(diǎn)蠟燭、供龕上的植物油燈，喇嘛廟宇中的酥油供燈、燈節(jié)等大型用火活動(dòng)。此外，還有定時(shí)的廟會(huì)，臨時(shí)性的超度道場等宗教用火活動(dòng)。無形之中埋下了眾多火災(zāi)隱患，此類型火災(zāi)約占古建筑火災(zāi)的10%以上。
4.其它原因。主要是柴草堆積時(shí)間過長引起的自燃；集會(huì)燃放煙花爆竹，危險(xiǎn)品引起的爆炸，以及人為因素如小孩玩火、報(bào)復(fù)縱火、放火等原因引起的火災(zāi)。
綜合以上一、二點(diǎn)的情況分析得知，首先古建筑的特性決定了對消防設(shè)施的安裝與施工必須要求對古建筑的傷害降至最低；其次即便是已經(jīng)安裝了少量的消防系統(tǒng)，各系統(tǒng)間也是相互獨(dú)立運(yùn)行，缺乏集中管理。
三、消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑上的應(yīng)用
1.無線的火災(zāi)報(bào)警與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。在建筑物早期火災(zāi)探測報(bào)警和電氣火災(zāi)的早期預(yù)防上，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)無疑扮演著極其重要的角色。而針對古建筑的建筑特點(diǎn)，無線的監(jiān)控系統(tǒng)是比較好的實(shí)現(xiàn)方式之一。無線監(jiān)控報(bào)警技術(shù)的發(fā)展直接受益于近10年來移動(dòng)電話市場的推動(dòng)，微電子技術(shù)和蓄電池技術(shù)的進(jìn)步使“無線監(jiān)控”這一要求成為可能。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是基本無需電纜布線。沒有布線要求，就無須破壞建筑物結(jié)構(gòu)，無需埋設(shè)任何管線，這一點(diǎn)對古建筑來說尤為重要。
2.無線消火栓監(jiān)控系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)是為消防部隊(duì)滅火是提供水源的重要保障，一旦在火災(zāi)發(fā)生后其管網(wǎng)內(nèi)沒有水或壓力不足，就會(huì)直接影響火災(zāi)的撲救效果。所以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其壓力實(shí)時(shí)檢測是非常有必要的。
3.一鍵報(bào)警系統(tǒng)。將“一鍵報(bào)警機(jī)”連接到消防物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，組成“一鍵報(bào)警系統(tǒng)”。“一鍵報(bào)警機(jī)”具有一鍵緊急報(bào)警功能、GPS定位和通話功能；主要配發(fā)給古建筑內(nèi)的巡查人員，用于突發(fā)事件的緊急報(bào)警和求助。它的應(yīng)用可以進(jìn)一步加大安全監(jiān)管工作力度，加強(qiáng)各文物保護(hù)單位應(yīng)急處置能力，提高文物安全防范水平，保障文物安全工作秩序穩(wěn)定，杜絕火災(zāi)、文物失盜等事故的發(fā)生；可以全面提升全國重點(diǎn)文物單位的安防水平，規(guī)范安保人員管理，提高基層文保單位應(yīng)急處置能力，加大文保單位的安全系數(shù)。
4.手機(jī)應(yīng)用終端。手機(jī)應(yīng)用終端可以為監(jiān)控中心領(lǐng)導(dǎo)、中心管理員、消防領(lǐng)導(dǎo)、消防監(jiān)督員、消防檢測員、維保工程師、文物主管領(lǐng)導(dǎo)、文物部門分管領(lǐng)導(dǎo)等角色配備，實(shí)現(xiàn)手機(jī)隨時(shí)消防監(jiān)控和管理、作業(yè)。 5.熱成像火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。它是一種新型火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，以檢測10KM距離4平方米大小溫度超過280度所需求為基礎(chǔ)，輸出8bit或14bit數(shù)字視頻信號，采用自動(dòng)動(dòng)態(tài)圖像優(yōu)化算法每秒8次檢測，多協(xié)議自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，I/O信號聯(lián)動(dòng)報(bào)警輸出，準(zhǔn)確度在96%以上，漏報(bào)、誤報(bào)率低。具有火情智能識別、火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警功能和自然物燃燒臨界溫度探測智能溫感預(yù)警功能。不僅對已經(jīng)發(fā)生的明火火災(zāi)具有精準(zhǔn)的識別功能，而且對煙霧狀態(tài)的暗火具有很強(qiáng)的識別預(yù)警功能。該預(yù)警系統(tǒng)主要是采用國際先進(jìn)的非制冷氧化釩（VOx）微熱探測器技術(shù)，其特點(diǎn)主要有惡劣天氣適應(yīng)性強(qiáng)、24小時(shí)全天候巡航、探測距離遠(yuǎn)（半徑10公里）、可預(yù)設(shè)溫度報(bào)警閾值等。
四、應(yīng)用特點(diǎn)及好處
1.提前火災(zāi)預(yù)警時(shí)間。在現(xiàn)有技術(shù)上，無論是電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、普通火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它們在監(jiān)測到火警時(shí)，只是向值班人員發(fā)出聲光報(bào)警，最終向消防隊(duì)報(bào)警的都是人工電話報(bào)警，這樣就勢必造成時(shí)間上的延誤。接入消防物聯(lián)網(wǎng)后，報(bào)警系統(tǒng)在發(fā)出聲光報(bào)警的同時(shí)，信號也通過上位機(jī)向消防物聯(lián)網(wǎng)和消防部門發(fā)出報(bào)警信息，極大地縮短了報(bào)警時(shí)間，同時(shí)為火災(zāi)的撲滅爭取了寶貴的時(shí)間。
2.提高古建筑綜合防災(zāi)水平。消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑中應(yīng)用以后，不但可以同時(shí)監(jiān)控火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施數(shù)據(jù)，而且還可以監(jiān)控到消火栓系統(tǒng)內(nèi)水壓和重要位置的視頻圖像是否有異常情況；同時(shí)，又增加了巡邏人員的”一鍵報(bào)警系統(tǒng)”，既能對文物犯罪行為進(jìn)行有效遏制，又能對初期火災(zāi)的確認(rèn)和報(bào)警做出迅速反應(yīng)。使得監(jiān)控更全面、更立體，提高了古建筑綜合防災(zāi)的水平。
3.促進(jìn)古建筑防火管理的信息化水平。首先，古建筑消防物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將原來的面型對象由消防控制的值班人員直接擴(kuò)展至對古建筑來說最主要的兩個(gè)部門，即文物部門和消防部門。其次，古建筑消防物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用終端形式主要是電腦和智能手機(jī)，加之其平臺(tái)是B/S結(jié)構(gòu)，整個(gè)服務(wù)項(xiàng)目（火警受理、數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)、視頻圖像、消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、人員定位、緊急呼救設(shè)施檔案管理等）都可以在授權(quán)的情況下打開IE瀏覽器進(jìn)行監(jiān)管和查詢，大大提高了對古建筑防火管理的信息化水平。
五、消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的系統(tǒng)構(gòu)架
在系統(tǒng)構(gòu)架圖中，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、緊急呼叫系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和市政消火栓系統(tǒng)均是通過安裝消防設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置對這些消防設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析、定位、顯示、存儲(chǔ)及控制管理，并把監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)较牢锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。消防物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過海量信息分析與處理后，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)施的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)測和反向控制。
古建筑是祖先留給我們的極其寶貴的文化遺產(chǎn)，我們有責(zé)任保護(hù)好它，用消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)管手段來增強(qiáng)其防火安全可靠性意義重大，使之代代相傳、流芳百世。
