淺談應急疏散系統在大型商業(yè)綜合體中的設計與應用

【摘要】 大型商業(yè)綜合體消防應急疏散是當前消防工作中的一個(gè)難題，由于其自身特點(diǎn)和使用功能的復雜性，一旦發(fā)生火災事故，造成的人員傷亡和火災損失會(huì )遠遠嚴重于其他建筑。針對這類(lèi)特殊建筑，文章首先分析了大型商業(yè)綜合體的火災危險性和安全疏散存在的主要問(wèn)題，探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防疏散領(lǐng)域的應用，提出采用智能消防應急疏散系統來(lái)解決大型商業(yè)綜合體疏散難題的防控措施。

【關(guān)鍵詞】 大型商業(yè)綜合體；智能消防；物聯(lián)網(wǎng)；應急疏散系統

0引言

        大型商業(yè)綜合體是指已建成并投入使用且建筑面積不小于5萬(wàn)m2的集購物、住宿、餐飲、娛樂(lè )、展覽、交通樞紐等兩種或兩種以上功能于一體的單體建筑和通過(guò)地下連片車(chē)庫、地下連片商業(yè)空間、下沉式廣場(chǎng)、連廊等方式連接的多棟商業(yè)建筑組合體。發(fā)生火災時(shí)，在安全疏散時(shí)間內有效地將人員引導疏散至安全區域，是目前大型商業(yè)綜合體防火工作的一項重要任務(wù)。

1.大型商業(yè)綜合體火災危險性

1.1消防意識差，管理跟不上

        大型商業(yè)綜合體內大量的移動(dòng)運營(yíng)商，難以統一管理，管理人員、經(jīng)商人員缺乏消防安全和合作意識，且電氣設施多、用電量大，此建筑內相較一般建筑更容易發(fā)生火災。

1.2可燃物品多，火災荷載大

        大型商業(yè)綜合體內經(jīng)營(yíng)商品種類(lèi)繁多，裝修復雜，絕大多數商品和材料都是木材、塑料、橡膠等高分子材料，屬于可燃、易燃物品，一旦發(fā)生火災，燃燒迅速，產(chǎn)生大量的濃煙，釋放出CO、HCNsSO2等高溫有毒、窒息性氣體,易造成人員傷亡。

2.大型商業(yè)綜合體安全疏散存在主要問(wèn)題

2.1煙筒效應，火災蔓延快

        大型商業(yè)綜合體內發(fā)生火災時(shí)，受中庭、樓梯間等煙筒效應影響，火災蔓延速度較快，燃燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量高溫、有毒煙霧，易導致建筑內疏散人員恐慌，影響人員的安全有序疏散。

2.2功能復雜，疏散距離長(cháng)

        大型商業(yè)綜合體的建筑面積大，多種功能疊加，空間分區復雜，疏散交通路線(xiàn)長(cháng)，發(fā)生火災時(shí)所需安全疏散時(shí)間長(cháng)。建筑內不同人員認知能力、正確的決策能力、疏散行動(dòng)能力和對火災燃燒的忍耐力都呈現出較強的隨機性和不確定性，增加了人員疏散難度。

3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

        顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)"，使用射頻識別技術(shù)（RFID）,紅外傳感器，全球定位系統，激光掃描儀，為了實(shí)現智能化識別，定位，跟蹤,監控和管理，每一個(gè)實(shí)體對象都以一個(gè)不重復的代碼連接到Internet,進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)應用于智能消防系統,能夠實(shí)現三大特性[1]。

3.1多面感知

        建在不同的傳感器網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，可把非電信息轉換成電信號,識別當前狀態(tài)，并向外傳輸。用于火災探測的傳感器技術(shù)有壓力、溫度、濕度、聲音、光傳感器等，能夠多方采集數據,發(fā)現火災，發(fā)送火災信息。

3.2可靠傳遞

        藍牙、GPRS、5G等通信技術(shù)的發(fā)展提供了保障。其中5G技術(shù)容量大,速度快，可以快速傳輸圖像、聲音等信息數據，為消防系統提供內容詳盡，效果直觀(guān)的信息支持。無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議不同的模式的結合，使得信息可以在較大的地理區域網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)LAN、藍牙、蜂窩信號、電視廣播、衛星通信中連接。

3.3智能作用

        云技術(shù)的發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)的規模相輔相成。網(wǎng)絡(luò )規模的火災報警系統數據變得臃腫的情況下，云計算可以在幾秒鐘內，處理數干萬(wàn)甚至數十億的信息，實(shí)現對物體的智能控制和管理。

4.智能消防應急疏散系統

        消防應急安全疏散是指在火災煙霧、高溫等未達到危害人員生命狀態(tài)之前，將著(zhù)火建筑中的所有人員通過(guò)專(zhuān)門(mén)的疏散設施和路線(xiàn)，安全撤離到安全區域。在出現人員傷亡的火災事故中，人員行為失常和安全疏散時(shí)間不足是導致重大人員傷亡事故的一個(gè)重要因素，如何在安全疏散時(shí)間內有效地將人員引導疏散至安全區域，有效減少人員傷亡,是當前大型商業(yè)綜合體消防安全的一項重中之重的任務(wù)。單一的火災應急安全疏散路線(xiàn)和疏散方式會(huì )因人為、環(huán)境變化或機械故障等原因造成疏散失敗。安全，準確，快速地逃生是智能消防疏散系統的基本功能。智能消防疏散系統結合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一旦發(fā)生火災，充分利用信息和通信手段，通過(guò)不同類(lèi)型的疏散照明、指示標志、通訊器，引導人們避免高溫有毒煙霧，實(shí)施動(dòng)態(tài)疏散路線(xiàn)規劃，適時(shí)調整應急疏散方案，確保所有人員做到安全有序快速的消防應急疏散。

4.1智能消防應急疏散因素層次

        利用現代通信技術(shù)，進(jìn)行集中監控，實(shí)時(shí)監控應急疏散系統中安全出口、疏散樓梯、疏散通道、應急照明、疏散指示標志、應急廣播的狀態(tài)，并從建設和應用環(huán)境的實(shí)際結構出發(fā)，整合制定個(gè)性化的火災應急疏散預案，通過(guò)合理的疏散系統設計和規劃，有效降低火災對人員的危害，提高火災中人員的安全性[2]。在任何時(shí)間，保證任何地點(diǎn)的人員可以自由和安全疏散。智能消防應急疏散因素層次結構如圖1所示。

圖1智能消防應急疏散因素層次結構圖

4.2智能消防應急疏散系統的構成及功能

        采用計算機、通信等技術(shù)將樓內的火災探測設備、消防應急燈、疏散指示標志、防火分隔設備、防煙排煙設備等全部接入統一的管理平臺。智能消防應急疏散系統分解為火災感知（信息采集）、火情處理（數據分析）、火災救助（逃生路線(xiàn)規劃和控制）、后臺管理、網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)五個(gè)子系統，主要組件為:主機,通訊路由器，智能消防應急照明和疏散標志燈[3]。智能消防應急疏散系統組成如圖2所示。

圖2智能消防應急疏散系統組成

4.3火情探測與信息傳輸

        外圍傳感探測設備是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎的火災自動(dòng)報警系統獲取信息的主要來(lái)源，可以采集溫度、濕度、壓力、煙霧、火焰、有毒氣體等信息。在紅外（IR）或射頻（RF）頻帶，大量感測介質(zhì)的可以選擇協(xié)議標準。在覆蓋區域內可以大量部署傳感器節點(diǎn)，每個(gè)傳感器節點(diǎn)都采用地址編碼或者電子產(chǎn)品編碼，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )后，系統將為每個(gè)傳感器分配網(wǎng)絡(luò )地址。當火災發(fā)生時(shí)，對環(huán)境變化的場(chǎng)景狀態(tài)，各種傳感信息可以是溫度、濕度、壓力、聲音、光強度，這些信息數據轉換成電信號，編碼地址自動(dòng)找到設備的網(wǎng)絡(luò )地址，并根據網(wǎng)絡(luò )地址傳輸信息，告知變更狀態(tài)。通過(guò)對單位區域內多個(gè)傳感器提供的數據資源綜合計算分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，使得系統采集到更加準確的現場(chǎng)信息。［4］

4.4信息處理與系統聯(lián)動(dòng)

        當傳感器向控制器傳輸信息時(shí)，如果傳感器節點(diǎn)具有攝像機和其他多媒體設備，則場(chǎng)景圖像、音頻同步信息可以同步傳輸，可以通過(guò)計算的火情信息（模糊邏輯算法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法等）辨別確認，識別真假火災信息，或直接向消防控制臺提供詳盡、準確報警類(lèi)型信息、系統狀態(tài)、故障信息和工作記錄。支撐消防控制和數據計算系統，可以存儲的同時(shí)，接收處理不同傳感器的火災報警信息，并可檢索報警點(diǎn)的自然信息，實(shí)現聲光報警，與消防指揮處進(jìn)行數據通信，自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制安全出口、應急照明、疏散指示標志、防火分隔設備、防煙排煙設施等，尋呼提醒相關(guān)人員。

        傳感器節點(diǎn)眾多，可以系統采集現場(chǎng)的溫度、濕度、壓力、光強度、一氧化碳等氣體成分、煙霧濃度等，通過(guò)對火場(chǎng)范圍、火勢蔓延速度和方向、煙的成分和濃度、空氣中溫度的計算分析，借助GIS和GPS系統，直觀(guān)繪制出現場(chǎng)實(shí)際情況。SMS報警分析（集成到智能網(wǎng)關(guān)帶GSM/5G公司的無(wú)線(xiàn)模塊或外部SMS調制解調器）由火災感測信息和火災感知的數據的子系統進(jìn)行短信和語(yǔ)音提示報警?；鹎閳缶幚硭惴ㄏ到y和火勢分析處理算法系統會(huì )自動(dòng)分析規劃逃生路線(xiàn)，通過(guò)智能引導系統引導人員逃生。

4.5智能消防應急疏散系統維護功能

        應急照明和疏散指示標志都有不重復的地址電子編碼，系統24h不間斷地對燈具進(jìn)行巡檢，定期對蓄電池容量和充放電功能進(jìn)行檢測，檢測其開(kāi)路、短路、故障等狀況，解決傳統消防應急燈日常檢查維護難題[5]。

4.6消防聯(lián)動(dòng)動(dòng)態(tài)疏散功能

        利用頻閃、語(yǔ)音、連續光帶，動(dòng)態(tài)調整疏散指引方向，一定程度上能夠減少火災時(shí)受災人員的心理恐慌，確保系統在火災發(fā)生時(shí)，能夠動(dòng)態(tài)“安全引導"人員避幵危險區域，快速疏散。與傳統的“近引導"靜態(tài)單一方式比較，更能實(shí)現火災現場(chǎng)人員[6]。智能消防應急疏散系統結構如圖3所示。

圖3智能消防應急疏散系統結構圖

        火災發(fā)生時(shí)，智能消防應急疏散系統主機通過(guò)標準串行端口，接收來(lái)自火災報警系統各傳感節點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)信息，確定火災危險區域的位置，通過(guò)計算分析，選擇相應疏散路線(xiàn)和應急預案，實(shí)時(shí)解析終端設備釆集的傳感節點(diǎn)信息，改變相關(guān)雙向可調標志燈和語(yǔ)音燈，調整應急照明燈的工作狀態(tài)，語(yǔ)音和頻閃動(dòng)作增強煙雰的穿透力，實(shí)現大型商業(yè)綜合體人員的安全疏散[7]。

5.安科瑞消防應急照明和疏散指示系統產(chǎn)品選型

5.1系統簡(jiǎn)介

        消防應急照明和疏散指示系統由控制器（主機）、集中電源（供電），分配電裝置（分機）和燈具（疏散指示燈、應急照明燈）等幾部分組成。該系統配合火災報警控制器的使用，在危急時(shí)刻，能夠快速針對風(fēng)向、就近出口、火災的走勢、人群密度做出分析，給出安全的疏散路徑指示，智能打開(kāi)消防應急標志燈的指示方向以及應急照明燈，幫助建筑內的人群實(shí)時(shí)地選擇逃生路線(xiàn)，指引安全逃生方向，保障群眾的人身安全，為各商家擔心的安全問(wèn)題解決了后顧之憂(yōu)。

5.2系統結構

5.3系統功能

5.3.1系統運行主界面

        包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態(tài)欄，可以直觀(guān)的查看監控設備的運行狀態(tài)，并根據狀態(tài)欄的現實(shí)內容直接切換至故障具體位置。

 5.3.2 燈具配置界面

        可以查看所有燈具狀態(tài)與數量。

5.3.3信息界面

        可查看歷史操作、故障、事件信息、可按日期進(jìn)行查詢(xún)。

5.3.4權限管理界面

        主要由應急啟動(dòng)、應急停止與手動(dòng)火警組成，應急啟動(dòng)與停止用來(lái)測試設備應急功能是否正常，手動(dòng)火警測試再具體著(zhù)火點(diǎn)下系統的啟動(dòng)情況。

5.4消防應急照明和疏散指示系統產(chǎn)品選型

5.4.1應急照明控制器選型

5.4.2應急照明集中電源

5.4.3（大型商場(chǎng)）A型集中電源集中控制燈具選型

6.結語(yǔ)

        智能消防應急疏散系統能夠有機地結合電氣火災報警系統和火災自動(dòng)報警系統，更加的快速、準確地發(fā)現火災，提高火災報警的準確性，降低誤報率。智能消防應急疏散系統不僅解決了消防應急燈具的日常維護問(wèn)題，并接收火災報警消防聯(lián)動(dòng)信息，自動(dòng)計算逃生路線(xiàn)，形成動(dòng)態(tài)有效的疏散方案，消除火災發(fā)生時(shí)大型商業(yè)綜合體內疏散指示盲區，提高了疏散的安全系數。

參考文獻

［1］張勇，楊邦榮，蔣覺(jué)先.基于GSM/GIS的火災自動(dòng)報警系統［J］.計算機工程,2006（2）：243-244.

［2］張翔.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災自動(dòng)報警系統研究［J］.防災科技學(xué)院學(xué)報，2011,13（1）：51-54.

［3］張毅華，陳森發(fā).應急疏散路徑選擇元胞傳輸宏觀(guān)模型［J］.系統管理學(xué)報，2009（6）：676-680.

［4］孫慶峰，孟憲強.基于物聯(lián)網(wǎng)的應急疏散信息平臺構建研究［J］.情報科學(xué),2011（4）:567-570.

［5］劉久康.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防領(lǐng)域的應用探討［J］.學(xué)院學(xué)報，2012⑵：20-22.

［6］閻衛東，陳寶智，鐘茂華.建筑物火災時(shí)人員疏散時(shí)間模型研究［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2006（2）:19-23.

［7］庾志章.影響安全疏散若干因素的思考[J].廣西民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（4）：8-10.

[8]崔鐵良.智能消防應急疏散系統在大型商業(yè)綜合體中的應用[J]

[9]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介

柏為為，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，銷(xiāo)售工程師，主要負責應急照明和疏散指示系統的研發(fā)、應用