庞礴
广西中信恒泰工程顾问有限公司 广西 南宁 530000
摘 要：随着城市化进程的不断加快，各城市内高层建筑的总量逐渐增多。随之而来的是消防压力的激增，而计算机通信技术以及自动化信息技术的发展使得人们可以将功能高度集中化的消防控制系统嵌入到高层建筑中，即高层建筑的电气消防朝着智能化和自动化方向发展。本文中，笔者以某大型高层综合式建筑为例，从其实际的消防需求出发，设计了一种针对高层建筑电气消防的智能控制系统，本系统性能具有一定的优越性。首先系统能够对火情进行自动监测；其次并在监测到火情的同时自动进行消防联动处理；最后，整套系统的各个功能模块以及硬件设备之间通过总线式传输结构组成可交互式信息系统，体现出系统的智能化。
关键词：高层建筑；电气消防；智能；控制系统
前言
火灾会导致大量的经济损失和人员伤亡，尤其是在高层建筑中，过大的人口密度以及过高的楼层使得消防救援难度极大，每当发生火灾时造成的后果是极其严重的。而从以往的经验来看，火灾事故之所以频发大多可以归结于消防设施的失灵以及消防管理的松散。消防其重点在于防，而传统的消防手段显然已经不再适用于现代高层建筑中。因此，如何建立起更加高效的消防控制系统就成为了业内相关人员所需要重点研究的内容。总的来说，面对严峻的消防局势，必须要借助现代科学技术来打造更加智能化、自动化的消防控制系统。以实现对各种险情的有效控制。
1.高层建筑电气消防智能控制系统概述
广义上来看，该控制系统应该兼顾探测、预警、以及自动处理等功能。在系统检测的范围内，若有火灾发生那么首先必须保证能够在第一时间内发现，其次在发现的同时通过各种途径发出警报并自动采取对应处理措施。以将危害消灭在萌芽阶段。火灾的发生，必然伴随着光线、温度、烟雾的变化，监控系统中的传感器以及其他敏感元件在探测到这些变化时要将这些变化转变成电子信息、机械信息等，并按照预先设计的数据流以及程序执行一系列动作。这样的系统，则可以被称之为消防自动控制系统。该系统拥有若干相互独立的、分散于高层建筑内不同区域内的控制器以及测控仪表等，这些控制器和仪表是整个系统的通信节点。在通信网络的串联下，这些节点彼此之间能进行信息交互，并独立完成某些指令，形成一个统一的整体。
2.高层建筑智慧消防控制系统案例分析
2.1工程概况
本工程为大型综合式案例，总建筑面积超过七万平方米，最高楼层在20楼以上。在本建筑中，包含影院、地下车库、商场以及写字楼等。建筑功能区复杂，消防难度大。
2.2系统功能要求
（1）火灾监控与自动报警
（2）火情发生后联动处理
（3）整个系统各个功能模块以及硬件设备之间能够实现交互式通信。
3.高层建筑智慧消防控制系统案例实现
本文中设计的消防自动控制系统由三个部分组成：自动报警系统、消防联动系统、通信网络系统。这三个系统分别对应着消防事故的探测以及预警功能、消防事故的自动化处理功能，以及实现以上两个功能所必须的通信网络。
3.1监测与自动报警系统
该系统由以下三个子系统组成，下面分别进行介绍：
（1）区域消防报警系统：该系统中包含火灾探测器、手动报警器、报警装置以及电源等。在高层建筑内，不同的区域其发生火灾的概率不同，所要求的消防等级也不同。对于计算机机房等重要性较高且消防事故频发的地方，可以在设置好统一的消防监控系统的基础上增加区域消防报警系统。以大幅提升区域内的消防控制水平。
（2）集中消防报警系统：该系统由集中式火灾报警控制器、现场探测器等组成。在建立该系统时，需要对每一个探测器和监视器以及报警器等都设置唯一的地址编码。其目的在于，当发现险情时可以通过总线编码技术来准确地确定险情的发生位置，以便于及时采取行动。这一系统的布线方式采用环状布线，以提升控制回路的可靠性。
（3）控制中心消防报警系统：该系统由多个区域火警控制器以及探测器等组成。各个功能硬件均通过计算机系统进行控制和监测，探测器将信号按照事先设置的数据处理模型进行初步处理之后通过结构进行远程PC通信。以实现远程诊断。
3.2消防联动系统
监测与自动报警系统只能够将险情发生地点、类型等信息通过网络来进行传输。但是对于高层建筑而言，火灾一旦发生那么其蔓延速度是极快的。因此，必须要在消防人员赶到现场之前进行处理。该系统也是整个控制系统中最关键的一个模块，也是系统智能化的集中体现。其目的是在事故发生的初期进行及时的控制。该系统分为如下模块：
（1）消防栓以及自动灭火系统：从统计数据来看，高层建筑内使用的灭火剂以水为主。因此，该系统可以控制消防栓，在探测到火情的时候进行自动灭火处理。同时，考虑到在火情发生时需要在第一时间内进行相应，因此采用湿式喷水灭火模式作为该系统的核心组成。这种模式的优点在于，无论是否有险情的存在报警阀的上下管路中均有水。当报警阀报警时，控制阀自动打开，完成灭火任务。
（2）消防、排烟控制系统：该系统的组成为防火门、防火卷门以及烟雾管道等。其中防火门的作用在于当火灾发生时，将火灾区域与其他区域进行阻隔，避免险情的扩散。防火门的设置一般需要按照高层建筑本身的防火区域来进行设置。当有险情发生时，消防门分两个步骤完成封闭。也就是说，门不会一次性关闭。这样设计的目的在于给该区域内的人员提供足够的逃生时间。消防门关闭的第一个步骤只会将门关闭一半。而控制第一个步骤的控制器是烟雾报警控制器，当检测到烟雾量超标时，烟雾报警器在报警的同时控制防火门关闭一半。而控制防火门封闭的第二个步骤的是温度控制器。在第一个步骤中，产生烟雾并不一定意味着火灾形势险峻，因此门只关闭一半。而当温度探测器探测到区域内温度超过阙值时，则基本上可以认定火势较大，因此进行第二道封闭。
火灾发生时，烟雾是重要的致死原因之一。据不完全统计，在所有的火灾致死事故中，人员死亡的主要因素并不是烧伤，而是由于吸收了大量的有毒烟雾。且一个比例达到了78.3%。因此，烟雾的处理对于降低人员伤亡非常重要。排烟的方式有自然排烟与机械排烟两种。
（3）消防电梯、非消防电源控制：在高层建筑中，电梯分为两种：消防电梯和非消防电梯。非消防电梯供建筑内相关人员日常使用，而当火灾发生时，非消防电梯是不可使用的。系统会控制非消防电梯强制下降到建筑的底层，并停止运行。而消防电梯同样也会被强制降低到建筑的首层，但其还可以使用。消防电梯的使用只有当专业的消防人员到达之后才可以进行，作为建筑内人员撤离的通道（撤离需要在消防人员的组织下有序进行）。
在火灾发生时，建筑内的空调、照明系统等依旧在运行，这些设备如果不及时断电，那么很有可能引发更大的火灾，给人员撤离与消防救火带来更大的困难。因此，在确认了火灾之后，要自动将所有非消防电源强制断电，同时启动消防电源供消防应急灯使用。
3.3通信网络系统
上述的两个部分都只是整个系统当中的硬件部分，硬件的布置难度并不大。关键之处在于如何将这些硬件设备联系起来，使其具有“思维”。这就需要依赖于通信网络系统。该系统负责承担整个系统中所有设备之间的沟通，使得系统具有智能化特征。系统中的各种微电子器件通过数字脉冲电路以及计算机应用软件组成总线制传输结构。该结构采用大量编码、译码电路和微处理机实现火灾探测器与火灾报警控制器的协议通信和系统监测控制。如下图所示为二总线制通信结构模式，在总线上并行连接着若干探测器和微电子器件，并与中央控制器进行连接。通过这种组网方式，使得高层建筑内的每一个用于消防控制的硬件设施都能够进行数据交互。
.png)
图一：二总线制通信结构模式
该通信方案是一种典型的集中式智能型通信系统，在该系统中各个探测器实际上肩负着传感器的功能。即在感知信号的同时，传输信号。将火灾现场的相关参数转换为数字信号，通过无线传输的方式上传至计算机控制系统。控制系统在接受到这些信息后，对数据进行分析以确定信号源的位置、信号的强弱程度等，根据分析的结果生成控制命令来对各设备进行控制。同时，现场总线使得各“分站”延伸到了现场设备的内部。即设备本身直接被连入到通信网络中，其产生的信号可以直接与计算机控制系统进行交互，极大地缩短了响应的时长。
结语
智能化电气消防系统被应用于高层建筑的消防控制中是当前消防领域内的发展趋势。笔者以自身的实践经验为基础在查阅了大量的参考文献后，设计了针对高层建筑消防特征的控制系统。该系统分为三个主要的组成部分：自动报警系统、消防联动系统、通信网络系统。从功能性上来看，基本涵盖了火灾的发现与预警、火灾的早期处理以及信号数据的实时传输这三个核心部分。通过该系统可以将高层建筑内的各个消防模块进行整合，通过联动处理来将火灾导致的危害降到最低，具有较高的推广意义。
参考文献：
[1]邓朝明.智能消防应急照明系统在民用建筑电气设计中的应用研究[J].居舍,2019(19).
[2] 吴佳佳. 某综合体消防控制系统的设计与实现[J]. 西安建筑科技大学, 2018.