高层建筑消防安全管理系统
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摘 要：介绍了集嵌入式、数据库、射频识别、传感器网络、无线通信与网络、计算机、图像处理和地理信息等技术于一体的高层建筑消防安全管理系统的总体结构，同时介绍了系统中电子巡检、远程监控、消防检测和安全评估等功能的应用示范。该系统适用于政府管理部门和消防安全管理者对高层建筑消防安全进行科学管理，可实现高层建筑消防安全管理的规范化、制度化、标识化、标准化和数字化。
关键词：高层建筑；消防安全；远程监控；管理系统
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2012）12-0069-04
High-rise building fire-fighting management system
YAN Zhi-feng1， WANG Ping-ping2
（1.Hongkou District Police Fire Brigade， Shanghai 200092， China； 2. Shanghai Fire Research Institute of Ministry of Public Security， Shanghai 200438， China）
Abstract： The overall structure of a high-rise building fire-fighting management system is described， which integrates the embeddedness， database， RFID， sensor networks， wireless communication networks， computers， image processing and geographic information technologies. And at the same time， the paper introduces the functions of the system， such as electronic inspection system， remote monitoring， fire detection and security assessment， and its demonstration. By using of the system， the government administration and fire protection management department can manage the fire safety in high-rise building scientifically， and the system realizes normalization， institutionalization， identifying， standardization and digitalization.
Keywords： high-rise building； fire safety； remote monitoring； management system
0 引 言
高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑，世界各国对高层建筑的高度和层数界限的规定并不一致。美国的高层建筑是指30～40层以及更高的建筑，日本规定住宅超过20层，旅馆、办公楼超过30层者为超高层建筑[1]。我国2005年版的GB50045—95《高层民用建筑设计防火规范》把高层建筑规定为：10层及10层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）及建筑高度超过24 m的2层及2层以上的公共建筑[2]。
高层建筑火灾扑救是世界性难题，具有火势蔓延快、疏散困难、扑救难度大等特点。高层建筑发生火灾时，火苗向上蔓延的速度是3～4 m/s，这就意味着100 m的高层建筑（大约相当于30层楼），大火由底层直接窜至顶层只需30 s左右，因而给消防安全留下的逃生空间很小[3]。目前，世界上较高的云梯车是101 m，当100 m以上的高层建筑发生火灾的时候，只能最大程度依靠建筑内部的消防灭火系统进行扑救，外部消防员不易灭火救援。高层建筑的防火设计一般采用“预防为主，防消结合”为指导的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救的原则，实行严格、科学的消防安全日常管理。
上海现规定高层建筑要建立消防安全档案，住宅小区拟建立消防安全数据库，各经济较发达地区也相继出台了《高层建筑消防安全管理规定》。高层建筑消防安全管理规定涉及相关方多、相关内容繁杂。因此，如何协调各方关系、明确各方责任、落实各方任务是确保高层建筑消防安全的关键，而当务之急是建立一套科学管理系统，使高层建筑消防安全管理规范化、制度化、标识化、标准化和数字化。
1 高层建筑消防安全管理系统组成
高层建筑消防安全管理系统主要适用于政府管理部门和消防安全管理者，通过设定相应的权限，实现消防安全信息的实时录入、报警显示、远程监控、督察监管、动态查询、风险评估、申请报送、审核批复、复函备案、登记编辑、浏览、共享附件、培训打印等功能。
高层建筑消防安全管理系统的组成如图1所示，图2所示是高层建筑消防安全管理子系统总体结构[4]。高层建筑消防安全管理系统主要由高层建筑消防安全管理系统软件平台、图像监控子系统、射频识别子系统、传感器网络子系统、安全评估子系统、地理信息子系统、信息查询子系统、数据维护子系统和数据库系统组成，涉及消防安全管理的内容主要包括基础信息、电子巡检、消防监测、远程监控和安全评估。
图1 高层建筑消防安全管理系统组成
1.1 基础信息
图3所示是高层建筑消防安全管理系统基础信息数据库设计示意图。
图3 高层建筑消防安全管理系统基础信息数据库
本高层建筑消防安全管理系统使用SQL Server（Structured Query Language Server）来建立基础信息系统数据库，该数据库可实现动态更新、实时查询等功能。高层建筑消防安全管理主要包括基本状况、动态管理、宣传培训、应急预案、系统分析、互动交流和系统维护。其中，基本状况主要包括基本档案、组织结构、规章制度、重点部位、重点工种、消防设施、来文登记、消防计划、会议记录、消防惩罚和消防申报；动态管理主要包括防火督察、防火检查、隐患整改、值班记录、设施检查、维修保养、故障处理、每日检测、每月检测、季度检测、年度检测、动火管理和火灾记录；宣传培训主要包括培训指南、培训记录、宣传活动；应急预案主要包括消防方法和演练记录；系统分析主要包括档案查询和统计分析；互动交流主要包括消防通知、内部时间和在线咨询；系统维护主要包括用户管理、档案上传、年度总结、代码维护、系统设置和系统日志等基础信息。
1.2 电子巡检
电子巡检首先要统一高层建筑消防设施标识，将建筑内的消防设施和重点保护部位贴上具有唯一识别码的RFID（Radio Frequency Identification）电子标签，并录入系统数据库。通过RFID手持式移动数据终端对消防设施进行逐个读取。电子巡检可将高层建筑消防的消防设施繁琐的每日检测、每月检测、季度检测、年度检测实时化、细致化和有序化，只要安全管理人员工作到位，就可在很大程度上确保防火巡查工作的内容、部位、频次，保证防火巡查工作更加快速、真实、有效地进行。政府管理部门也可以通过该系统，即时查询到重点建筑重点部位的消防安全状况，发现火灾隐患及时通知业主进行整改。
图4所示是一个RFID电子标签PDA识别系统示意图。该RFID电子标签PDA识别系统，主要包括电子标签、PDA（Personal Digital Assistant）、计算机和服务器。建立该系统时，首先应将高层建筑内的消防设施贴上电子标签，再将设施信息和电子标签地址输入到手持PDA设备，这样，打开系统后，通过PDA登陆系统，PDA就可通过摄像头对消防设施进行识别。
图4 RFID电子标签PDA识别系统
PDA可将采集到的数据信息通过数据线传输至由管理人负责的高层建筑消防安全管理系统工作站。由于消防设施较多，系统数据量和访问量较大，由此，可以先将数据通过缆线传输至系统服务器，以供政府管理部门查询；也可以通过无线网络（例如3G、WIFI、微波等无线网络技术）传输至系统工作站，或直接传输至政府管理部门。
1.3 远程监控
根据中华人民共和国公安部关于印发《推进和规范城市消防安全远程监控系统建设应用的指导意见》的通知[5]，公安部要全力推进城市消防安全远程监控系统建设，并使所有城市建设联网，以便实现火警受理信息化、火情研判智能化、信号传输网络化、状态监测实时化、防消联勤一体化[6]。其建设内容主要包括火灾报警自动接收系统、城市地理信息管理系统、电话录音系统、报警受理系统、用户服务系统、建筑物及消防设施管理系统、数据分析和报表管理系统、人员管理系统、信息查询系统和火警信息终端系统。
根据国家标准GB50440—2007《城市消防远程监控系统技术规范》，远程监控系统应具备报警监控、设施巡检、动态服务和信息服务等功能[7]。图5所示是其远程监控示意图。
1.4 消防检测
消防检测主要适用于建设单位工程竣工后将消防验收、建筑消防设施检测和电气消防安全检测等报告上传至政府管理部门进行审核、验收和备案。其具备的建设工程消防检测信息管理系统应具有报告编制、报告申请、报告审核、报告审批、报告生成和报告打印等功能，以便政府管理部门可以通过该系统对涉及消防安全的建筑设计、建筑施工、建筑监理、建筑验收等各个监管环节严格把关，并在加强消防检测管理工作、规范消防检测行为的同时，也保障建筑消防安全的质量。
根据上海市消防协会文件（沪消协（秘）[2011] 23号）《关于启用上海市建设工程消防检测检验信息管理查询系统的通知》，消防检测系统应能实现消防检测报告登录系统填写、防伪识别、网上备案、实时查询等功能，以便为本市全面建设建筑消防设施和检测报告数据库奠定基础，并为公安消防部门了解掌握建设工程消防检测和建筑消防设施定期检测情况查询提供实时、准确的信息和数据[8]。图6所示是消防检测系统功能示意图。
1.5 安全评估
图7所示是本系统的实体关系核心实体图。通过建立现有建筑个体火灾风险动态评估系统的实体关系图，可对现有建筑个体火灾风险进行动态评估，当现有建筑个体的结构、用途、内部或外部火灾危险源发生变化的时候，通过实体关系图进行火灾风险分析，确定风险等级[9]。消防安全督察监管部门可以根据建筑个体风险等级的变化来对建筑火灾风险进行动态掌控，从而确保建筑消防安全。
图6 消防检测系统
图7 实体关系核心实体图
2 系统应用示范
图8所示是一个高层建筑消防安全管理系统的应用示范图。该示范以上海市武胜路333号典型高层建筑上海电信大楼为例来示范高层建筑消防安全管理系统应用。2011年4月19日，13楼正在施工的空调机房风管起火燃烧，上海海工装潢有限公司4名施工人员遇难；2012年3月19日，13楼的空调机房内的消防喷淋爆裂。同一物业同一楼层，在相隔不到1年时间内，出现2次消防安全事故，应该说，消防安全管理是存在漏洞和不足的。
假如该建筑使用了高层建筑消防安全管理系统，上海电信大楼的业主/使用人委托管理人负责该建筑的消防安全管理，管理人就可使用手持式射频读取设备，定期按时对建筑物内的消防设施进行检测、巡查和维修保养，并可将信息通过消防网络传输至高层建筑消防安全管理系统。这样，一方面，消防安全管理人可以及时了解建筑消防设施现状，以对存在隐患的设施进行维护；另一方面，消防督察监管管理部门也可通过系统实时查询到辖区内建筑的消防设施信息，对存在隐患的设施督促消防安全管理人进行整改。当建筑需要维护或装修时，消防管理人会通过系统进行备案，并提出整改申请，消防督察监管管理部门审核通过后，经过招标选取具有资质的工程公司，并对施工人员进行消防施工安全培训后，方可进行施工；系统会对施工材料、部位和方案进行评估，得出新的建筑消防安全等级，当风险提高时，系统会通知消防督察监管管理部门对该建筑进行重点监控，消防督察监管管理部门也可通过远程监控系统对改造部位进行实时视频监控。
3 结 语
本文讨论的高层建筑消防安全管理系统集嵌入式、数据库、射频识别、传感器网络、无线通信与网络、计算机、图像处理和地理信息技术等技术于一体，具有推进消防工作社会化进程、提高消防机构的监督执法能力和服务水平的作用。其中，推进消防工作社会化进程的作用主要体现在：强化单位的消防主体责任意识，指导单位进行日常消防管理工作，解决单位不会管的问题，帮助单位建立动态的消防电子档案，推行社会单位消防安全工作信息化管理等。同时，该系统可以满足特殊行业（如学校、银行、电信、化工、电力等行业）的区域性、集中性远程消防监控要求。
参 考 文 献
[1] 互动在线.高层建筑[EB/OL].[ 2010-05-17]..
[6] 中国安防展览网.西安开启市区重点单位消防监管新局面[EB/OL]. [2011-07-05]. .
[7] 中华人民共和国公安部.GB50440—2007.城市消防远程监控系统技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，2007.
[8] 沪消协（秘）[2011] 23号.关于启用上海市建设工程消防检测检验信息管理查询系统的通知[EB/OL].[ 2011-05-04]..
[9] 汪萍萍，周亦敏.现有建筑个体火灾风险动态评估系统实体关系图[J].消防科学与技术，2011，30（4）：344-347.