淺談應急疏散系統(tǒng)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難題，由于其自身特點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遠遠嚴重于其他建筑。針對這類特殊建筑，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題，探討了物聯(lián)網技術在消防疏散領域的應用，提出采用智能消防應急疏散系統(tǒng)來解決大型商業(yè)綜合體疏散難題的防控措施。

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

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m2的集購物、住宿、餐飲、娛樂、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地下連片車庫、地下連片商業(yè)空間、下沉式廣場、連廊等方式連接的多棟商業(yè)建筑組合體。發(fā)生火災時，在安全疏散時間內有效地將人員引導疏散至安全區(qū)域，是目前大型商業(yè)綜合體防火工作的一項重要任務。

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運營商，難以統(tǒng)一管理，管理人員、經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)綜合體內經營商品種類繁多，裝修復雜，絕大多數(shù)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，受中庭、樓梯間等煙筒效應影響，火災蔓延速度較快，燃燒過程中會產生大量高溫、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

        大型商業(yè)綜合體的建筑面積大，多種功能疊加，空間分區(qū)復雜，疏散交通路線長，發(fā)生火災時所需安全疏散時間長。建筑內不同人員認知能力、正確的決策能力、疏散行動能力和對火災燃燒的忍耐力都呈現(xiàn)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)網技術

        顧名思義，物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”，使用射頻識別技術（RFID）,紅外傳感器，定位系統(tǒng)，激光掃描儀，為了實現(xiàn)智能化識別，定位，跟蹤,監(jiān)控和管理，每一個實體對象都以一個不重復的代碼連接到Internet,進行信息交換和通信。物聯(lián)網應用于智能消防系統(tǒng),能夠實現(xiàn)三大特性[1]。

3.1多面感知

        建在不同的傳感器網絡中的無線傳感器節(jié)點，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有壓力、溫度、濕度、聲音、光傳感器等，能夠多方采集數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)火災，發(fā)送火災信息。

3.2可靠傳遞

        藍牙、GPRS、5G等通信技術的發(fā)展提供了保障。其中5G技術容量大,速度快，可以快速傳輸圖像、聲音等信息數(shù)據(jù)，為消防系統(tǒng)提供內容詳盡，效果直觀的信息支持。無線通信協(xié)議不同的模式的結合，使得信息可以在較大的地理區(qū)域網絡的無線LAN、藍牙、蜂窩信號、電視廣播、衛(wèi)星通信中連接。

3.3智能作用

        云技術的發(fā)展與物聯(lián)網的規(guī)模相輔相成。網絡規(guī)模的火災報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)變得臃腫的情況下，云計算可以在幾秒鐘內，處理數(shù)干萬甚至數(shù)十億的信息，實現(xiàn)對物體的智能控制和管理。

4.智能消防應急疏散系統(tǒng)

        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，將著火建筑中的所有人員通過專門的疏散設施和路線，安全撤離到安全區(qū)域。在出現(xiàn)人員傷亡的火災事故中，人員行為失常和安全疏散時間不足是導致重大人員傷亡事故的一個重要因素，如何在安全疏散時間內有效地將人員引導疏散至安全區(qū)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。單一的火災應急安全疏散路線和疏散方式會因人為、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(tǒng)的基本功能。智能消防疏散系統(tǒng)結合物聯(lián)網技術，一旦發(fā)生火災，充分利用信息和通信手段，通過不同類型的疏散照明、指示標志、通訊器，引導人們避免高溫有毒煙霧，實施動態(tài)疏散路線規(guī)劃，適時調整應急疏散方案，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(xiàn)代通信技術，進行集中監(jiān)控，實時監(jiān)控應急疏散系統(tǒng)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)境的實際結構出發(fā)，整合制定個性化的火災應急疏散預案，通過合理的疏散系統(tǒng)設計和規(guī)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]。在任何時間，保證任何地點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(tǒng)的構成及功能

        采用計算機、通信等技術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(tǒng)一的管理平臺。智能消防應急疏散系統(tǒng)分解為火災感知（信息采集）、火情處理（數(shù)據(jù)分析）、火災救助（逃生路線規(guī)劃和控制）、后臺管理、網絡網關五個子系統(tǒng)，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(tǒng)組成如圖2所示。

圖2智能消防應急疏散系統(tǒng)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)網技術為基礎的火災自動報警系統(tǒng)獲取信息的主要來源，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，大量感測介質的可以選擇協(xié)議標準。在覆蓋區(qū)域內可以大量部署傳感器節(jié)點，每個傳感器節(jié)點都采用地址編碼或者電子產品編碼，進入網絡后，系統(tǒng)將為每個傳感器分配網絡地址。當火災發(fā)生時，對環(huán)境變化的場景狀態(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(shù)據(jù)轉換成電信號，編碼地址自動找到設備的網絡地址，并根據(jù)網絡地址傳輸信息，告知變更狀態(tài)。通過對單位區(qū)域內多個傳感器提供的數(shù)據(jù)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(tǒng)采集到更加準確的現(xiàn)場信息。［4］

4.4信息處理與系統(tǒng)聯(lián)動

        當傳感器向控制器傳輸信息時，如果傳感器節(jié)點具有攝像機和其他多媒體設備，則場景圖像、音頻同步信息可以同步傳輸，可以通過計算的火情信息（模糊邏輯算法，人工神經網絡算法等）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、準確報警類型信息、系統(tǒng)狀態(tài)、故障信息和工作記錄。支撐消防控制和數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)，可以存儲的同時，接收處理不同傳感器的火災報警信息，并可檢索報警點的自然信息，實現(xiàn)聲光報警，與消防指揮處進行數(shù)據(jù)通信，自動聯(lián)動控制安全出口、應急照明、疏散指示標志、防火分隔設備、防煙排煙設施等，尋呼提醒相關人員。

        傳感器節(jié)點眾多，可以系統(tǒng)采集現(xiàn)場的溫度、濕度、壓力、光強度、一氧化碳等氣體成分、煙霧濃度等，通過對火場范圍、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(tǒng)，直觀繪制出現(xiàn)場實際情況。SMS報警分析（集成到智能網關帶GSM/5G公司的無線模塊或外部SMS調制解調器）由火災感測信息和火災感知的數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)進行短信和語音提示報警。火情報警處理算法系統(tǒng)和火勢分析處理算法系統(tǒng)會自動分析規(guī)劃逃生路線，通過智能引導系統(tǒng)引導人員逃生。

4.5智能消防應急疏散系統(tǒng)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(tǒng)24h不間斷地對燈具進行巡檢，定期對蓄電池容量和充放電功能進行檢測，檢測其開路、短路、故障等狀況，解決傳統(tǒng)消防應急燈日常檢查維護難題[5]。

4.6消防聯(lián)動動態(tài)疏散功能

        利用頻閃、語音、連續(xù)光帶，動態(tài)調整疏散指引方向，一定程度上能夠減少火災時受災人員的心理恐慌，確保系統(tǒng)在火災發(fā)生時，能夠動態(tài)“安全引導”人員避幵危險區(qū)域，快速疏散。與傳統(tǒng)的“近引導"靜態(tài)單一方式比較，更能實現(xiàn)火災現(xiàn)場人員[6]。智能消防應急疏散系統(tǒng)結構如圖3所示。

圖3智能消防應急疏散系統(tǒng)結構圖

        火災發(fā)生時，智能消防應急疏散系統(tǒng)主機通過標準串行端口，接收來自火災報警系統(tǒng)各傳感節(jié)點的聯(lián)動信息，確定火災危險區(qū)域的位置，通過計算分析，選擇相應疏散路線和應急預案，實時解析終端設備釆集的傳感節(jié)點信息，改變相關雙向可調標志燈和語音燈，調整應急照明燈的工作狀態(tài)，語音和頻閃動作增強煙雰的穿透力，實現(xiàn)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(tǒng)產品選型

5.1系統(tǒng)簡介

        消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)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(tǒng)配合火災報警控制器的使用，在危急時刻，能夠快速針對風向、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時地選擇逃生路線，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題解決了后顧之憂。

5.2系統(tǒng)結構

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1系統(tǒng)運行主界面

        包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態(tài)欄，可以直觀的查看監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)欄的現(xiàn)實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(shù)量。

5.3.3信息界面

        可查看歷史操作、故障、事件信息、可按日期進行查詢。

5.3.4權限管理界面

        主要由應急啟動、應急停止與手動火警組成，應急啟動與停止用來測試設備應急功能是否正常，手動火警測試再具體著火點下系統(tǒng)的啟動情況。

5.4消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)產品選型

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）A型集中電源集中控制燈具選型

6.結語

        智能消防應急疏散系統(tǒng)能夠有機地結合電氣火災報警系統(tǒng)和火災自動報警系統(tǒng)，更加的快速、準確地發(fā)現(xiàn)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(tǒng)不僅解決了消防應急燈具的日常維護問題，并接收火災報警消防聯(lián)動信息，自動計算逃生路線，形成動態(tài)有效的疏散方案，消除火災發(fā)生時大型商業(yè)綜合體內疏散指示盲區(qū)，提高了疏散的安全系數(shù)。

安科瑞侯文莉