高层建筑消防系统研究与设计

曲明伟

(辽宁消防总队锦州消防支队，辽宁锦州 121000)

随着经济发展，城市的高层建筑逐渐增多。在高层建筑中，由于楼层数目较多，造成人员密度变大。因此，在高层建筑发生火灾时，人员疏散困难，消防车较难进行高效灭火处理。

利用高层建筑消防系统处理高层建筑中发生的火灾，可以利用火灾报警模块发出火灾警报，通知高层建筑中的人员进行撤离。利用自动喷水模块，对火灾区域进行灭火。实验证明，文中提出的高层建筑消防系统能够提高高层建筑火灾处理效率，取得了令人满意的效果。

1 高层建筑消防系统原理

高层建筑消防系统主要分为火灾报警模块和自动喷水模块两部分。火灾报警模块需实时采集高层建筑区域中的图像，提取图像中的火焰特征，将其与火焰图像数据库中的火焰进行对比，从而进行火焰识别。假设经识别，确定该区域发生火灾，则需要启动警报，通知高层建筑中人员及时撤离。自动喷水模块与火灾报警模块连接。当自动喷水模块接收到报警信息后，则自动开启。

2 高层建筑消防系统设计

利用消防车进行高层建筑灭火处理，无法准确对着火点进行灭火，降低了灭火效率。

2.1 火灾报警模块

利用火灾报警模块能及时发现火灾区域，并对高层建筑中的人员发出警报，通知相关人员撤离，提高撤离效率。

高层建筑消防系统中的火灾报警模块需利用非线性识别方法进行火焰识别。根据以往的火灾现场资料，建立不同等级火焰图像的样本数据库。通过非线性识别方法改变不同等级数据的分布函数Uc和同一等级数据的分布函数Ux的差值，使不同等级图像的中点位置距离不断增加，同一等级图像的中点位置距离不断减小，造成不同等级火焰识别准确率提高。

如果高层建筑火灾中可能出现的火焰等级数是C，每个火焰等级中的图像数目是p，第C个火焰等级中第p幅图像用进行描述，那么同一火焰等级中的初始数据分布情况能利用初始数据和这一级别图像中点之间的长度表示，利用式(1)能够对同一种类火焰特征分布系数Ux进行计算

其中，iC是第C个火焰级别中的初始数据均值。根据上面的阐述可得知，不同级别火焰特征的分布情况与不同级别火焰图像中点长度是一致的。用式(2)能够计算不同级别火焰特征分布系数

其中，全部火焰特征参数的均值能够用i进行表示。根据上面的阐述得知，利用特征参数构成的变换函数X能够缩小同一级别火焰特征中点的长度，且增大不同级别火焰特征中点的长度。利用下述公式能够对初始数据iCp进行非线性变换处理

利用式(4)能够计算同一级别火焰特征参数

利用式(5)能够计算不同级别火焰特征参数

利用非线性变换方法，能够得到全部火焰图像特征参数均值

通过式(6)，能够得到高层建筑指定区域中全部火焰图像特征参数均值。设置一级火灾的火焰图像特征参数衡量标准是λ1，二级火灾的火焰图像特征参数衡量标准是λ2，利用以下公式可够判断火灾等级:

2.2 自动喷水灭火模块

在自动喷水灭火模块中，需要在整个高层建筑中的每一空间安装螺旋喷水装置。当高层建筑中的火灾警报信号传递到自动喷水模块，螺旋喷水装置将会大量的出水。水在螺旋装置中流动时，会产生压力，促使水沿着螺旋叶片喷洒。

水以水流的形式喷洒在火灾现场，造成喷洒区域面积较小，导致灭火效率较低。因此，需要将水变为水雾形式喷洒。螺旋水雾喷洒方式未使用任何化学药品，因此不会对环境造成影响。并且需要耗费的时间较短，使用的水量也比较少，能够快速、准确地进行灭火处理。

在通水管道中的水有较大的压力，在火灾发生区域，因火灾现场的温度过高，会增大水流压力。

假设高层建筑中，屋顶无吊顶装饰，则应使用竖直型螺旋喷水装置。在这种喷水装置中，螺旋叶片与屋顶的距离在100～120 mm之间。临近螺旋喷水装置之间的距离需＞2 m。单位区域中的螺旋喷水装置分布情况如图1所示。

3 仿真结果

为验证文中算法的有效性，需要进一步实验。建立高层建筑火灾现场模拟环境，分别利用传统的消防车灭火方法和文中提出的高层建筑消防系统进行100次消防演练。对每次高层建筑火灾处理效率进行标定，具体分布如图2所示。

图2 不同方法处理效率对比图

在图2中，利用文中算法进行火灾处理的效率高于传统算法，表示该算法在高层建筑火灾处理中，具有一定的优势。

对实验中的相关数据进行记录，能够得到如表1所示。

表1 火灾处理数据表

在高层建筑火灾处理过程中，对表1中的数据进行整理分析可得知，使用文中提出的高层建筑消防系统进行火灾处理，提高了火灾处理的效率。

4 结束语

文中提出了一种高层建筑消防系统。需利用火灾报警模块发出火灾警报，提醒高层建筑中的人员撤离现场。通过自动喷水模块，对火灾区域进行灭火处理，从而完成了高层建筑消防系统的整体设计。实验证明，该算法提高了高层建筑火灾处理效率。

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