燃气警表自控技术在闽南古建筑群智能化系统中的应用

张文永

0 引言

1 闽南古建筑特征

闽南古建筑主要包括宫殿式大厝、洋楼、手巾寮、骑楼还有石筑民居等，这些建筑各有特征，蕴含很高的建筑成就。建筑结构具有的显著特征是：（1）建筑结构的主次尤为分明且中轴对称。此类建筑均位于同一条纵向轴向，附属的用房及院落均是以左右对称的形式布置，故完整建筑群不仅主次分明，且沿中轴对称；（2）建筑的中心组织为厅堂。其中，院落是由三面或四面的房舍或围墙围合而成，基于闽南传统的民居建筑，厅堂方是院落的主体而非庭院，故比之北方四合院，两者的差异十分明显；（3）建筑整体以“宽敞”为主要特征，无论厅或廊均将此特征体现得淋漓尽致。基于闽南地区湿热的气候，虽多雨但仍是太阳光照射强度较高的地区。为满足人们长时间的户外活动需求，关于檐廊厅堂的设计同时兼顾通风、遮阳及避雨，目的是给人们提供更为广阔的户外活动场所；（4）建筑不同部位根据其使用材料的差异而有了木作、瓦作以及石作之分。其中，木作又分“大木”与“小木”，大木为如斗拱、构架一类的结构性部件，而“小木”为建筑中的各种细部零件。随着时间的推移，木作逐步由大变小、由简入繁，彰显了木作的走向表现；瓦作主要应对建筑的屋顶与墙面，其中，关于屋顶的做法颇有讲究，硬山、攒尖、庑殿等均是瓦作屋顶较为常见的式样。看似简洁，但其结构及做法极为考究。石作则主要应用在栏杆、台阶以及牌坊上，同样具有众多的样式，且做法极为考究；（5）建筑装修装饰多样。闽南古建筑考究，其中最为突出的是艺术装饰。艺术装饰中，各类雕饰最为常见，根据雕饰所用材质，具体可分为木雕、砖雕及石雕，此三类在闽南古建筑中的应用极为普遍。除了雕刻外，闽南古建筑中的其他艺术加工品也繁多。如泥塑、壁画等。（6）建筑文化意境寓意丰富。无论是整体布局还是细微处理，闽南古建筑无一不透露着独特的文化意境。此等意境与建筑技艺的完美结合，使中国传统古建筑的思想理念得以很好的彰显。如相较于北方建筑中平稳的屋脊给人的庄严、稳重之感，闽南古建筑的翘脊设计会令人感到清新、秀丽。此外，基于闽南的特殊气候，当地房屋普遍具有遮阳、挡雨、防潮、散热的特性，不仅营造出了独特的群体视觉效果，也让宋代曲线屋顶的技艺得到完美呈现，继而为闽南古建筑整体增添了审美性。

2 闽南古建筑施工

闽南古建筑施工工艺包括：墙壁工艺；瓦作工艺；屋脊工艺；勾缝工艺。

2.1 墙壁工艺

包括出砖入石、夯土墙、砖雕工艺、蚝壳墙工艺。①出砖入石主要施工步骤是采用块石与不同规格的红砖片混筑墙体，石竖立，砖横置，上下间隔相砌，石块略退入墙面，称为“出砖入石”。②夯土墙工艺历史悠久，主要施工步骤是利用三合土以黄土（两份）、砂（三份）、大壳灰（一份）拌制，填入木制的“墙壁”，人工层层夯实，闽南俗称“舂墙”。③砖雕工艺主要利用闽南红砖进行雕刻或整片进行砌饰，主要包括：砌大壁，俗称“封砖壁”“斗子砌”，值得注意的是红砖内镇瓦砾、砂土；转角处则以砖叠砌，俗称“搭勾砌”，由五六层砖为一组，上下顺丁搭砌，由此保护、美化墙角。④蚝壳墙工艺施工是指采用蚝壳（牡蛎壳）砌筑民居外墙，砌筑时用灰泥浆粘结蚝壳，墙体四周一般有砌砖围护。有的蚝壳墙用铜丝穿过壳体，使之成为整体。

2.2 瓦作工艺施工

是指屋面铺装的统称。闽南地区古建筑普遍使用红瓦，红瓦包括筒瓦和板瓦，外观为橙红色，不施釉的居多。筒瓦，状如竹筒，在官署、官宅等规制较高的建筑中较为常见。闽南的板瓦早期尚有一定弧度，晚期变得较为直平，弧线平缓。瓦作的系列“红料”（红色建筑材料）还有勾头、滴水、望砖等。勾头，闽南称“花头”；滴水，闽南称“雨帘”“垂珠”。花头正面呈圆形，下缘也如滴水一样伸出圆舌形。望砖，约1cm 厚，闽南称“养仔瓦”“瓦养”。

2.3 屋脊工艺施工

注意是厅堂主要建筑的正脊，不能不分段，称“一条龙”。屋脊用红砖砌造成。在结构上，常见的正脊有两种，一种称“鼎盖脊”，断面呈工字形，束腰处通常会以各类复杂的装饰来点缀，如花砖、陶瓷等。此外，还有部分束腰则全然由花砖组成，花砖的颜色有红有绿，因此得名“花窗脊”。正脊两端线脚向外延伸并分叉，称燕尾脊、燕仔尾。庙宇、祠堂及大厝中多使用燕尾脊。在泉州地区，民居使用燕尾脊的现象十分普遍，所谓的“皇宫起”大厝，大多使用燕尾脊，称“双燕归脊”。

2.4 勾缝工艺

是指用砂浆将相邻两块砌筑块体材料之间的缝隙填塞饱满。施工步骤：

（1）准备表面清理工具：钢丝刷、毛刷、牙科工具、棉质洗耳球等。

5) K9～K10航段靠离泊0.5 h内风险相对较高，当事驾驶台人员控制船舶时应小心谨慎驾驶，降低航行风险。

操作：石与石的缝路、石与木的缝路工艺有所不同。

①清理缝隙内部垃圾：石类粗缝使用钢丝刷，木类细缝使用毛刷；

②再用毛刷、洗耳球、去离子水去除缝隙石材表面的尘土，尽量冲洗干净。

（2）将传统糖水灰浆注入缝隙内部

①确定注入口：通常按7cm 距离设置一个注入口，注入口位置尽量设置在裂缝比较宽、开口比较通畅的部位，贴上胶带，预留；

②安设低压灌浆工具：将配好的灰浆注入软管中，把灌浆器旋紧于底座上；

③灌浆：松开灌浆器弹簧，确认注入内部状态，如砂浆不足可补充再继续注入；

④等注入速度降低，确认已满不再进浆后，即注入完毕，可拆除灌浆器。

（3）填缝

近几十年来，我国城镇化建设进程加快，越来越多的现代住宅居民用上了环保、安全的天然气。面对泉州老城区居民迫切使用管道天然气需求，泉州地区各级政府十分重视，在保护古建筑的前提下，大力推进“老旧小区惠民改造工程”，落实解决古建筑群居民用气问题。因泉州地区古建筑年限长、覆盖点多、面广及建筑结构（厨卫结构）复杂特点，有别于现代住宅燃气管道伴随建筑同时设计、同时施工、同时投入使用的情况，泉州老城古建筑居民区管道天然气敷设遇到较多复杂、多样的问题，同时燃气公司依靠传统服务模式需要投入更多的人力、物力开展运营工作，企业面临日益高企的运营成本问题。如何实现古建筑居民区用气安全智能化、数据化是进行惠民改造工程必须彻底解决的问题，基于此背景，泉州地区在全国燃气行业率先提出古建筑居民区燃气警表自控技术，将现代化自控技术、智能警报技术、物联网智能远传技术等应用于居民用户安检抄表、隐患整改、缴费管理的过程中，有效保障安全，有利于企业减本增效，长远发展。

3 燃气警表自控技术在闽南古建筑智能化系统中的应用价值

警表自控技术是目前燃气行业防漏、防爆的主流可视化智能安全运营技术之一，主要设备有：物联网智能燃气表、蓝牙智能报警设备、智能自控切断阀（自闭阀）、附属管道部件等。

主要的优势有：（1）物联网智能燃气表是在现有智能燃气表的基础上，通过加入内置通讯模块达到远程燃气数据传输及管理的功能，包含燃气表及附属信息系统。用户可以通过移动APP 线上缴费，燃气公司可以监控表的工作状态，远程开关阀，既方便用户，也方便燃气公司管理。物联网智能燃气表可通过NB 无线网络平台，实现远程阀门控制、用气状况监控、数据分析及异常报警、安全切断等控制功能以及无线远传控制功能，结合手机APP、公众号、微信生活缴费实现远程充值功能的智能燃气表，遇到欠费情况足不出户就可通过手机缴费充值。

（2）物联网报警器采用无线蓝牙技术，无需额外设备支持，插电自动联网，在报警时可通过短信、微信提醒用户，并告知用户当前可燃气体浓度，用户可通过微信消除报警音，以便在外及时知晓家用燃气安全状况，如连接物联网智能燃气表，当发生燃气泄漏时可实现实时自动关阀功能，报警断气双保险。

（3）智能自控切断阀（自闭阀）主要利用供气压差感应，在没有外力情况下实现自动控制阀门截断天然气。

4 燃气警表自控技术在民用建筑智能化系统中的应用途径

4.1 燃气警表自控技术原理

燃气警表自控技术的产生与发展依托物联网、移动互联网、大数据、云计算等诸多新兴技术，其应用架构由物联网“云-管-端” 的架构衍生而来，同时结合燃气行业实际的应用需求，在各层做了相应的功能细化或系统分化。主要内容包括：燃气物联网表、智能报警系统、智能自控切断阀系统、蓝牙技术、云技术、计算机系统（燃气公司端、小区物业管理端）、手机终端APP 系统等。燃气警表自控技术工作原理是：通过居民建筑终端报警系统、物联网表实时收集供用气压力、浓度、温度、磁场力等信息，集成GPRS、NB-IoT 等传输模块接入到通信网络内，同时借助云平台或业务平台（燃气公司）的数据分析能力，实现即时关阀与应急响应，使管理更科学、更高效，同时大大降低了维护所需的人力资源成本。

4.2 燃气警表自控技术实施步骤

将燃气警表自控技术应用于古建筑智能化施工过程中，在施工前应该全面收集古建筑结构、墙体结构、建筑年限、墙体材料取样、业主后期建筑修复计划、供气设备、电气设备位置等信息资料，全面优化户内设计方案，务必提前与业主达成施工方案。一般将智能报警器安装在距离智能燃气表、灶具3～5m范围内，安装时注意此产品为室内型产品，切勿安装在室外，切勿与油烟机、灶具距离过近，一般要1.5m 以上距离，防止传感器失灵。物联网智能燃气表的安装部位应优先考虑高挂原则，应安装在管道的高点，以防冷凝液体进入表内，为后续维修、抄表、换表等工作开展提供便利。其次为避免环境对表的腐蚀，对于燃气表的安装环境也需省慎考量。最理想的安装位置不仅要有好的通风条件，且需避免受磁场干扰。除此之外，对温度的要求使得燃气表需远离热源或冷源，一旦温度变化过于剧烈也将对燃气表产生影响。最后，燃气表有几大禁止安装的位置，如卧室、浴室以及与火源较近之处均不能安装燃气表。按照《城镇燃气管理条例》，燃气灶与燃气管道的水平及垂直距离不小于30cm。在安装时应确保表壳顶部箭头与气体的流动方向一致。

智能自控切断阀（自闭阀）的安装位置是在低压燃气系统管道上，目的是在管道供气压力处于不正常的状态时能够以手动的方式开启装置系统，从而避免意外状况的发生。此外，为准确识别燃气的压力参数变化，燃气表安装后，管道末端连接胶管处还应具备失压关闭功能，借助永磁材料形成多极的永磁联动机构，一旦超出设定的安全值，阀门将自动关闭并将气源切断。在安装时，应注意须安装表后与灶前金属波纹管之间位置，智能自控切断系统安装并无特殊性，关注设备“横平竖直”“牢固可靠”原则。

4.3 燃气警表自控技术实施注意事项

安装师傅到达现场后，先确认客户信息，燃气公司后台操作人员根据师傅回传信息进行开户，开户信息包括创建主数据，物料号、表钢号、表底数要填写准确无误，以上数据确认没有问题之后进行无线联网、警表蓝牙联网、充值操作等操作。当后台操作确认充值完成后，安装师傅表端长按蓝色按钮3～5s，滴滴两声后出现“--SEnd--”后松手，出现succ 完成信息，上传至客户手机端、燃气公司平台。

智能警报系统安装完毕后，切勿在设备附近使用杀虫剂，芳香剂等有刺激性气味、高浓度物质，并定期（3 个月）对产品进行自检，确保产品的正常使用。当报警器探测器监测到燃气泄漏且达到报警浓度时，报警器会发出急促“嘀嘀”声，红色灯闪烁，报警持续 10 s 后，通过蓝牙技术、GPRS/CDMA 无线通信技术，一方面将报警信号传输表端唤醒阀门自动关闭，另一方面将报警信号同步传输客户手机端、小区物业管理端、燃气公司后台，实时应急响应与处置。当完成安装燃气物联智能表、智能自控切断阀系统及管道附属部件等设备后，严禁用明火检漏，应严格按照《城镇燃气管理条例》要求，使用燃气检测液、检测仪器全面做好管道严密性实验，实验合格后方能开阀供气点火。

5 结论

综上，警表自控技术研究与实施的核心成果是当户内环境（甲烷浓度、室内温度、烟气等）变化时，激发报警系统感知，继而启动物联设备多级联动，同时信息与监控管理平台、员工端、客户端、物业社区端实时交互，及时进行风险提示、预警、响应，实现古建筑群户内安全的本质化、数智化。在安全性方面：警表自控技术具备可视化警报响应、远程关阀的功能，实现客户、小区物业、燃气公司多方安全管理，及时有效将灾情消除在萌芽阶段。同时，燃气公司可通过表端传回的数据，对用户的用气状态进行数据分析，发展增值衍生业务，为 “阶梯气价”“顺价销售”“预付费”实现精准计量、提升民用户安全用气管理等提供了有力保障。在智能性方面：燃气警表自控技术实现了气量的自动日传输、月度自动计费、警报信息等，用户不再为报表数而烦恼，减轻了用户的负担。用户也可通过微信、支付宝自助缴费。对于古建筑群的老年人、不会使用智能手机等特殊用户，子女的支付宝开启燃气费代扣功能，物联网表欠费就会自动从子女的支付宝里扣费，不会有因欠费而关阀停气的情况发生。