浅谈未来消防设施发展变革的方向

作者简介：

张晓君（1982- ），女，汉族，山东潍坊人，本科，高级工程师，研究方向：建筑设计、工程消防。

摘要：本文针对传统消防系统的布设复杂、美观性不足等局限性问题，结合目前消防设施的研究现状，提出了消防设施的发展方向，即由传统向无线化、智能化、隐蔽化、功能综合化、美观化和艺术化的方向发展。设想在智慧消防和未来技术变革发展的基础上，通过采用先进的控制平台和探测、灭火设备，使整个消防系统从控制端到设备端都得到优化，建筑整体消防系统会更可靠、高效。同时，在保证消防安全水平的前提下，达到便捷、美观的效果。

关键词：变革；消防安全；消防系统；消防设施

引言

随着我国城市化水平的不断提高，智慧城市发展迅猛。在智慧城市建设和社会发展的条件下，智慧消防也快速发展，上海、湖北、山东等地相继出台了消防物联网系统相关标准规范。马鑫[1]借助物联网技术对消防数据进行监测，使火灾温度场等数据可视化，以便于开展疏散及救援工作。赫永恒、朱国庆等[2]基于三维GIS技术搭建消防物联网平台，借助消防大数据开展对消防作战计划的预测推演。相关学者也对智能消防装备开展了一系列研究，如D.Garrity，S.Yusuf、John-Olof等研究的救援人员穿戴装备可提高救援工作的效率，并提升救援人员自身安全性[3-4]。但我国目前消防智慧化建设与发展水平仍较低，消防设施和产品的设计一直停留在以功能为主的基本层面，同时消防设备用房面积过大，消防管线和消防探测终端密布，在消防设施美观化、艺术化等方面缺乏深入研究和创新。本文以现代建筑消防产品存在的潜在弊端为切入点，结合其发展的智慧化水平以及人们对于建筑美观的需求，指出消防设施的发展方向，意在引起业内对未来消防变革方向的关注与讨论。

一、消防设施无线化发展

传统消防设施布线量大，无疑增加了建筑工程量和施工难度，尤其在既有建筑改造利用过程中，为提升建筑消防安全水平，需要改造或增设消防系统时，系统的管线布置会给改造带来极大的难度且增加成本。同时，电气线路的老化和短路等因素也会增加建筑火灾风险。无线消防系统则可以改善上述传统消防系统存在的问题，目前已有部分消防设施利用无线通讯技术实现了信号传输和控制的无线化。

（一）无线烟感报警系统

在火情发生时，无线烟感通过感知火源燃烧产生的烟雾，以无线的方式把报警信号传送到监控平台，管理人员及时收到火警信号，进而立刻采取相应措施组织人员疏散。无线烟感报警系统与传统系统相比，无需考虑线路布置问题，减少因消防介入或改造使建筑施工成本及难度的提升，从而提高建筑的施工效率。例如武汉雷神山医院工程交付时间远远少于传统火灾报警系统的安装调试时间，在经过综合考虑后，决定在原有消防系统基础上新增一套无线烟感系统，补充病房区烟感定位，极大地缩短了工期，提高了施工效率[5]。

（二）无线消防炮控制系统

目前无线消防炮主要采用现场总线通信，具有成本低、近距离传输可靠、效率高、系统较为简单等优势。然而易受到实际线路长度以及建筑内部复杂环境等因素的限制，更适用于小型建筑和灭火条件较为理想的场所。而无线射频通信的信息传送可不受线路影响，在发生火灾时，可及时顺利地将火场信息传输到控制中心。国内学者利用433MHz无线射频通信技术解决了大范围内无线通信数据丢失和信号延迟等问题[6]，未来可将其广泛应用在消防改造建筑中。

二、消防设施智能化发展

当前我国消防设施设备智能化还未得到广泛普及，消防系统向智能化、网络化方向发展是必然趋势。消防的智能化和智慧化发展有利于替代传统被动的报警、接警、灭火救援和管理模式，实现网络化管理、自动化报警、智能化接警、无人化灭火，有效提升灭火救援的效率和消防安全水平。

（一）智能消防系统与智慧城市资源整合

“智能消防”整个系统底层逻辑可分为感知、网络和应用三个层面，基于消防物联网构建而成，如图1所示。城市智能消防系统的核心为城市消防控制中心，通过控制中心实现对各类设施应用层的实时监控，并与智慧城市实时通讯，实现与智慧城市中的“智能交通”“智能电力”“智能水务”“智能医疗”等模块的互联互通和协调合作，最大程度提高消防安全水平、减少火灾中的人、财、物损失。例如智能水务系统与智能消防系统协作，可在节约用水前提下保证消防用水量和消防水源的可靠性；智能交通系统与智能消防系统协作，可通过实时交通流量监测和预测实现消防救援路线优化至最短路径或最优路径，保障消防人员第一时间到达；智能电力系统与智能消防系统协作，可确保火灾条件下普通电力切断与消防供电保障；智能医疗系统与智能消防系统协作，使伤员第一时间得到救治。

（二）智能消防机器人

高危环境火灾通常对消防员的生命安全造成威胁，智能消防机器人的设计和研发对于提升灭火救援效果和保障救援人员安全具有重大意义。智能消防机器人可代替消防员进入能见度低甚至有毒、缺氧、高温易爆等高危场所，在火源位置研判、灭火救援等方面开展数据采集、处理和反馈。而救援人员则可以依据其在火場采集并反馈的内容，对火场情况开展精准高效地分析和决策。如基于STM32的智能消防机器人[7]，可识别道路环境，优化避障功能，准确找到火源并熄灭。

三、消防设施功能综合化发展

目前，建筑内的消防设施自成系统、独立设置，既占用空间又影响美观，同时由于使用率较低加之缺乏重视，消防设施完好率不理想。设想利用建筑内现有设施与消防设施融合设计，既节约建设成本又能够合理利用建筑空间，实现建筑美观化及资源的合理利用。随着消防技术的不断发展，在探测设备、应急照明以及防灭火设施等方面已存在消防设施与其他设施功能组合设计的应用场景，这些技术的应用能够为未来消防设施功能整合综合化发展提供思路。

（一）探测设备整合

随着图像识别技术与智能算法的发展，国内某科研单位研发了利用建筑内现有的视频监控平台搭载图像识别分析软件，在控制室内通过实时抓取视频监控系统中的日常监控视频就能准确识别火灾[8]。目前应用领域涵盖古建筑、烟草仓库、地铁隧道及大型公共建筑等场所，对于历史风貌建筑、古建筑以及高大空间等场所设置传统火灾报警系统有困难的建筑十分必要。未来基于现有视频监控平台的图像火灾探测系统发展的方向将是不断从拓展大数据预测的广度和深度出发，不断丰富基础数据和提升计算能力。从单一火灾风险预测，拓展到对多个指标的预测，涉及对多维度火灾发生风险和人民财产损失的综合研判。

（二）防火灭火设施整合

煤化工等企业因工艺通常采用水喷淋降尘，设想消防水喷淋或水喷雾等灭火系统可与工艺喷淋整合设置，既可以节约水资源，又能够减少管线和设施设备的布置。同样，日常运行需要水喷淋的场所均可考虑与消防设施整合设置。另外，目前大部分建筑已将消防水箱和生产生活水箱联合设置，当然这种方式必须采取消防用水不做他用的技术措施。此外，地下汽车库、交通隧道等场所排烟设施与通风系统的合用，也大大减少了建设成本。在未来，随着建筑行业美观化、智能化的发展，通过多功能整合设置来减少管线布置的需求将越来越明显。

四、消防设施美观化和艺术化发展

建筑内设置的传统消防设施繁杂，往往与建筑的整体装修风格匹配度差，大大削减了建筑的美观性。相关新产品、新材料以及设施微型化的发展，将打破传统消防设施理念，引入更具有观赏性的灭火和设计方法，为今后灭火设施的发展提供思路。

（一）新型灭火器

常规灭火器可以起到高效、快速扑救初期火灾的作用，但为满足其功能和灭火剂容量要求，灭火器的设计很难具备美观性，在某些特定场所配置普通灭火器便略显突兀。目前，韩国发明了一种简单易用的灭火产品——灭火器花瓶，如图2所示，該花瓶采用双层壁结构，中间独立空间可盛水插花，双层壁夹层内填充碳酸钾，是探索美观性与实用性相结合的典型消防产品之一。

该思路与目前消防设施醒目设置、通用与标准化的要求尚存在较大理念上的差异，其实现与普及有待整个社会传统观念变革以及具体技术、安全性的进一步完善。但随着社会科技的发展和思维方式的转变，在满足使用功能的前提下，相关灭火设施均有可能实现外观多样化和美观化，甚至逐渐成为建筑美的一部分，作为艺术品供人们观赏。

（二）新型灭火材料

西安某材料公司研发了一种灭火材料，该种灭火材料在遇环境温度达到材料分解温度时，释放包含N2、CO2以及其他可漂浮微粒在内的灭火剂，通过物理和化学手段及时快速地起到灭火作用，具备无需复杂布线、安装简洁、后期无需维护等优势。

德国某公司发明了一种可以快速灭火的新型消防材料，该种灭火材料主要以SiO2为主要成分，突破了传统灭火材料的局限性，在国外得到了广泛应用，如保护建筑、电力、储能设备以及锂电池运输等行业。该种材料在发生火灾时可自动脱落覆盖起火点，起到隔氧窒息的作用。利用该类新材料灭火，既减少了传统设备设施布线的复杂性，又不会造成大面积环境污染和经济损失。

（三）定制式消防设计理念

古建筑、历史风貌建筑通常缺少消防设施，该类建筑火灾事故时有发生。同时，大型美术馆、展览馆等现代博览建筑对建筑设计艺术性的需求也给消防设计的艺术性提出了更高要求。可以采用定制化消防设计理念结合性能化消防设计方式，综合研判和分析建筑的安全性，为有特殊需求的建筑提供定制化的消防服务，在不破坏建筑整体消防安全水平基础上，让消防设计更加灵活适用，满足建筑的美观性和艺术性需求。

结语

综上所述，笔者从建筑美学角度需求出发，结合目前智慧消防、火灾报警探测和灭火设备等消防设施发展现状，阐述了未来消防设施在新技术、新产品引领下的新发展方向。目前传统消防设施还停留在规模化、机械化状态，在兼顾隐蔽化、美观化方面表现欠佳。随着建筑智能化的发展，消防设施和消防产品必将迎来重大变革，如何让消防设施从外观单调、功能单一的专用设备逐步发展为兼具智能化、无线化、艺术化的综合性设备是消防系统发展变革的一个重要方向。

参考文献

[1]马鑫，黄全义，刘全义，等.基于物联网的建筑火灾动态监测方法[J].清华大学学报（自然科学版），2012，52（11）：1584-1590.

[2]赫永恒，朱国庆，张国维.三维 GIS 智慧消防可视化平台设计与实现[J].消防科学与技术，2018，37（10）：1390-1393.

[3]NILSSON J O，GUPTA A K，HANDEL P. Foot-mounted Inertial Navigation Made Easy[C]. 2014–2014 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation，2014（10）： 24–29.

[4]SHADBAHR E，AMINNEJAD B，LORK A. Determining Post-fire Residual Compressive Strength of Reinforced Concrete Shear Walls Using the BAT Algorithm[J]. Structures， 2021，32（03）： 651–661.

[5]方坤，李小军，孙照付.智慧消防之无线烟感报警系统在雷神山医院的应用[J].智能建筑，2020（10）：78-80.

[6]杨启尧，葛泉波.物联网技术在智能无线消防系统中的应用[J].消防科学与技术，2014，33（05）：552-555.

[7]胡树坤，刘小虎.基于STM32的智能灭火机器人设计[J].新余学院学报，2017，22（05）.

[8]李国生.“火眼金睛”识别早期火灾[J].中国消防，2019（06）：65-67.