物联网技术在高层建筑消防工作中的应用

刘晨

摘要：在城市建设发展中，加大高层建筑消防监督管理力度，能进一步降低火灾事故的发生概率，促进社会经济和谐稳定发展。物联网技术作为一种快速发展的新型技术，在建筑火情监测中的应用属于一项创新性研究成果，尤其是在城市现代化建设发展中，面对要求越来越高的高层建筑防火设计监督要求，合理应用物联网技术，既能解决建筑内部的消防问题，又可以从基础上为居民提供优质的服务。因此，在了解高层建筑消防监督管理要求的基础上，根据近年来高层建筑消防工作面临的问题，探讨了如何利用物联网技术提高建筑消防监督管理水平，希望对相关工作有所启发。

关键词：物联网技术；高层建筑；消防监督；智慧消防系统；火灾识别

中图分类号：D035.36      文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）09-0052-03

高层建筑的消防安全工作不仅是保障社会稳定和民生质量的基础事业，也是当前政府部门和居民关注的焦点。随着社会经济和科学技术的不断发展，人们在追求经济效益的同时，根据需求设计出多种功能性建筑物。虽然相关政策规定加大了对项目施工的管控力度和技术标准，但是实际建设管理中依旧存在较多隐患，如果没有制定安全规范的控制措施，一旦在多种因素影响下出现火灾，那么大火可能会持续蔓延，威胁人们的生命安全，也无法控制经济损失。

物联网作为一种新兴技术手段，近年来从概念到技术方面都迅速发展，并逐渐引起社会各个层面的关注，将该技术应用到高层建筑消防检测设备中，与自动灭火设备平台有效连接，能远程智能控制火灾事故和紧急救援。此举有助于提升消防监督管理工作效率，有效控制项目工程建设的投资成本，尽可能避免消防事故中的人员伤亡和财产损失。

1 将物联网技术引入高层建筑消防工作的重要性

在设计规划高层建筑的消防监督系统时，必须充分考虑高层供水的重力干扰问题，保障消防水系统拥有充足的压力，向每个楼层的消防系统提供水源，而楼层消防系统都可以按照预期设定正常工作。同时，还要保障供水系统不会出现堵塞等问题，这样既可以预防消防水损害居民财产，又能预防大量消防水堆积阻碍人员的正常疏散[1]。通常情况下，高层建筑消防排水设计的管道直径和位置必须符合有关规定，以此确保其在出现火灾时可以正常使用水源。而应用物联网消防给水系统可以很好地提高消防给水系统的可靠性和灭火效能。

现如今，物联网技术已经在我国多个领域中得到了广泛运用，全面提升了相关领域的工作效率和整体质量，为我国社会经济建设创造了良好条件。物联网技术可以收集整理传感器交互系统的各项信息，运用智能技术处理分析各项信息，为高层建筑的消防监督检查工作提供有效依据。当前，最常见的检测系统就是温度传感系统，监督人员可以通过实时跟踪和监督管理各类设备来获取信息，并提出处理决策，这样有助于降低相关人员的工作强度，提升高层建筑消防监督检查的效率[2]。

2 目前高层建筑消防工作面临的问题

高层建筑具有土地利用率较高的特征，能满足城市居民的住房需求，但作为目前城市建设发展关注的焦点，高层建筑的消防安全风险越发显著。在2022年，全国多地高层建筑小区都出现了火灾隐患，不仅导致大量居民个人财产和公共财产损失惨重，还造成了人员伤亡。高层建筑火灾扑救难度较高、经济损失严重、极容易造成人员伤亡，因此被看作是世界性消防难题。在近几年技术革新探讨中，行业专家基于高层建筑火灾防控工作提出了以固为主、固移结合的作战原则，制定了不同场景下的灭火救援预案，逐渐强化了消防工作人员和居民的建筑防火意识。但目前已有的灭火救援准备工作和作战措施，依旧无法有效解决这一世界性难题。高层建筑消防工作面临的具体问题体现在以下几点：

第一，人员疏散难度较高。高层建筑的使用面积大，内部设施功能多样，平时通常有大量人员聚集。根据建筑消防监督工作累积的经验可知，在扑救高层建筑火灾时，必须考虑人群的疏散和救助问题，这也是保障火灾应急救援效率和质量的关键。而高层建筑因内部空间复杂、楼层高、人员多等特点，疏散难度较高。

第二，火灾情况较为复杂。为了满足功能多样性的基本要求，通常高层建筑的每个分区都具有不同的装修装饰风格，其中包含大量可燃物品，火灾荷载密度可以达到45～60kg/m2之间，如果发生火灾事故，平时又没有制定有效的防护和应急措施，那么在短时间内就可能形成大面积火灾，复杂多变的火势严重影响灭火救援工作的开展。

第三，灭火药剂补给较难。在高层建筑消防救援中，是否可以及时且不间断地向现场输送灭火药剂，充分满足灭火所需的流量和压力，直接影响着实际的火灾处理效率和质量[3]。高层建筑的高度较高，灭火药剂补给较为困难，这也是灭火救援工作中面临的一大难题。

第四，容易产生灾难事件。分析近几年高层建筑火灾案例可知，如果初期火灾没有得到有效控制，那么火势会持续蔓延和扩大，最终形成灾难性的安全事故[4]，带来巨大的经济损失甚至人员伤亡。

3 如何在高层建筑消防工作中应用物联网技术

3.1  预警系统

为了进一步降低高层建筑消防风险，最有效的方式就是对火灾隐患进行预警分析。利用物联网技术的感烟探头和感温探头，对建筑内部的火灾情况进行实时监管，而后向管理人员提供高层建筑物内部环境的相关信息，充分展现物联网技术在消防监督管理中的应用价值[5]。假设出现了火灾隐患，那么管理人员可以根据探头反馈的数据尽快制定解决方案。因此，国内外学者对高层建筑的火灾报警探测进行了多项研究，本文利用量子粒子群算法优化BP神经网络，对高层建筑火灾进行自动报警研究。

首先，数据预处理。要歸一化处理传感器收集的数据信息，预防信息数值过大而影响最小数值信息的表现结果，以此提升预测的精确度。

其次，确定神经网络结构。根据问题描述，确定神经网络的输入和输出、隐含层节点数量、激励函数等基本参数，以此明确神经网络结构。

再次，优化权值和阈值。利用量子粒子群算法优化神经网络的权重数值和阈值，将产生的初始权重数值和阈值看作是QPSO算法的输入内容，通过粒子寻优确定最优的权重数值和阈值，由此输出给BP神经网络。

最后，神经网络预测。BP神经网络利用QPSO获取的最优个体对网络初始权值和阈值进行赋值处理，利用网络训练输出火警的预测数值[6]。

假设BP神经网络隐含层的节点是i，计算输入变量neti和输出变量yi，具体如下所示：

假设BP神经网络输出层的节点是k，那么相应的输入变量netk和输出变量ok如下所示：

计算分析输出成节点的误差，也就是实际数值和预测数值之间的差距，具体公式如下所示：

评估输出误差来更新隐含层和输出层的权重数值和阈值，具体公式如下所示：

在上述公式中，E代表总体误差，；φ（x）代表隐含层的激励函数，ψ（x）代表输出层的激励函数，θi代表隐含层第k个节点的阈值，ak代表输出层第k个节点的阈值。

3.2  完善技術

为了在高层建筑消防监督管理中合理应用物联网技术，充分展现各项技术理论的应用价值，必须注重完善技术应用模式。一方面，要创建分布式的感知拓扑结构，结合高层建筑监督管理的火灾现场情况，全面分析火灾现场的地形特征和环境特征，积极创建分布式结构感知网络系统，充分融合所有信息数据，如果出现安全故障可以自动化解决。另一方面，要运用自动化监测技术，在火灾现场救援设备运行过程中，全方位监管设备技术的应用状况，确保其可以按照预期要求稳定运行。比如，应用以物联网为核心的自动化监测技术，可以在救援设备上安装传感器部件，方便管理人员自动化监测分析设备工作状态，强化火灾现场的监管效果。

3.3  救援指挥

如何在火灾救援时保障现场指挥的科学性和有效性，是目前高层建筑消防监督管理工作探讨的主要问题之一。科学开展指挥调度既能减少现场救援时间，又能降低人民群众生命财产的损失。在这一背景下，科学运用物联网技术，预先设定消防救援指挥程序，整合处理各部门的数据信息，高效开展现场指挥调度工作，能进一步强化火灾救援的效果[7]。为了进一步提升物联网的应用效果，在消防车辆中安装射频识别设备，能将设备的实时信息传递给监管平台，方便调度中心按照设备信息进行有效指导指挥，在这一过程中，也可以将射频识别设备安装到其他区域，方便监督管理人员获取所在区域的数据信息，为规划线路提供有效依据。

3.4  火源监管

在高层建筑消防监督管理中，危险源的监管工作会直接影响火灾事故的预防效果。由于传统意义上的火源监管方式缺少规范性和科学性，主要是在建筑内部设备上安装定位监管系统，管理人员只能了解基本信息，无法快速发现内在的安全隐患，会直接影响高层建筑内部的消防监管效果。在这一背景下，合理运用物联网技术设定相应程序，及时掌握高层建筑的消防信息，全方位了解高层建筑内部的设备工作状态，及时发现潜藏的危险源头。此举既可以展现物联网技术的应用价值，又能减轻消防监督管理人员的工作压力[8]。通过动态化监管建筑内部设备的运行情况，及时发现潜在的危险源头，提出精细化的监督管理措施，借助物联网技术中的识别功能和管控功能，整合分析设备的数据变化，而后根据常见的异常状况提出有效的解决方案，从而降低安全事故的发生概率。

4 结语

综上所述，物联网技术作为新时代技术理论革新发展的代表，在高层建筑消防工作中应用，能进一步提升建筑消防的检查效率和工作质量，减轻相关人员的工作压力，充分展现现代智能理论的应用价值，帮助管理人员获取更多有价值的数据信息。因此，要在加强高层建筑消防监督管理和应用技术研究力度的同时，注重结合实践案例进行整合分析，积极协调管理人员完成消防安全风险调查工作，以此全面推广物联网技术理论。

参考文献：

[1]乔冬丽.物联网技术在高层建筑消防监督管理中的应用研究[J].中国科技纵横，2022（2）：126-128.

[2]崔彦超.物联网技术在高层建筑消防监督管理中的应用研究[J].警戒线，2021（49）：119-120.

[3]鞠洪杰.高层建筑消防监督管理中物联网技术运用分析[J].工程建设与设计，2022（16）：87-89.

[4]代前军.物联网技术在消防监督检查业务中的应用分析[J].中国科技纵横，2022（14）：57-59.

[5]郭俊锋，叶兢侃.BIM技术在建筑消防管理中的应用探索[J].建筑设计与研究，2022，3（2）.

[6]冯树涛.消防监督检查业务中物联网技术的应用[J].大科技，2020（16）：285.

[7]徐洋，闫涛.浅谈消防物联网技术体系[J].世界华商经济年鉴·城乡建设，2013（1）：191.

[8]贾雪.基于ZigBee技术的物联网技术在高层建筑火灾救援中的应用探讨[J].吉林建筑工程学院学报，2012，29（5）：47-49.

Application of Internet of Things technology in fire protection of high-rise buildings

Liu Chen

（Dalian Municipal Fire and Rescue Brigade， Liaoning Dalian 116000）

Abstract： In the development of urban construction， increasing fire supervision and management of high-rise buildings can further reduce the probability of fire accidents and promote the harmonious and stable development of the social economy. As a rapidly developing new technology， the application of Internet of Things technology to building fire monitoring is an innovative research achievement. Especially in the development of urban modernization， in the face of the increasingly demanding requirements for fire design supervision of high-rise buildings， the rational application of Internet of Things technology can not only solve the fire protection problems inside the building， but also provide residents with high-quality services on a basic basis. Therefore， on the basis of understanding the requirements of fire supervision and management of high-rise buildings， according to the problems faced by fire protection work of high-rise buildings in recent years， the paper discusses how to use the Internet of Things technology to improve the level of fire supervision and management of buildings， hoping to inspire related work.

Keywords： Internet of Things technology; high-rise building; fire supervision; intelligent fire protection system; fire identification