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未来智能控制技术在智慧消防系统上的发展与应用

发布时间:2019-02-19浏览次数:

【摘要】过去,消防设施无人管理和维护,瘫痪的比比皆是,值班人员存在脱岗和漏岗现像,单位责任人对设施的维保工作不重视,维保单位不及时维修或故意隐瞒存在的安全隐患,相关因素相叠加进而导致全国各地的火灾频发。多年前 “人防+技防”的城市消防远程监控系统[1]在全国遍地开花,经过多年的实践检验证明只是“治标不治本”。随着物联网技术的不断提升,升级版智慧消防系统、消防信息化维保管理系统和各大消防云平台等百花争鸣。升级版的众多系统平台仍然未达到“治本”的功效,针对消防安全问题的顽疾症结,我们应该通过智能控制技术去实现完全智能运行的消防设施系统+智能预警相结合的消防物联网综合管理系统。

【关键词】智慧消防、智能控制、消防信息化、消防物联网、消防远程监控系统

 
概述

    1.1智慧消防的过去

    城市消防远程监控系统,有人说城市消防远程监控系统代表不了智慧消防,但是城市消防远程监控系统是智慧消防的前身。2008年8月29日,全国有71个城市消防远程监控系统接入1.3万余家社会单位[2]。截止2016年,全国共有直辖市4个,地级市283个,每个地级市以上城市都建设有至少1个或多个城市消防远程监控中心。

    过去的城市消防监控中心主要是监控火灾自动报警系统的火警、故障等信息,而且只能做到接收报警信息后再电话回访联网单位的值班人员,确认是否真实火警,值班人员在繁忙的警情确认过程中还要接听监控中心的电话回访,当监控中心收到报警信息后就立即拨打值班员电话,其实值班员根本没有每次前往现场真实的确认,均立即回复是误报,或者收到经常误报的设备,熟到连设备编号都可以记住了,所谓的双重值班服务最后也就只剩下对话形式。监控中心每月会给联网单位和消防监管部门提供1份统计报告,报告过去一个月发生的火警误报和故障的数量。联网单位或消防监管部门为这样的服务支付监控服务费。实际的运行结果就是,监管部门和联网用户拿到“马后炮”的服务数据后,监管部门没有监督联网用户及时处理故障或隐患,联网用户因为要承担突然强加的监控服务费,与其相关的消防设施系统反而无钱维修和保养,单位本来就紧张的维保费用遭到挤压,长年累月继续瘫痪或带病运行,没有形成监控→监管→维修→保养→监控的良性循环。

 

   1.2智慧消防的现在

    打造城市消防远程监控系统“升级版”,综合利用RFID(射频识别)、无线传感、云计算、大数据等技术,依托有线、无线、移动互联网等现代通信手段,整合已有的各数据中心,扩大监控系统的联网用户数量,完善系统报警联动、设施巡检、单位管理、消防监督等功能。在传统监测火灾自动报警系统的运行状态及故障、报警信号基础上,利用图像模式识别技术对火光及燃烧烟雾进行图像分析报警;监测室内消火栓和自动喷淋系统水压、高位消防水箱和消防水池水位、消防供水管道阀门启闭状态、防火门开关状态,利用单位视频监控系统监控安全出口和疏散通道、消防控制室值班情况;接入电气火灾监控系统或装置,实时监测漏电电流、线缆温度等情况;研发手机APP系统,动态监控、立体呈现联网单位消防安全状态,全面提升社会单位消防安全管理水平和消防监督执法效能。[3]

    由于过去的消防远程监控系统只监控火灾自动报警系统,对其它消防系统的相关状态数据采集不够完善。因此,现在升级版消防物联网方案包含对自动喷水灭火系统和消火栓系统的压力、消防水池(水箱)的液位、电气火灾监控系统、水泵控制柜的状态信息和消防器材和设施的管理等。于是市场上出现了多种多样的消防物联网数据采集模块和传感器,如雨后春笋,还有维保检测等信息化管理平台也在全国各消防工程公司全面推广使用。

   另外,还有不断大力营销的独立式电气火灾监控系统和独立式感烟探测器。新成立的消防物联网公司都是从以上两个产品开始,结合水系统的数据采集,就成为了行业里技术厉害的消防物联网公司。越来越多的消防报警信息数据孤岛被形成,独立式电气火灾监控系统和独立式感烟探测器也不报警给建筑物原有的火灾自动报警系统。如住宅家里厨房发生火灾,业主、物业和监管部门虽然能通过手机接收到火警信息,但是物业的消防主机没有相关报警信息,该楼的声光和警铃也不会响起。

    2017年10月10日,《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》发布后,监管部门和各企、事业单位正在大力推广并主要为独立式智慧消防产品和信息化管理服务“买单”。当前的智慧消防还是在不断往原有消防系统上增加监视设备。现有的智慧消防相关产品仍然遵循以往只监不控的原则,而且信息流是独立的存在的,没有与建筑物原有消防系统进行数据交换,反而增加消防值班人员更多的设备(手机和电脑)、更多的软件应用和更多的处理流程。

    1.3智慧消防的未来

    从过去到现在,消防物联网的监控技术不断更新,手段也多种多样,平台应用也是各有千秋,但所有的工作都是在围绕对原有系统的电子产品或机械设备的工作状态及相关操作人员的“不信任”,甚至怀疑它们的“可靠性”。从而不断增加新样式的监控设备,或者所谓的物联网设备、传感器和数据采集终端等,仅仅采集越来越多的“垃圾马后炮”数据,以上所有的努力还不是真正的智慧消防。

    问题的根源就在于建筑物中原有的消防系统的运行状况是不是健康,是否满足规范要求,能否提供灭火时的正常运转。只监不控的智慧消防系统无法解决“治本”的问题,不然增加再多的监控设备都是徒劳,监控设备同样也会出现故障,出现问题甚至严重的还产生自燃。当原有系统出现问题时,不断增加更多的物联网新设备去监控,只会让消防系统变得越来越臃肿,维保成本越来越高,操作人员担负的操作任务和技能要求越来越多。

    未来我们需要的智慧消防系统应该是成本不高、改造不大,每栋建筑物都需要且能“治本”的既能监视原有消防系统状态又能智能控制各类消防设施的全流程无人操作全自动智能运行的“简易”系统。各个原有的消防系统在增加新的物联网监视设备后,相关数据和建筑物原有的系统形成数据交换,把原有机械控制或者需要人控制的设备通过智能设备进行控制,形成严谨的智能采集→智能分析→智能控制→智能判定→智能恢复→智能监视→智能采集的良性循环。

    未来各建筑物主体责任人可以随时获得大楼消防设施体检报告,对于自身安全指数心中有数;消防安全管理人员可以根据需要随时检测和启停相关消防设备,让消防设施处于敢用和能用的状态;消防值班人员操作趋于简单,关键时刻出手相救;维保单位可以精准维修,与业主之间实时结算;监管部门依法依规处理,处罚有据可查。

 

 
未来智慧消防系统的发展方向

    未来的智慧消防系统还是要回归安全问题的根本,既把建筑物中按照相关规范强制要求安装的消防系统用好和管好,让相应的消防系统随时处于战备状态,当火灾刚刚发生时,各个系统能拉得出,打得赢,将火灾消灭于萌芽阶段。在此基础上再增加物联网设备监视设备和控制设备,来完善和补充原有消防系统的不智能,改变对操作人员过度依赖的落后运行模式。达到智能监视、智能控制并且高于相关规范的要求,让各个消防设施系统做到平时自行体检,战时精准参战。未来智慧消防系统应该具备如下几项特征:

    1.智慧消防系统必须完善消防系统相关数据的采集,如各类报警信息、压力、液位、风速、光照强度、运行状态和开关状态等,能够实时输出建筑物消除设施的当前体检报告,一目了然的得知当前建筑物消防系统的运行情况,可按单一系统体检,也可一键全检。就像人去医院体检一样,通过验血、验尿和CT检查,即时获得当前值和参考值,无人工判断和评估修改数据的机会。

    2.智慧消防系统根据采集的数据来自动运行相关设备直至该系统恢复正常的监视状态,让每个系统能达到自平衡状态。同样也要保证各个消防灭火系统长期不间断的处于“战备”状态,对于不能通过自动运行恢复到正常状态的,必须立即发出警告信息,进而人工介入恢复。如风机、水泵和风阀等设备或机构的开关启停都由系统根据需要实时做出智能控制。

    3.智慧消防系统应该具备监控建筑物内各个消防系统的工作状态,并实时推送故障和隐患给相关人员与机构并及时处理。多次或长时间未得到处理恢复的隐患还应推送给消防监管部门做为监督和处罚的依据。如交警部门对交通违法行为做出处罚管理规定一样,有理有据,有法可依,公平公正。

    4.应该具备预警功能,根据各类数据的综合判定,提前发出预警,并让相关人员消除。如电气火灾预警、可燃气体预警和消防通道预警等。像台风预警处置方案一样,要么提前消除火灾隐患因素,要么提前转移人员和物资,确保在真的火灾发生时将损失降到最低。

 

 
智能控制技术在智慧消防系统的设计与应用

    由于消防行业的特殊性,到目前为止消防系统的功能和业务需求都是按照相关规范进行设计的,无法自由发挥和技术优先等原则来确定方案。不过相信随着消防改革的进一步深入,未来智能控制技术将在智慧消防系统的中得到全面应用。当前尽可能做到即满足规范要求,但是又要超越落后的标准规范,才能让消防系统真正的“智慧”起来。

    3.1火灾自动报警系统的智能控制技术的设计与应用

    正常工作状态下,不应将自动喷水灭火系统、防烟排烟系统和联动控制的防火卷帘等防火分隔设施设置在手动控制状态,其他消防设施及相关设备如设置在手动状态时,应有在火灾情况下迅速将手动控制转换为自动控制的可靠措施。[4]

    需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备,其联动触发信号应采用两个独立的报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合。[5]

    相关规范要求一些重要的设施应设置在“自动”状态,对其它消防设施没有强制“自动”,只要求在火灾时能迅速转换为“自动”状态,这就需要值班人员的操作和责任心。现实中绝大部分单位的火灾报警联动控制器也确实设置在“手动”状态,关键原因就是误报太多。由于光电感烟的探测技术的落后,各厂家也不断追求低成本的趋势,导致探测技术一直没有突破性进展,误报率居高不下,但规范要求只要两个独立的报警信号就能启动联动程序。

    那么,当前形势下是否可以通过在只有1个感烟探测器的探测区域内的最不利于烟雾到达的位置增设1个同样的烟感。仅当该探测区域(而非防火分区内)内两个烟感均报火警时才启动联动程序,对于有多个探测器的探测区域内任意两个感烟探测器报火警才启动联动程序,跨房间和探测区域的两个烟感报火警,只有报警主机显示火警,不再直接启动联动程序。误报不可怕,可怕的是误报引起联动后启动的声光和警铃会影响大家正常的生活和办公,只要确定是真实的火灾直接启动联动程序将会争取到更多疏散时间。

    当前光电感烟探测技术通过上面复杂的按探测区域设置联动程序后,仅仅增加极少的硬件成本,某些楼栋甚至低于1台用户信息传输装置[6]的价格,但是却能让各单位敢于把消防主机设置为真正的“自动”状态。当然未来还是需要不断从技术层面降低感烟探测器的误报率,在烟雾探测技术上提高准确率,只有降低误报率才有智能控制的精确判断。只有消防主机取消手动状态,减少人员的干预,其它消防系统才有机会实现智能控制,在火灾发生时也才有机会及时扑灭初起火灾。

    让消防主机真正智能起来,就应该取消其它无用的复杂按键和操作,对于值班人员操作的只有“误报”和“火警”键。即使没有值班人员在岗,消防主机也可以自动启动相关联动程序,当报警源消失应立即自行恢复到正常的监视状态。

    3.2自动喷水灭火系统和室内外消防给水系统的智能控制技术的设计与应用

    规范要求:联动控制方式,应由湿式报警阀压力开关的动作信号作为触发信号,直接控制启动喷淋消防泵,联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。[7]

    由于规范要求自动喷水灭火系统的联动控制不受消防联动控制器的手自动影响,导致很多用户怕压力开关误动作直接启泵后引起爆管,长期将水泵控制柜置于手动状态。那么,自动喷水灭火系统和室内外消防给水系统可以结合智能控制技术采用压力、液位传感器和阀门开关信号采集模块,同时增加防爆管自动启闭且流量可控的自动泄压管道,通过压力传感器可以感知管道各个区域的压力变化,当压力过低报警时监测稳压泵是否正常工作,压力是否能及时恢复,当压力继续变低,监测主泵是否正常启动,压力是否能及时恢复。即使压力开关误动作、放水测试和系统自检要求联动启动消防主泵,各压力传感器实时监测管道压力情况,当超压时联动开启泄压电磁阀进行泄压,通过控制泄压流量来实时调节压力大小。当真正发生火灾时,消防主泵启动后通过控制泄压流量即能保证管道有足够的水压使用,也能保证不爆管,让系统敢于将消防水系统完全置于“自动”状态,而且不致于爆管后,真正有需要用水的地方也可能无水可用的窘况。

    如果是消防测试或者自检,由智能控制系统自行启动的消防泵,则由智能控制系统自行决定启停状态和是否需要配合泄压。

    让用户平时敢于随时启动消防主泵用来检测其工作状况,而且可以长时间运行,即保证不爆管,也可以保证最不利点的水压,这样才能保证在火灾时,消防水泵能够真正的派上用场,并坚持到火灾扑灭。

    3.3防排烟系统智能控制技术的设计与应用

    在防排烟系统中,将排烟阀和送风阀改造为能电动开启和关闭的电动阀,并且在风口位置安装实时风速数据采集的传感器,实时风速可以判断风阀是否按联动关系准确开启,风速还可以用来判断排烟或者送风效果是否有利于火灾现场的需求,防止着火后由于其它楼层的排烟阀未关闭,导致着火层根本无法正常排烟,或排烟效果不理想。目前实际设计的排烟风机排风量仅支持1层的排烟阀开启,当多层开启后排烟口根本无风。送风机的送风量一般仅支持3层楼的送风阀同时开启,当开启4个以上时,最下面楼层根本无风可达。通过智能控制系统采集的着火层位置以及风口的风速智能开启和关闭相应的风阀,可有效提高着火层的排烟和送风效果。

    消防检测标准要求风机在280℃时能还继续工作30分钟以上,通过智能控制系统可以通过辅助加热装置,温度传感装置来准确高效实现测试,同时自动上传风机当前温度及风口数据,工作时长等信息。

    另外,智能控制技术在水喷雾灭火系统、细水雾灭火系统、泡沫灭火系统、干粉灭火系统、防排烟系统、消防应急照明和疏散指示系统、防火卷帘及防火门监控系统、消防通道监控系统、电气火灾监控系统、气体灭火监控系统、可燃气体探测、建筑灭火器和消防供配电等系统的设计与应用由于篇幅的关系就不再一一剖析。

    智能控制技术可以让各个独立的消防系统通过传感器这些眼睛来判断并独立智能运行,又可以通过智能控制平台实时联动启停,协调运作,以最快的速度监视到火灾,并扑灭初起火灾。

 

 

建筑物消防设施智能体检

(大楼CT)应用系统的规划

    当前,各建筑物消防设施申请验收前需要进行消防检测,每年还需要技术服务机构进行年度检测,检测过程采用仪器设备+人工判断的方式,最后形成检测结论。为了防止弄虚作假,各省总队又先后开发了技术服务机构管理平台,对从业人员和检测项目进行管理,人员定位、现场拍摄照片与视频等手段,人员证书与企业绑定等各类科技手段。

    建筑物消防设施智能体检系统采用物联网技术和智能控制技术相结合,在大楼验收前即完成安装,包括火灾自动报警系统的信息采集,水系统的压力、流量、液位和阀门状态数据的采集,风阀和风机的数据采集,通过智能控制技术,整个测试过程完全采用实战模式。

    通过烟雾释放机器人随机挑选易起火,难逃生的位置释放烟雾,从初起烟雾开始,直至浓烟滚滚。由用户信息传输装置采集火灾自动报警系统的报警时间,联动程序启动时间和启动结果,智能逃生机器人根据逃生路线往安全出口进行逃生,测试逃生通道的声光声响情况,应急照明灯的照度情况,防排烟系统的风阀开闭状态、风口风速与风机运行情况均实时采集。

    通过各个系统实时的运行,物联网传感器采集的数据,形成综合报告,按照相关规范要求判断每个环节的参数是否满足要求,报告在测试结束后立即打印输出,不需要任何人员参于,确保检测数据不被污染和更改。最终自动形成消防监管部门需要的消防检测报告,像医院对人进行体检一样,验血、验尿、核磁等检测过程,对建筑物进行单项系统检测或所有消防系统进行检测,报告实时导出。

    最终做到让建筑物的消防隐患和问题及时被发现和整改,给建筑物随时体检,做到平时体检,有“病”治“病”,没“病”安心。

   

 

城市消防安全智能预警

(建筑火灾指数预报)应用系统的规划

    当城市中各建筑物全面布置物联网监控系统和智能控制技术后,再结合相关预警数据,如建筑物以外的消防车道通畅预警、室外市政消防火栓压力预警、相邻建筑物的火灾预警、建筑物内部的电气火灾预警、可燃气体泄漏预警、消防通道安全出口堵塞预警、水系统欠压预警、易燃易爆物品的存放预警等,即可形成区域范围内的城市火灾预警指数,由区域再形成整个城市的消防安全指数。

    城市消防安全智能预警系统需要更多的预警技术,把单个建筑物消防设施的安全隐患指数与相邻建筑物之间的安全隐患指数相结合,综合相关范围消防设施的安全隐患指数,救援力量的布署指数,逐步形成完善的城市消防安全智能预警指数。预警指数同时反馈给相关部门和单位及相关的人员及时处理,将可能引起火灾的相关隐患及时消灭在萌芽阶段。

    通过区域消防安全智能预警指数结合城市低空飞行器探测技术,或者无人机探测技术等各类先进技术,最终形成有推广和应用价值的城市消防天气预报。

 

    结束语

    真正的未来智慧(智能)消防系统不再是对消防设施以及操作人员僵化的管理和监督,在技术上没有发挥空间,在人员岗位上没有自由,而是对消防设施的智能控制和对火灾隐患的提前预警,让他自行地运转起来,保证随时能够运转并恢复,真正实现24小时不间断的监控与灭火,最大限度减少人员的投入。对各类可能引起火灾的预警数据提前介入并消除,让真正的火灾灾害连露脸的机会都没有。希望此文对智慧消防的未来发展方向起到抛砖引玉的作用。

    最后,愿人间不再发生有人员伤亡和重大财产损失的火灾。

   参考文献

    [1]郭铁男,朱力平…高宏.城市消防远程监控系统技术规范[S],2007

    [2]郭铁男.在城市消防安全远程监控系统建设应用推进现场会上的讲话[R],2009

    [3]公安部消防局.关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见[R],2017

    [4]李淑惠,刘激扬…王宗存.GB25201建筑消防设施的维护管理,2010

    [5]丁宏军,张颖琮…傅俊豪.GB50116火灾自动报警系统设计规范[S],2013

    [6]王军,隋虎林…刘启明.城市消防远程监控系统第1部分:用户信息传输装置[S],2011

    [7]宋波,卢国建…姜宁.GB50084自动喷水灭火系统设计规范[S],2017

 

作者介绍:

    舒俊铁,深圳市中安安全检测有限公司,授权签字人

    舒俊铁,男,1985年10月,2008年毕业于湖南怀化学院电子信息科学与技术专业,本科。

    2009年,进入海湾工作,从事消防远程监控系统相关软硬件及平台的调试、建设和运营,专门分析研究消防主机的接口协议,拥有数十年经验积累。

    曾任新世纪消防培训学校控制室讲师,消防工程公司从事维保检测信息化管理平台开发,同时担任建筑消防设施系统检测项目经理。

    2018年,担任CMA电气消防检测实验室的授权签字人。一直从事消防相关基础工作,关注智慧消防的发展趋势及方向,对智慧消防未来有自己独到的见解。

本文原创作者舒俊铁,转载自慧聪消防网 http://info.fire.hc360.com/2019/01/1117311107069.shtml

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