淺談應急疏散系統在大型商業綜合體中的設計與應用

李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】 大型商業綜合體消防應急疏散是當前消防工作中的一個難題，由于其自身特點和使用功能的復雜性，一旦發生火災事故，造成的人員傷亡和火災損失會遠遠嚴重于其他建筑。針對這類特殊建筑，文章首先分析了大型商業綜合體的火災危險性和安全疏散存在的主要問題，探討了物聯網技術在消防疏散領域的應用，提出采用智能消防應急疏散系統來解決大型商業綜合體疏散難題的防控措施。

【關鍵詞】 大型商業綜合體；智能消防；物聯網；應急疏散系統

引言

        大型商業綜合體是指已建成并投入使用且建筑面積不小于5萬m2的集購物、住宿、餐飲、娛樂、展覽、交通樞紐等兩種或兩種以上功能于一體的單體建筑和通過地下連片車庫、地下連片商業空間、下沉式廣場、連廊等方式連接的多棟商業建筑組合體。發生火災時，在安全疏散時間內有效地將人員引導疏散至安全區域，是目前大型商業綜合體防火工作的一項重要任務。

1.大型商業綜合體火災危險性

1.1消防意識差，管理跟不上

        大型商業綜合體內大量的移動運營商，難以統一管理，管理人員、經商人員缺乏消防安全和合作意識，且電氣設施多、用電量大，此建筑內相較一般建筑更容易發生火災。

1.2可燃物品多，火災荷載大

        大型商業綜合體內經營商品種類繁多，裝修復雜，絕大多數商品和材料都是木材、塑料、橡膠等高分子材料，屬于可燃、易燃物品，一旦發生火災，燃燒迅速，產生大量的濃煙，釋放出CO、HCNsSO2等高溫有毒、窒息性氣體,易造成人員傷亡。

2.大型商業綜合體安全疏散存在主要問題

2.1煙筒效應，火災蔓延快

        大型商業綜合體內發生火災時，受中庭、樓梯間等煙筒效應影響，火災蔓延速度較快，燃燒過程中會產生大量高溫、有毒煙霧，易導致建筑內疏散人員恐慌，影響人員的安全有序疏散。

2.2功能復雜，疏散距離長

        大型商業綜合體的建筑面積大，多種功能疊加，空間分區復雜，疏散交通路線長，發生火災時所需安全疏散時間長。建筑內不同人員認知能力、正確的決策能力、疏散行動能力和對火災燃燒的忍耐力都呈現出較強的隨機性和不確定性，增加了人員疏散難度。

3.物聯網技術

        顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網"，使用射頻識別技術（RFID）,紅外傳感器，全球定位系統，激光掃描儀，為了實現智能化識別，定位，跟蹤,監控和管理，每一個實體對象都以一個不重復的代碼連接到Internet,進行信息交換和通信。物聯網應用于智能消防系統,能夠實現三大特性[1]。

3.1多面感知

        建在不同的傳感器網絡中的無線傳感器節點，可把非電信息轉換成電信號,識別當前狀態，并向外傳輸。用于火災探測的傳感器技術有壓力、溫度、濕度、聲音、光傳感器等，能夠多方采集數據,發現火災，發送火災信息。

3.2可靠傳遞

        藍牙、GPRS、5G等通信技術的發展提供了保障。其中5G技術容量大,速度快，可以快速傳輸圖像、聲音等信息數據，為消防系統提供內容詳盡，效果直觀的信息支持。無線通信協議不同的模式的結合，使得信息可以在較大的地理區域網絡的無線LAN、藍牙、蜂窩信號、電視廣播、衛星通信中連接。

3.3智能作用

        云技術的發展與物聯網的規模相輔相成。網絡規模的火災報警系統數據變得臃腫的情況下，云計算可以在幾秒鐘內，處理數干萬甚至數十億的信息，實現對物體的智能控制和管理。

4.智能消防應急疏散系統

        消防應急安全疏散是指在火災煙霧、高溫等未達到危害人員生命狀態之前，將著火建筑中的所有人員通過專門的疏散設施和路線，安全撤離到安全區域。在出現人員傷亡的火災事故中，人員行為失常和安全疏散時間不足是導致重大人員傷亡事故的一個重要因素，如何在安全疏散時間內有效地將人員引導疏散至安全區域，有效減少人員傷亡,是當前大型商業綜合體消防安全的一項重中之重的任務。單一的火災應急安全疏散路線和疏散方式會因人為、環境變化或機械故障等原因造成疏散失敗。安全，準確，快速地逃生是智能消防疏散系統的基本功能。智能消防疏散系統結合物聯網技術，一旦發生火災，充分利用信息和通信手段，通過不同類型的疏散照明、指示標志、通訊器，引導人們避免高溫有毒煙霧，實施動態疏散路線規劃，適時調整應急疏散方案，確保所有人員做到安全有序快速的消防應急疏散。

4.1智能消防應急疏散因素層次

        利用現代通信技術，進行集中監控，實時監控應急疏散系統中安全出口、疏散樓梯、疏散通道、應急照明、疏散指示標志、應急廣播的狀態，并從建設和應用環境的實際結構出發，整合制定個性化的火災應急疏散預案，通過合理的疏散系統設計和規劃，有效降低火災對人員的危害，提高火災中人員的安全性[2]。在任何時間，保證任何地點的人員可以自由和安全疏散。智能消防應急疏散因素層次結構如圖1所示。

4.2智能消防應急疏散系統的構成及功能

        采用計算機、通信等技術將樓內的火災探測設備、消防應急燈、疏散指示標志、防火分隔設備、防煙排煙設備等全部接入統一的管理平臺。智能消防應急疏散系統分解為火災感知（信息采集）、火情處理（數據分析）、火災救助（逃生路線規劃和控制）、后臺管理、網絡網關五個子系統，主要組件為:主機,通訊路由器，智能消防應急照明和疏散標志燈[3]。智能消防應急疏散系統組成如圖2所示。

4.3火情探測與信息傳輸

        外圍傳感探測設備是以物聯網技術為基礎的火災自動報警系統獲取信息的主要來源，可以采集溫度、濕度、壓力、煙霧、火焰、有毒氣體等信息。在紅外（IR）或射頻（RF）頻帶，大量感測介質的可以選擇協議標準。在覆蓋區域內可以大量部署傳感器節點，每個傳感器節點都采用地址編碼或者電子產品編碼，進入網絡后，系統將為每個傳感器分配網絡地址。當火災發生時，對環境變化的場景狀態，各種傳感信息可以是溫度、濕度、壓力、聲音、光強度，這些信息數據轉換成電信號，編碼地址自動找到設備的網絡地址，并根據網絡地址傳輸信息，告知變更狀態。通過對單位區域內多個傳感器提供的數據資源綜合計算分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，使得系統采集到更加準確的現場信息。［4］

4.4信息處理與系統聯動

        當傳感器向控制器傳輸信息時，如果傳感器節點具有攝像機和其他多媒體設備，則場景圖像、音頻同步信息可以同步傳輸，可以通過計算的火情信息（模糊邏輯算法，人工神經網絡算法等）辨別確認，識別真假火災信息，或直接向消防控制臺提供詳盡、準確報警類型信息、系統狀態、故障信息和工作記錄。支撐消防控制和數據計算系統，可以存儲的同時，接收處理不同傳感器的火災報警信息，并可檢索報警點的自然信息，實現聲光報警，與消防指揮處進行數據通信，自動聯動控制安全出口、應急照明、疏散指示標志、防火分隔設備、防煙排煙設施等，尋呼提醒相關人員。

        傳感器節點眾多，可以系統采集現場的溫度、濕度、壓力、光強度、一氧化碳等氣體成分、煙霧濃度等，通過對火場范圍、火勢蔓延速度和方向、煙的成分和濃度、空氣中溫度的計算分析，借助GIS和GPS系統，直觀繪制出現場實際情況。SMS報警分析（集成到智能網關帶GSM/5G公司的無線模塊或外部SMS調制解調器）由火災感測信息和火災感知的數據的子系統進行短信和語音提示報警。火情報警處理算法系統和火勢分析處理算法系統會自動分析規劃逃生路線，通過智能引導系統引導人員逃生。

4.5智能消防應急疏散系統維護功能

        應急照明和疏散指示標志都有不重復的地址電子編碼，系統24h不間斷地對燈具進行巡檢，定期對蓄電池容量和充放電功能進行檢測，檢測其開路、短路、故障等狀況，解決傳統消防應急燈日常檢查維護難題[5]。

4.6消防聯動動態疏散功能

        利用頻閃、語音、連續光帶，動態調整疏散指引方向，一定程度上能夠減少火災時受災人員的心理恐慌，確保系統在火災發生時，能夠動態“安全引導"人員避幵危險區域，快速疏散。與傳統的“近引導"靜態單一方式比較，更能實現火災現場人員[6]。智能消防應急疏散系統結構如圖3所示。

        火災發生時，智能消防應急疏散系統主機通過標準串行端口，接收來自火災報警系統各傳感節點的聯動信息，確定火災危險區域的位置，通過計算分析，選擇相應疏散路線和應急預案，實時解析終端設備釆集的傳感節點信息，改變相關雙向可調標志燈和語音燈，調整應急照明燈的工作狀態，語音和頻閃動作增強煙雰的穿透力，實現大型商業綜合體人員的安全疏散[7]。

5.安科瑞消防應急照明和疏散指示系統產品選型

5.1系統簡介

        消防應急照明和疏散指示系統由控制器（主機）、集中電源（供電），分配電裝置（分機）和燈具（疏散指示燈、應急照明燈）等幾部分組成。該系統配合火災報警控制器的使用，在危急時刻，能夠快速針對風向、就近出口、火災的走勢、人群密度做出分析，給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急標志燈的指示方向以及應急照明燈，幫助建筑內的人群實時地選擇逃生路線，指引安全逃生方向，保障群眾的人身安全，為各商家擔心的安全問題解決了后顧之憂。

5.2系統結構

5.3系統功能

5.3.1系統運行主界面

        包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態欄，可以直觀的查看監控設備的運行狀態，并根據狀態欄的現實內容直接切換至故障具體位置。

 5.3.2 燈具配置界面

        可以查看所有燈具狀態與數量。

5.3.3信息界面

        可查看歷史操作、故障、事件信息、可按日期進行查詢。

5.3.4權限管理界面

        主要由應急啟動、應急停止與手動火警組成，應急啟動與停止用來測試設備應急功能是否正常，手動火警測試再具體著火點下系統的啟動情況。

5.4消防應急照明和疏散指示系統產品選型

5.4.1應急照明控制器選型

5.4.2應急照明集中電源

5.4.3（大型商場）A型集中電源集中控制燈具選型

6.結語

        智能消防應急疏散系統能夠有機地結合電氣火災報警系統和火災自動報警系統，更加的快速、準確地發現火災，提高火災報警的準確性，降低誤報率。智能消防應急疏散系統不僅解決了消防應急燈具的日常維護問題，并接收火災報警消防聯動信息，自動計算逃生路線，形成動態有效的疏散方案，消除火災發生時大型商業綜合體內疏散指示盲區，提高了疏散的安全系數。

參考文獻

［1］張勇，楊邦榮，蔣覺先.基于GSM/GIS的火災自動報警系統［J］.計算機工程,2006（2）：243-244.

［2］張翔.基于物聯網技術的火災自動報警系統研究［J］.防災科技學院學報，2011,13（1）：51-54.

［3］張毅華，陳森發.應急疏散路徑選擇元胞傳輸宏觀模型［J］.系統管理學報，2009（6）：676-680.

［4］孫慶峰，孟憲強.基于物聯網的應急疏散信息平臺構建研究［J］.情報科學,2011（4）:567-570.

［5］劉久康.物聯網技術在消防領域的應用探討［J］.**學院學報，2012⑵：20-22.

［6］閻衛東，陳寶智，鐘茂華.建筑物火災時人員疏散時間模型研究［J］.中國安全生產科學技術，2006（2）:19-23.

［7］庾志章.影響安全疏散若干因素的思考[J].廣西民族大學學報（自然科學版），2007（4）：8-10.

[8]**，崔鐵良.智能消防應急疏散系統在大型商業綜合體中的應用[J]

[9]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介

李明君，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，銷售工程師，主要負責應急照明和疏散指示系統的研發、應用。