古建筑智能防火對(duì)策分析

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摘要：文章就古建筑開展研究，具體分析古建筑起火原因和防火措施，期望研究出智能防火的方法和對(duì)策。以古建筑的起火原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，已有的防火技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)消防滅火和網(wǎng)絡(luò)消防監(jiān)督協(xié)同作業(yè)的智能防火體系，協(xié)助消防救援機(jī)構(gòu)、文物保護(hù)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速報(bào)警，有效遏制火災(zāi)蔓延，更好地保護(hù)古建筑。

關(guān)鍵詞：中國(guó)古建筑；智能防火；對(duì)策

古建筑是中國(guó)文化歷史的典型代表，是華夏兒女的驕傲。其本身和內(nèi)部的遺跡是分析研究社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的直接材料，然而一旦古建筑特別是木制古建筑因火災(zāi)燒壞、破損時(shí)，其研究?jī)r(jià)值便會(huì)大大減少，進(jìn)而影響對(duì)社會(huì)歷史的研究和分析。古建筑火災(zāi)事件頻發(fā)最重要的原因是其本身的建筑特征和外界人為原因的混合影響。如今，社會(huì)文明在不斷進(jìn)步，古建筑的保護(hù)和修繕自然成為了非常重要的工作，目前現(xiàn)代化智能建筑得到迅速成長(zhǎng)和普及，這對(duì)于古建筑的維護(hù)和修繕來說具有非常重要的指導(dǎo)價(jià)值。我國(guó)對(duì)于古建筑智能防火保護(hù)的研究已經(jīng)屢見不鮮，比如薛奕在獨(dú)樂寺防火保護(hù)策略中表明，在安裝火災(zāi)智能檢測(cè)設(shè)備時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適當(dāng)增加復(fù)合檢測(cè)設(shè)備與點(diǎn)狀探測(cè)設(shè)備的數(shù)目，建筑內(nèi)在鋼架網(wǎng)上還要安置中壓的單流體細(xì)水霧裝置的水管路線，安置自動(dòng)噴水滅火設(shè)備；翁文國(guó)、范維澄等通過數(shù)值模擬計(jì)算、模擬實(shí)驗(yàn)等來計(jì)算古建筑中火災(zāi)蔓延和煙霧傳播情況，這些對(duì)古建筑的救火、撲火等工作的開展都很有幫助；李曉剛在消防中加入物聯(lián)網(wǎng)觀念，研究了借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采取無線監(jiān)控與反向監(jiān)督的方法來強(qiáng)化古建筑智能防火保護(hù)意識(shí)的重要性；李昕宇在古建筑保護(hù)中加入人工智能元素，強(qiáng)化了在“互聯(lián)網(wǎng)+”這個(gè)信息化時(shí)代中，利用高新科技逐步提升消防安全制度的實(shí)踐能力。我國(guó)當(dāng)下在古建筑智能防火安全方面已經(jīng)小有成就，但智能防火方法比較單一，且其內(nèi)容僅是防火、防災(zāi)過程中的一個(gè)小片段，運(yùn)用先進(jìn)科技整體提高古建筑火災(zāi)預(yù)防的研究也很是局限。在古建筑內(nèi)建造一個(gè)安全的智能防火體系，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)能快速行動(dòng)、迅速滅火便成了一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。

1古建筑火災(zāi)案例研究

2017年，四川省綿竹市的九龍寺正殿因電弧焊接過程中工作人員失誤造成火災(zāi)，當(dāng)天風(fēng)勢(shì)很大，且建筑物密集，大殿火災(zāi)發(fā)生后迅速蔓延到了周邊的靈官樓，火勢(shì)迅猛、營(yíng)救不及時(shí)，致使兩殿一塔被燒毀，火勢(shì)蔓延到800多平方米。靈官樓是在崇禎時(shí)代建造完成的，曾經(jīng)在汶川地震中受到損壞，之后進(jìn)行修復(fù)重建，使得整個(gè)樓高達(dá)16層，它采用的是傳統(tǒng)的全榫卯結(jié)構(gòu)，這次火災(zāi)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。2018年，拉薩大昭寺敬奉著釋迦牟尼像的大殿二樓右側(cè)透風(fēng)室失火，火勢(shì)迅猛、濃煙滾滾，火災(zāi)蔓延至50多平方米，造成本次火災(zāi)的原因是電氣線路老化出現(xiàn)短路造成的。2019年，山西省的平遙古鎮(zhèn)武廟失火，使得大殿主要古建筑被燒毀甚至倒塌。這次火災(zāi)原因是文物保護(hù)項(xiàng)目作業(yè)人員在作業(yè)過程中沒能按照規(guī)定施工，監(jiān)督管理失利，除此之外，該地的有些市區(qū)和建筑線路安置混亂，消防管線、消防員分配和管理方面也有很多違規(guī)行為和未知的安全風(fēng)險(xiǎn)。最近十年，中國(guó)應(yīng)急管理部消防局處理了將近392起古建筑火災(zāi)事件。同時(shí)，根據(jù)國(guó)家相關(guān)單位處理古建筑火災(zāi)事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)處理了文物火災(zāi)事件150多起，其中，2017年有21起，2018年有14起，2019年有17起，2020年有12起。可以看出，隨著文物保護(hù)項(xiàng)目的持續(xù)深入與古建筑智能消防方法的持續(xù)優(yōu)化，古建筑火災(zāi)事件數(shù)量逐漸變少，但從巨大的經(jīng)濟(jì)損失中還可以看出古建筑保護(hù)工作的狀況還有待提升，強(qiáng)化古建筑消防安全意識(shí)工作依舊十分緊迫和重要[2]。

2古建筑起火原因和特點(diǎn)

2.1火勢(shì)迅猛難以預(yù)防，耐火性能差

本國(guó)古建筑主要是用木質(zhì)原料來修建并以木結(jié)構(gòu)的樣式展現(xiàn)的，因而耐火性能差。其修建的主要木材是松、衫、柏，常年風(fēng)吹日曬，木質(zhì)材料會(huì)越來越松散、干燥且逐漸產(chǎn)生裂紋，之后又因?yàn)樾蘅樞枰谄浔砻鎳娡苛撕芏嘤推幔@無疑加劇了火災(zāi)來臨時(shí)的火勢(shì)。由立柱和橫梁組成的結(jié)構(gòu)使得木材十分通風(fēng)，但屋頂結(jié)構(gòu)緊密，失火時(shí)火勢(shì)蔓延迅速，熱量和濃煙無法快速消散從而造成古建筑的驟然坍塌[3]。

2.2位置不好，建筑密集

古建筑常常因政治立場(chǎng)、地域、社會(huì)文化需要坐落于巍峨聳立的群山之中或幽深的峽谷之間，例如五臺(tái)山佛教寺廟，這些地方大都道路曲折且狹窄異常，一旦出現(xiàn)失火情況，消防車和工作人員都很難快速抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，而且僧侶大都不懂如何滅火，加之建筑附近幾乎沒有專業(yè)滅火設(shè)備，甚至沒有太多的消防水源，都導(dǎo)致失火的時(shí)候不能及時(shí)開展滅火救援工作，耽誤救援，最終燒毀無數(shù)的文物古跡。此外，古建筑大部分都以群組的建筑方式構(gòu)建，院落與過道間特別的構(gòu)建方法迫使不同建筑間緊密相連，間距很小，安全空間狹窄，沒有防火分隔與消防通道，如若發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)牽連很多周邊建筑，使得火勢(shì)蔓延更快。

2.3分工、管理不科學(xué)

近些年，人為用電用火失誤導(dǎo)致古建筑失火已經(jīng)成為最重要的緣由。人為原因還可以細(xì)分為以下幾部分：用火不慎、用電不慎、人為縱火、生產(chǎn)違規(guī)操作，其中用火不慎又分為生活、宗教用火不慎。2.3.1生活用火不慎因生活大意用火而造成火災(zāi)的原因有：明火做飯、爐子取暖、使用蚊香不當(dāng)、亂扔煙蒂等。2016年3月，南岳廟在短短一個(gè)月內(nèi)接連出現(xiàn)兩次火災(zāi)，寺廟工作人員的火災(zāi)防護(hù)意識(shí)不強(qiáng)、滅火能力不足、管理不合理，起火原因是：燒香和違規(guī)使用大功率電器。2.3.2宗教用火不慎因宗教用火不慎造成火災(zāi)的原因有：很多信徒明火燃燒香紙，信徒帶有易燃易爆物品，蠟燭火苗引燃桌子上的物品等。2017年，全國(guó)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)的法輪寺東殿出現(xiàn)火災(zāi)事故，造成50m2東配殿被完全燒毀，起火原因是工作人員熄滅的油燈燈芯再次燃燒引發(fā)了附近的易燃物。2.3.3電氣線路故障因不正確使用電氣造成火災(zāi)的原因有：違規(guī)私拉亂搭電線、線路長(zhǎng)久使用逐漸老化、違規(guī)安裝電氣設(shè)施，工作職員違規(guī)用高耗熱的電器燒水，致使短路，使用發(fā)熱極快的燈泡且將其安裝在易燃物周邊，可燃物之間通過熱傳遞誘發(fā)火災(zāi)等。2015年，巍山縣省級(jí)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)拱辰樓出現(xiàn)火災(zāi)事故，其建筑臺(tái)上的木質(zhì)建筑幾乎被銷毀，過火范圍達(dá)到了765.62m2，發(fā)生火災(zāi)的原因是電氣線路的短路。2.3.4人為縱火故意縱火包括危險(xiǎn)人員、精神問題病人縱火、未成年玩火等。1980年，法雨寺清華洞因火災(zāi)燒毀了6棟樓臺(tái)，受損范圍多達(dá)400m2，發(fā)生火災(zāi)的原因是孩子玩火。2.3.5違規(guī)作業(yè)因工作中違規(guī)操作造成火災(zāi)事故的原因有：動(dòng)工場(chǎng)所缺乏管理、使用明火作業(yè)、易燃物堆放不合理、作業(yè)職員隨便抽煙等。

2.4自然災(zāi)害、無法避免且難以預(yù)防

古建筑本身都比較高峻或建筑地勢(shì)險(xiǎn)峻，使得其容易遭受雷電攻擊誘發(fā)火災(zāi)。在我國(guó)古建筑因雷電引發(fā)的火災(zāi)事件的案例也是屢見不鮮，如故宮就曾經(jīng)因雷電襲擊引發(fā)數(shù)十次火災(zāi)事故。因?yàn)槔纂娨l(fā)火災(zāi)的情況常有發(fā)生，所以古人早在屋頂安置鴟吻，然后將鐵鏈連接到地面上用來導(dǎo)電。現(xiàn)如今社會(huì)對(duì)于雷電這種非人為災(zāi)患也想到了很多比較有效的預(yù)防方法，比如分散電流、平均電壓等，從多方面多角度減少非人為災(zāi)患給古建筑帶來的損失。

3古建筑智能防火方法

古建筑常常因?yàn)槠渥陨愍?dú)特的建筑特點(diǎn)使得耐火性弱、易擴(kuò)散、易遭雷電襲擊等情況，且在之后也難以預(yù)防人為因素，而人為用電用火不小心又是古建筑遭遇火災(zāi)的重要原因。基于古建筑本身的缺陷，如何控制好人為因素導(dǎo)致的高頻火災(zāi)事故，從而減少火災(zāi)事故發(fā)生的頻率就變得非常重要。目前，將消防安全與人工智能這種高新科技相結(jié)合提出更安全的防火系統(tǒng)已經(jīng)逐漸得到認(rèn)可。二者的結(jié)合，使得消防設(shè)備在復(fù)雜的古建筑內(nèi)部也可以游刃有余，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、迅速做出反應(yīng)，最大程度減少古建筑火災(zāi)的發(fā)生頻率。

3.1合理使用火災(zāi)等級(jí)評(píng)估體系

合理使用火災(zāi)等級(jí)評(píng)估體系中的精準(zhǔn)定量研究方法，工作職員可以利用計(jì)算機(jī)來模仿火災(zāi)情況，構(gòu)建古建筑火災(zāi)模型，利用非穩(wěn)態(tài)方法模擬火災(zāi)來臨時(shí)的煙霧傳播、氣溫變化、火勢(shì)蔓延、工作人員疏散等狀況。對(duì)于風(fēng)格不一樣的古建筑，要根據(jù)古建筑自身的特性選擇合適的離散和數(shù)值方法，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)把控古建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)的狀況。實(shí)際作業(yè)中使用比較多的方法包括限差分方法、有限元方法、有限體積方法；使用比較多的定量分析方法包括建筑火災(zāi)安全工程方法、火災(zāi)等級(jí)與成本估計(jì)模型、模糊數(shù)學(xué)估計(jì)法等。其中，對(duì)于古建筑的研究主要使用模糊數(shù)學(xué)估計(jì)方法。同樣的，構(gòu)建包括古建筑保護(hù)設(shè)備、消防路線的建筑結(jié)構(gòu)模型，然后，利用火災(zāi)模型和結(jié)構(gòu)模型一起計(jì)算古建筑的火災(zāi)等級(jí)，加之模糊評(píng)級(jí)方法，最后借助等級(jí)細(xì)分和標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)計(jì)火災(zāi)安全監(jiān)督表，對(duì)古建筑發(fā)生火災(zāi)的概率和危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，從不同方面、不同角度綜合考察確定被測(cè)古建筑的消防方案。并將整個(gè)過程記入檔案，上傳給相關(guān)部門，消防部門依據(jù)研究數(shù)據(jù)對(duì)其轄區(qū)內(nèi)的古建筑分等級(jí)、評(píng)估安全性然后采取合適的改進(jìn)方法，盡量做到防患于未然。

3.2完善火災(zāi)智能檢測(cè)體系

古建筑通常都是木質(zhì)材料并且利用榫卯結(jié)構(gòu)來構(gòu)建的，空間高且寬闊、復(fù)雜，安置消防電纜的時(shí)候比較麻煩，而且容易破壞古建筑的美觀，因此可以利用無線傳感智能火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警體系，在其附近安置不同數(shù)量的無線通信站點(diǎn)。根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，站點(diǎn)內(nèi)部要安裝相應(yīng)型號(hào)的傳感器檢測(cè)敏感的參數(shù)信息，例如在大殿內(nèi)安裝測(cè)量紅外信息的傳感器，在藏書閣安裝丈量光強(qiáng)信息的傳感器等。站點(diǎn)群組借助智能組織的方法形成無線通信網(wǎng)絡(luò)，把檢測(cè)范圍內(nèi)的檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送到sink站點(diǎn)，加之互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星的幫助把檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控處理中心。在已經(jīng)安置了有線火災(zāi)報(bào)警體系的古建筑里，也可以在其中發(fā)揮輔助作用。無線傳感器智能體系利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)可以多角度匯集古建筑內(nèi)的氣溫、煙霧、光強(qiáng)等具體信息，檢測(cè)火災(zāi)情況，從而貫徹落實(shí)智能連接全盤覆蓋和報(bào)警情況迅速傳送的方針。

3.3構(gòu)建消防安全監(jiān)督體系

在眾多造成火災(zāi)事件頻發(fā)的緣由中，工作人員缺乏消防意識(shí)是主要的原因之一。針對(duì)這種情況，可在古建筑中構(gòu)建消防監(jiān)督體系，保證消防部門和相關(guān)部門能遠(yuǎn)距離觀察并排除可能的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以對(duì)消防人員的工作進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)并進(jìn)行改正。消防設(shè)施在建筑救火中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器搭建監(jiān)督體系為消防設(shè)施正常使用提供了基礎(chǔ)。在古建筑中借助物聯(lián)網(wǎng)可將消防設(shè)施的使用情況傳輸?shù)绞謾C(jī)端的App，隨時(shí)監(jiān)督火災(zāi)智能報(bào)警體系中的數(shù)據(jù)與運(yùn)行情況、室內(nèi)外消火栓水壓情況等，從而設(shè)定消防水池的檢測(cè)水位高度，來確保火災(zāi)來臨時(shí)有充足的水源。此外，監(jiān)控電氣系統(tǒng)用電情況和承載能力，當(dāng)出現(xiàn)電氣事故或存在安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，監(jiān)控發(fā)出警告提示，工作人員便可通過手機(jī)查看并及時(shí)前往檢查更新設(shè)備，規(guī)避電氣火災(zāi)的發(fā)生。

3.4組織快速響應(yīng)救火團(tuán)隊(duì)

構(gòu)建統(tǒng)一調(diào)整系統(tǒng)。當(dāng)古建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，依據(jù)火災(zāi)等級(jí)評(píng)估應(yīng)急方案快速調(diào)整救火團(tuán)隊(duì)前往現(xiàn)場(chǎng)，消防部門利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備調(diào)用古建筑結(jié)構(gòu)模型和火災(zāi)模型，及時(shí)了解火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)情況。消防人員可以事先了解古建筑的火災(zāi)情況與附近環(huán)境，為更有效的滅火做準(zhǔn)備。在滅火過程中如情況復(fù)雜，就要及時(shí)構(gòu)建線上線下同步作業(yè)平臺(tái)，收集多部門的意見，及時(shí)制定出最有效的滅火方法。若古建筑地處偏遠(yuǎn)地方，就要強(qiáng)化管理人員與工作人員的應(yīng)急培育，在周邊搭建小型消防站，并鼓勵(lì)支持附近百姓搭建民間消防救援隊(duì)，做到發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能迅速前往施救，減少經(jīng)濟(jì)損失。3.5完善自動(dòng)滅火設(shè)備當(dāng)下我國(guó)最常用的智能滅火設(shè)備包括氣體滅火、自動(dòng)噴水滅火和細(xì)水霧滅火三種。前兩種由于古建筑自身密閉性不好，有些地方消防水源不足、設(shè)備噴射所產(chǎn)生的氣體與水滴容易損壞文物而不適合用于古建筑滅火，因此常用智能滅火設(shè)備就只有細(xì)水霧設(shè)備了。對(duì)于智能滅火設(shè)施，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備使用信息進(jìn)行收集，查看其壓力和水源狀況，盡量做到隨時(shí)檢查更新，以確保火災(zāi)來臨時(shí)能正常運(yùn)行。

3.6強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)消防安全宣傳工作

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們收到信息的途徑越來越多，接收信息的進(jìn)度也越來越快。因而，可以利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，加大宣傳力度、強(qiáng)化消防安全意識(shí)，加強(qiáng)人們對(duì)古建筑消防安全的重視，增強(qiáng)人們緊急避險(xiǎn)技能，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)察覺古建筑的安全風(fēng)險(xiǎn)，減少火災(zāi)事故發(fā)生頻率。例如，可以借助微信宣傳古建筑消防安全常識(shí)，或者微博小視頻的形式宣傳古建筑撲火技巧，充分利用各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)強(qiáng)化古建筑消防安全宣傳工作，讓人們更加了解古建筑消防工作內(nèi)容。

4結(jié)語

文章以古建筑為研究?jī)?nèi)容，通過大量數(shù)據(jù)分析、討論火災(zāi)的發(fā)生原因與特性，提出了適合于古建筑的火災(zāi)監(jiān)控管理系統(tǒng)和自動(dòng)滅火的智能防火方案，把線上的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)的等級(jí)評(píng)價(jià)，檢查、監(jiān)督方法與線下工作人員的管理和救援工作相配合，搭建古建筑智能化防火網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以減少古建筑火災(zāi)事件的發(fā)生頻率，從而減輕其帶來的經(jīng)濟(jì)損失。古建筑作為一個(gè)國(guó)家歷史文明發(fā)展與進(jìn)步的見證者，對(duì)社會(huì)歷史的研究工作有非常重要的研究?jī)r(jià)值，把它完整地傳承給下一代是我們應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。因而古建筑火災(zāi)的防護(hù)就成為了非常重要的工作，我們要時(shí)刻跟隨時(shí)代的發(fā)展腳步，學(xué)會(huì)運(yùn)用最新方法強(qiáng)化防火工作的可靠性，保證其能一直流傳下去。

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[3]高春,李理.古建筑消防規(guī)劃特性及防火對(duì)策淺析[J].中州建設(shè),2009(17):80.

作者：杜蘇奎 單位：無錫市梁溪區(qū)消防救援大隊(duì)