【观点】中国古建筑智能防火对策探析

【观点】中国古建筑智能防火对策探析

　　山西特色文化,保护古建筑名言,古建保护软件古建筑是中国文化历史的典型代表，是华夏儿女的骄傲。其本身和内部的遗迹是分析研究社会发展与进步的直接材料，然而一旦古建筑特别是木制古建筑因火灾烧坏、破损时，其研究价值便会大大减少，进而影响对社会历史的研究和分析。

　　古建筑火灾事件频发最重要的原因是其本身的建筑特征和外界人为原因的混合影响。如今，社会文明在不断进步，古建筑的保护和修缮自然成为了非常重要的工作，目前现代化智能建筑得到迅速成长和普及，这对于古建筑的维护和修缮来说具有非常重要的指导价值。我国对于古建筑智能防火保护的研究已经屡见不鲜，比如薛奕在独乐寺防火保护策略中表明，在安装火灾智能检测设备时，要根据现场环境适当增加复合检测设备与点状探测设备的数目，建筑内在钢架网上还要安置中压的单流体细水雾装置的水管路线，安置自动喷水灭火设备；翁文国、范维澄等通过数值模拟计算、模拟实验等来计算古建筑中火灾蔓延和烟雾传播情况，这些对古建筑的救火、扑火等工作的开展都很有帮助；李晓刚在消防中加入物联网观念，研究了借助网络平台采取无线监控与反向监督的方法来强化古建筑智能防火保护意识的重要性；李昕宇在古建筑保护中加入人工智能元素，强化了在“互联网+”这个信息化时代中，利用高新科技逐步提升消防安全制度的实践能力。我国当下在古建筑智能防火安全方面已经小有成就，但智能防火方法比较单一，且其内容仅是防火、防灾过程中的一个小片段，运用先进科技整体提高古建筑火灾预防的研究也很是局限。在古建筑内建造一个安全的智能防火体系，当火灾发生时能快速行动、迅速灭火便成了一个重要的研究内容。

　　2017年，四川省绵竹市的九龙寺正殿因电弧焊接过程中工作人员失误造成火灾，当天风势很大，且建筑物密集，大殿火灾发生后迅速蔓延到了周边的灵官楼，火势迅猛、营救不及时，致使两殿一塔被烧毁，火势蔓延到800多平方米。灵官楼是在崇祯时代建造完成的，曾经在汶川地震中受到损坏，之后进行修复重建，使得整个楼高达16层，它采用的是传统的全榫卯结构，这次火灾造成了巨大的经济损失。

　　2018年，大昭寺敬奉着释迦牟尼像的大殿二楼右侧透风室失火，火势迅猛、浓烟滚滚，火灾蔓延至50多平方米，造成本次火灾的原因是电气线路老化出现短路造成的。

　　2019年，山西省的平遥古镇武庙失火，使得大殿主要古建筑被烧毁甚至倒塌。这次火灾原因是文物保护项目作业人员在作业过程中没能按照规定施工，监督管理失利，除此之外，该地的有些市区和建筑线路安置混乱，消防管线、消防员分配和管理方面也有很多违规行为和未知的安全风险。

　　最近十年，中国应急管理部消防局处理了将近392起古建筑火灾事件。同时，根据国家相关单位处理古建筑火灾事故的统计数据表明，我国处理了文物火灾事件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，随着文物保护项目的持续深入与古建筑智能消防方法的持续优化，古建筑火灾事件数量逐渐变少，但从巨大的经济损失中还可以看出古建筑保护工作的状况还有待提升，强化古建筑消防安全意识工作依旧十分紧迫和重要。

　　本国古建筑主要是用木质原料来修建并以木结构的样式展现的，因而耐火性能差。其修建的主要木材是松、衫、柏，常年风吹日晒，木质材料会越来越松散、干燥且逐渐产生裂纹，之后又因为修缮需要，在其表面喷涂了很多油漆，这无疑加剧了火灾来临时的火势。由立柱和横梁组成的结构使得木材十分通风，但屋顶结构紧密，失火时火势蔓延迅速，热量和浓烟无法快速消散从而造成古建筑的骤然坍塌。

　　古建筑常常因政治立场、地域、社会文化需要坐落于巍峨耸立的群山之中或幽深的峡谷之间，例如五台山佛教寺庙，这些地方大都道路曲折且狭窄异常，一旦出现失火情况，消防车和工作人员都很难快速抵达火灾现场，而且僧侣大都不懂如何灭火，加之建筑附近几乎没有专业灭火设备，甚至没有太多的消防水源，都导致失火的时候不能及时开展灭火救援工作，耽误救援，最终烧毁无数的文物古迹。此外，古建筑大部分都以群组的建筑方式构建，院落与过道间特别的构建方法迫使不同建筑间紧密相连，间距很小，安全空间狭窄，没有防火分隔与消防通道，如若发生火灾，将会牵连很多周边建筑，使得火势蔓延更快。

　　近些年，人为用电用火失误导致古建筑失火已经成为最重要的缘由。人为原因还可以细分为以下几部分：用火不慎、用电不慎、人为纵火、生产违规操作，其中用火不慎又分为生活、宗教用火不慎。

　　因生活大意用火而造成火灾的原因有：明火做饭、炉子取暖、使用蚊香不当、乱扔烟蒂等。

　　2016年3月，南岳庙在短短一个月内接连出现两次火灾，寺庙工作人员的火灾防护意识不强、灭火能力不足、管理不合理，起火原因是：烧香和违规使用大功率电器。

　　因宗教用火不慎造成火灾的原因有：很多信徒明火燃烧香纸，信徒带有易燃易爆物品，蜡烛火苗引燃桌子上的物品等。

　　2017年，全国文物保护机构的寺东殿出现火灾事故，造成50 m2东配殿被完全烧毁，起火原因是工作人员熄灭的油灯灯芯再次燃烧引发了附近的易燃物。

　　因不正确使用电气造成火灾的原因有：违规私拉乱搭电线、线路长久使用逐渐老化、违规安装电气设施，工作职员违规用高耗热的电器烧水，致使短路，使用发热极快的灯泡且将其安装在易燃物周边，可燃物之间通过热传递诱发火灾等。

　　2015年，巍山县省级文物保护机构拱辰楼出现火灾事故，其建筑台上的木质建筑几乎被销毁，过火范围达到了765.62 m2，发生火灾的原因是电气线 人为纵火

　　因工作中违规操作造成火灾事故的原因有：动工场所缺乏管理、使用明火作业、易燃物堆放不合理、作业职员随便抽烟等。

　　古建筑本身都比较高峻或建筑地势险峻，使得其容易遭受雷电攻击诱发火灾。在我国古建筑因雷电引发的火灾事件的案例也是屡见不鲜，如故宫就曾经因雷电袭击引发数十次火灾事故。因为雷电引发火灾的情况常有发生，所以古人早在屋顶安置鸱吻，然后将铁链连接到地面上用来导电。现如今社会对于雷电这种非人为灾患也想到了很多比较有效的预防方法，比如分散电流、平均电压等，从多方面多角度减少非人为灾患给古建筑带来的损失。

　　古建筑常常因为其自身独特的建筑特点使得耐火性弱、易扩散、易遭雷电袭击等情况，且在之后也难以预防人为因素，而人为用电用火不小心又是古建筑遭遇火灾的重要原因。基于古建筑本身的缺陷，如何控制好人为因素导致的高频火灾事故，从而减少火灾事故发生的频率就变得非常重要。

　　合理使用火灾等级评估体系中的精准定量研究方法，工作职员可以利用计算机来模仿火灾情况，构建古建筑火灾模型，利用非稳态方法模拟火灾来临时的烟雾传播、气温变化、火势蔓延、工作人员疏散等状况。对于风格不一样的古建筑，要根据古建筑自身的特性选择合适的离散和数值方法，从而实现精准把控古建筑发生火灾时的状况。实际作业中使用比较多的方法包括限差分方法、有限元方法、有限体积方法；使用比较多的定量分析方法包括建筑火灾安全工程方法、火灾等级与成本估计模型、模糊数学估计法等。其中，对于古建筑的研究主要使用模糊数学估计方法。同样的，构建包括古建筑保护设备、消防路线的建筑结构模型，然后，利用火灾模型和结构模型一起计算古建筑的火灾等级，加之模糊评级方法，最后借助等级细分和标准选择设计火灾安全监督表，对古建筑发生火灾的概率和危险程度进行评价，从不同方面、不同角度综合考察确定被测古建筑的消防方案。并将整个过程记入档案，上传给相关部门，消防部门依据研究数据对其辖区内的古建筑分等级、评估安全性然后采取合适的改进方法，尽量做到防患于未然。

　　古建筑通常都是木质材料并且利用榫卯结构来构建的，空间高且宽阔、复杂，安置消防电缆的时候比较麻烦，而且容易破坏古建筑的美观，因此可以利用无线传感智能火灾自动检测与报警体系，在其附近安置不同数量的无线通信站点。根据各自的结构特点，站点内部要安装相应型号的传感器检测敏感的参数信息，例如在大殿内安装测量红外信息的传感器，在藏书阁安装丈量光强信息的传感器等。站点群组借助智能组织的方法形成无线通信网络，把检测范围内的检测数据传送到sink站点，加之互联网和卫星的帮助把检测数据传送给监控处理中心。在已经安置了有线火灾报警体系的古建筑里，也可以在其中发挥辅助作用。

　　在众多造成火灾事件频发的缘由中，工作人员缺乏消防意识是主要的原因之一。针对这种情况，可在古建筑中构建消防监督体系，保证消防部门和相关部门能远距离观察并排除可能的安全风险，同时还可以对消防人员的工作进行管理，实时发现违规作业并进行改正。

　　消防设施在建筑救火中发挥着非常关键的作用，利用物联网传感器搭建监督体系为消防设施正常使用提供了基础。在古建筑中借助物联网可将消防设施的使用情况传输到手机端的App，随时监督火灾智能报警体系中的数据与运行情况、室内外消火栓水压情况等，从而设定消防水池的检测水位高度，来确保火灾来临时有充足的水源。此外，监控电气系统用电情况和承载能力，当出现电气事故或存在安全风险时，监控发出警告提示，工作人员便可通过手机查看并及时前往检查更新设备，规避电气火灾的发生。

　　构建统一调整系统。当古建筑发生火灾时，依据火灾等级评估应急方案快速调整救火团队前往现场，消防部门利用网络设备调用古建筑结构模型和火灾模型，及时了解火灾的现场情况。消防人员可以事先了解古建筑的火灾情况与附近环境，为更有效的灭火做准备。在灭火过程中如情况复杂，就要及时构建线上线下同步作业平台，收集多部门的意见，及时制定出最有效的灭火方法。若古建筑地处偏远地方，就要强化管理人员与工作人员的应急培育，在周边搭建小型消防站，并鼓励支持附近百姓搭建民间消防救援队，做到发生火灾时，能迅速前往施救，减少经济损失。

　　当下我国最常用的智能灭火设备包括气体灭火、自动喷水灭火和细水雾灭火三种。前两种由于古建筑自身密闭性不好，有些地方消防水源不足、设备喷射所产生的气体与水滴容易损坏文物而不适合用于古建筑灭火，因此常用智能灭火设备就只有细水雾设备了。对于智能灭火设施，还可以通过物联网对设备使用信息进行收集，查看其压力和水源状况，尽量做到随时检查更新，以确保火灾来临时能正常运行。

　　随着互联网信息技术的快速发展，人们收到信息的途径越来越多，接收信息的进度也越来越快。因而，可以利用互联网信息技术，加大宣传力度、强化消防安全意识，加强人们对古建筑消防安全的重视，增强人们紧急避险技能，从而实现及时察觉古建筑的安全风险，减少火灾事故发生频率。例如，可以借助微信宣传古建筑消防安全常识，或者微博小视频的形式宣传古建筑扑火技巧，充分利用各种互联网技术强化古建筑消防安全宣传工作，让人们更加了解古建筑消防工作内容。

　　文章以古建筑为研究内容，通过大量数据分析、讨论火灾的发生原因与特性，提出了适合于古建筑的火灾监控管理系统和自动灭火的智能防火方案，把线上的互联网信息技术、互联网的等级评价，检查、监督方法与线下工作人员的管理和救援工作相配合，搭建古建筑智能化防火网络平台，以减少古建筑火灾事件的发生频率，从而减轻其带来的经济损失。