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    安防消防一体智能应用探讨与展望


    按GB 50314 - 2015《智能建筑设计标准》规定,火灾自动报警和安全技术防范归入公共安全系统,火灾自动报警系统应具有与建筑设备管理系统互联的信息通信接口,宜与安全技术防范系统实现互联,应作为应急响应系统的基础系统之一,宜纳入智能化集成系统。


    对比安全技术防范系统设计整体架构,火灾自动报警系统是独立运行的布线形式。本文从系统架构、规范标准和行业领域层面出发,探讨安防、消防一体化系统整合和智能应用的前景,展望智慧消防和智慧安防的未来。


    安防、消防一体部分应用现状


    在安防展览中见到的可视化烟雾探测器实物,配备高清鱼眼摄像头和烟雾探测报警器,可探测本地烟雾并实现报警和联网报警功能,其安防应用可直接接入或通过NVR设备接入业务平台实现安防管理,并作为早期的火灾预警、报警以及现场警情的可视化复核功能,实现安消一体化应用。产品可应用于小型商铺超市、活动室等公共场所,也可以用于金融网点、物流网点、仓库、档案室、实验室等消防重点防控场所。可视化烟雾探测系统示意如图1所示。


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    安、消一体化产品在一些特定场所有典型应用,如视频应用前端系统设置热成像摄像机对仓库、厂房、油库等重点场所进行测温监控,系统收到报警后可根据摄像头与前端探测器所在区域的对应关系,自动调出视频图像,实现对重点单位处理火警过程的监管,并自动保存视频作为管理依据。



    建筑工程高大空间场所的消防水炮,其控制系统应用的双波段图像型火灾探测器将采集到的红外视频图像信号 / 彩色视频图像信号传送给信息处理主机,火灾探测和图像监控有机结合,自动寻找着火点精 确定位并有效快速扑灭火源。

    定制化智慧消防首图


    林区消防瞭望塔制高点上设置可见光高清透雾摄像机、长焦距变倍透雾镜头、智能烟火识别模块、热成像摄像机、网络交换机等,识别大范围远距离森林火情,同时对林区植被情况、病虫害情况、火情现场情况进行实时观察、监控,并可对林火扑救提供远程指挥的可靠依据。


    该类型一体化应用主要是由安防供应商提供的解决方案,对于现阶段建筑整体的安消一体应用,这些工程案例不具备代表性和普遍性。


    火灾自动报警系统与安全防范系统架构对比


    安全技术防范系统架构如图2所示。


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    智能化设施专网系统架构如图3所示。


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    火灾自动报警系统与消防联动系统示意如图4所示。


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    火灾自动报警系统架构如图5所示。


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    分析对比,安防和智能化各应用系统整体适应数字化、网络化、平台化的发展,系统架构及布线形式是结构化、网络化体系,符合智慧建筑领域互联互通的发展方向。火灾自动报警与消防联动系统布线主要以树形结构为主,消防报警、联动、电话、广播各总线均为独立布线模式,其他如防火门监控、电气火灾监控、消防电源监控、集中控制应急疏散照明等消防分系统均独立布线、独立运行,其技术特征与早期安防各子系统的独立总线结构是一致的,控制及接口体系较为封闭,形成智能建筑和智慧管理的“孤岛”。


    存在的主要问题


    在建筑领域,安消一体应用存在的主要问题是规范标准的不兼容和行业隔离:


    a. 规范标准不兼容。安防、消防系统主要的核心规范是GB 50348 - 2018《安全防范工程技术标准》和GB 50116 - 2013《火灾自动报警系统设计规范》,同时参考相关消防规范标准如GB 51309 - 2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》、GB 29364 - 2012《防火门监控器》、GB 14287 - 2014《电气火灾监控系统》(系列标准)、GB 28184 - 2011《消防设备电源监控系统 》等,显而易见火灾自动报警及其他各消防子系统构架、布线必须是独立的。


    b. 行业领域的隔离。规范层面不兼容的结果必然是系统和产品的隔离,通过系统架构对比并分析两者的主要产品形式可以看到,在一些特定领域,安、消一体产品在不断地推出,但整体建筑行业从设计、施工、产品供应和后期的运维管理,安防和消防系统是两个不同的领域,在管理平台可能有一些功能融合和信息互通,但在系统架构和布线形式层面两者是独立和隔离的。


    c. 由于架构和通信接口存在差异性,火灾自动报警系统要实现与安全防范、建筑设备管理、应急响应等智能化系统平台互联互通,现阶段在技术上尚无统一标准,其功能实现需要产品供应方、软件商等多方进行通信接口及系统集成的二次开发,一方面造成成本增加,另一方面非标架构必然会增加运维管理的难度。


    d. 消控室、监控室通常合并设置,消防和安防通常有两家施工方(消防公司和弱电承包商),两家供货方(火灾自动报警系统和安防系统),如果在设计和设备招标阶段不能有效解决两者之间的对接,会给后期的施工及验收带来困难,实际上很多消控、监控室在验收阶段都会存在一些不合理因素。


    应用研究探讨


    笔者认为,实现安、消一体应用的前提是规范标准和系统架构的兼容。


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    系统架构兼容


    从设计层面和规范角度出发,火灾自动报警系统只有架构规划实现网络化和通用化,才能实现安防和消防系统的整体兼容。智能化系统工程的设施架构搭建包括:① 建设建筑信息化应用的基础设施层;② 建立具有满足运营和管理应用等综合支撑功能的信息服务设施层;③ 形成展现信息应用和协同效应的信息化应用设施层。


    图6是火灾自动报警系统通信网络化的设想图,消防报警系统架构为三层:第一层为现场设备层,主要包括火灾探测器、手动火灾报警按钮、控制模块、消防专用电话、消防应急广播等各种现场消防设备;第二层为数据传输控制层,通过网络控制器实现多种通信总线(火灾自动报警、消防联动控制、消防专用电话、消防应急广播、监控等)接口连接,实现现场设备层和管理层间的数据传输和控制;第三层为管理层,包括各消防系统控制主机及服务器,其将网络控制器上传的数据进行分析处理后按设定的控制逻辑向各相关的受控设备发出联动控制信号。


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    消防报警产品通用化、智能化


    对比图2和图6,采用结构化、网络化体系的火灾自动报警系统和安防系统整体架构趋于一致,支持信息关联和功能汇聚,这非常有利于火灾自动报警系统与智能化系统平台互联互通,并以此实现消防各个场景的信息化基础建设,实现消防大数据的获取及应用,为智慧消防应用提供坚实支撑。


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    特定建筑、场景的应用研究


    安防、消防架构兼容和产品通用化、智能化的真正实施,需要前期相关行业做大量的基础研究和实验开发工作,并需分步实施。近几年国家开展文物建筑消防保护建设,笔者参与了一些项目的评审,很多项目安防、消防建设分别立项,在一定程度上对文物建筑带来了二次破坏,笔者认为,相关规范标准制定和产品研发可以率先在文物建筑开展进行安、消一体应用尝试。


    同时可以在一些小型建筑场所、场景开展技术标准制定和研发工作。参考图1,通过小型化场所(如商铺超市、活动室、金融网点、物流网点等)开展安、消一体应用工作,通过物联网的全覆盖实现上一级消防和安防集中云管理,对一些不设火灾自动报警系统的建筑可以试点通过安防监控系统实现区域性火灾自动报警功能,弥补火灾自动报警功能盲区。


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    规范标准兼容


    基于消防规范、标准的严苛性,现阶段火灾自动报警系统整体实现网络化架构并不现实,笔者认为可以在消防报警控制器及主机先实现上位通信网络化。


    图7可理解为消防系统管理平台通信网络化,平台可与安全技术防范系统和建筑设备管理系统实现互联,可作为应急响应系统的基础系统之一并纳入智能化集成系统,可通过软硬件开发形成标准化的系统集成架构。


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    基于图6的火灾自动报警系统网络化架构设想图,现阶段只能是未来安消一体化实施的一种设想。其真正实现必须有规范、标准的支撑,需要消防报警产品的网络化、智能化,需要安防、消防系统两者硬件和软件层面的兼容。


    安、消一体应用前景展望


    智慧消防建设应从硬件和软件两个方面融合建设,根据城市中现有的高层建筑、医院、学校、工厂、园区、文物古建等各种场景,通过大数据、云计算、物联网、应用系统等前沿技术逐步普及,当前的消防场景正在从传统的事后灭火转向重点在防、防消结合,运用科技手段,通过消防物联网的全覆盖,实现消防设备设施的在线监测、各种报警器的联网、视频联动、地理位置信息应用等,实现智慧消防、远程消防,为消防的日常管理、火灾、隐患监控、消防设备设施的维保等等工作提供更为便捷的管理应用方案。


    安、消一体应用前景的终 极目标是消防、安防两个行业的完全融合。


    结语


    智慧建筑领域互联互通是发展趋势,在智慧建筑标准编制和技术研发方面,应推动安防、消防一体化产品和系统的发展应用,推动消防报警系统架构的网络化和智能化,从规范和政策层面整合消防、安防等智能化设计和行业资源,并总体纳入智能建筑智慧运营一体化管理平台内,这不仅仅是系统的整合,也是社会产业资源的集中整合。


    本文全文载于《建筑电气》2020年第11期,详文请见杂志。

    版权归《建筑电气》所有。


    作者:

    袁幼哲,男,甘肃省建筑设计研究院有限公司,正高级工程师,院副总工程师。

    宋茜云,女,甘肃省建筑设计研究院有限公司,工程师。

    杨 浩,男,甘肃省建筑设计研究院有限公司,工程师。


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