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高層建筑火災風險分析及智能對策研究  

2020-12-04
來源:中(zhong)國安全(quan)生產 作(zuo)者:中國航(hang)(hang)天科工(gong)(gong)集(ji)團(tuan)安全(quan)保障部 吳凱 中國船舶工(gong)(gong)業(ye)系(xi)統工(gong)(gong)程研究院 史曉慧    中國航(hang)(hang)天科工(gong)(gong)集(ji)團(tuan)安全(quan)評價中心 鄭樂(le)

 

   高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)一(yi)旦發生火(huo)災,會(hui)產(chan)生“煙囪效應”,火(huo)勢(shi)蔓(man)延迅(xun)猛,人(ren)(ren)員疏散困(kun)難,建筑(zhu)(zhu)結構(gou)經過高(gao)(gao)溫烘烤變形,應力失衡易導致整體(ti)坍塌(ta),造(zao)成人(ren)(ren)員群(qun)死群(qun)傷、財(cai)產(chan)嚴重損失,后果十分嚴重。據不完全統計(ji),我國每年平均(jun)發生幾千(qian)起(qi)火(huo)災,其中(zhong)高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)火(huo)災占有(you)相(xiang)當(dang)高(gao)(gao)的(de)比例。因此,研究高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)火(huo)災應對和智能化滅火(huo)系統的(de)提升(sheng),具有(you)重要意義。高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)火(huo)災救援(yuan)是世界性(xing)難題,目(mu)前(qian),僅依靠外部消防機構(gou)力量和現有(you)救援(yuan)裝備是不可(ke)能迅(xun)速(su)控制火情及有(you)效實施滅火營(ying)救(jiu)。高層建(jian)筑(zhu)火災事故暴露出(chu)城市(shi)防災減災體(ti)(ti)系(xi)中的(de)“短板”,并凸顯(xian)出(chu)火災救(jiu)援的(de)控制技(ji)術明(ming)顯(xian)滯(zhi)后于當前科學技(ji)術發展水平(ping)。本文(wen)通(tong)過分析高層建(jian)筑(zhu)內部(bu)固有(you)的(de)、潛在的(de)危險因(yin)素,探討(tao)人工(gong)智能防控布(bu)置點,并以(yi)綜(zong)合體(ti)(ti)高層建(jian)筑(zhu)為(wei)實例,提出(chu)創建(jian)人工(gong)智能神經網絡滅火系(xi)統和責(ze)任主(zhu)體(ti)(ti)單位相關人員(yuan)智能手機聯網應用(yong)的(de)措(cuo)施和建(jian)議。

 

人工智(zhi)能火災防控措施的研究與探討

 

  人(ren)(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)神(shen)經網絡探測、信(xin)息(xi)識別應(ying)用系(xi)統(tong)人(ren)(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)神(shen)經網絡是(shi)抽(chou)象模(mo)擬人(ren)(ren)腦的思維方式,以及人(ren)(ren)腦神(shen)經網絡若干基本特性,具有(you)非線性適(shi)應(ying)性信(xin)息(xi)處(chu)理(li)(li)技術(shu),克服了傳統(tong)人(ren)(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)的缺陷(xian),可實(shi)現模(mo)式識別、智(zhi)能(neng)(neng)(neng)控制、組合信(xin)息(xi)、預測預警等功能(neng)(neng)(neng)。傳統(tong)的機(ji)器圖像(xiang)識別系(xi)統(tong),依賴于設(she)計(ji)人(ren)(ren)員的經驗,受限于設(she)計(ji)人(ren)(ren)員的知識。對于高層建(jian)筑消(xiao)防(fang)系(xi)統(tong)傳輸的海量(liang)數據(ju),原有(you)的樓(lou)宇自(zi)控功能(neng)(neng)(neng)依靠人(ren)(ren)工(gong)(gong)設(she)計(ji),費時(shi)費力(li),準確性和(he)多樣性較(jiao)差,導致(zhi)樓(lou)宇消(xiao)防(fang)中控系(xi)統(tong)時(shi)常出現失靈、誤報和(he)其他因(yin)素干擾(rao)。而(er)人(ren)(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)神(shen)經網絡是(shi)模(mo)擬人(ren)(ren)類視(shi)覺、感知和(he)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)(li)模(mo)式,不(bu)(bu)同(tong)神(shen)經元(yuan)在不(bu)(bu)同(tong)信(xin)息(xi)的刺激(ji)下,神(shen)經系(xi)統(tong)逐層處(chu)理(li)(li)信(xin)息(xi),人(ren)(ren)的大腦工(gong)(gong)作是(shi)一(yi)個逐層迭代、不(bu)(bu)斷抽(chou)象的過程,因(yin)而(er)可實(shi)現信(xin)息(xi)監視(shi)、辨識、檢索、預測、預警等功能(neng)(neng)(neng)。

  

布(bu)置構建(jian)高層建(jian)筑火(huo)災(zai)信息檢索與防控

  通過對綜(zong)合體(ti)高層建(jian)筑物固有的(de)、潛在(zai)的(de)火災危險(xian)因素進行分類與識別,提(ti)出火災信息(xi)檢索(suo)與防控布置思路如(ru)下(xia)。

  針對建筑(zhu)物(wu)的(de)(de)設(she)計、布局、裝置、設(she)備(bei)、作業(ye)環境、人(ren)流(liu)量及流(liu)動(dong)方向、崗位分(fen)布及管(guan)理措施等,進行(xing)歸納整理、信(xin)息檢索與統計,研(yan)究(jiu)高層(ceng)建筑(zhu)生產經(jing)營活(huo)動(dong)中存在的(de)(de)各(ge)種(zhong)可能發生火災危險(xian)因(yin)素,從物(wu)的(de)(de)不安全(quan)狀態、人(ren)的(de)(de)不安全(quan)行(xing)為、環境因(yin)素、管(guan)理缺(que)陷等,按固有的(de)(de)、潛在的(de)(de)火災危險(xian)因(yin)素進行(xing)專業(ye)區(qu)分(fen),以(yi)及作業(ye)流(liu)程先(xian)后次序和因(yin)果關系進行(xing)分(fen)類識別(bie)。

  建立人工智能(neng)神經(jing)網(wang)絡框(kuang)架信息檢(jian)索系(xi)統(tong)。通過調查同類同行業(ye)高(gao)層(ceng)建筑(zhu)物,并對調查結果(guo)進行危險程(cheng)度(du)(du)和發(fa)生頻(pin)率(lv)分(fen)析(xi),以及可控(kong)程(cheng)度(du)(du)或失控(kong)狀態下造成的(de)危害程(cheng)度(du)(du)分(fen)析(xi),對重點管(guan)理控(kong)制部(bu)位和重點防范監控(kong)部(bu)位按“人、機、物、法、環”建立防控(kong)單(dan)元(yuan)(yuan);確(que)定(ding)各單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)危險等(deng)級,按危險等(deng)級、火(huo)災控(kong)制的(de)難(nan)易程(cheng)度(du)(du)及分(fen)布區(qu)域確(que)定(ding)控(kong)制點。

  分(fen)區域布置可(ke)視監控、聲控、溫控、光感(gan)、預測預警等系統。提供責任單位重(zhong)點(dian)防范(fan)管(guan)理控制點(dian),根據需(xu)要可(ke)增加防控部位及(ji)查詢處理信(xin)息(xi)功能。確定分(fen)析的(de)內容和(he)范(fan)圍,將危(wei)險因素分(fen)為固有的(de)、潛(qian)在的(de)、人(ren)為可(ke)控三(san)個等級(ji)。

  通過查詢,找出容(rong)易(yi)發生且后果嚴重,難以(yi)控(kong)制或控(kong)制失靈(ling)部位。對各類危險(xian)因素進行全面完整分析,分清可控(kong)狀態、難以(yi)控(kong)制、控(kong)制失敗等三種時態。將(jiang)現有消防(fang)中(zhong)控(kong)設備(bei)依靠值守人(ren)員監(jian)視,提升為中(zhong)控(kong)設備(bei)設施采(cai)用(yong)人(ren)工智能(neng)神經網絡,創建(jian)人(ren)工智能(neng)檢索、預判(pan)、報警、觸發和聯動。

  按高層建筑耐火等級及(ji)同類事(shi)件事(shi)故經驗教訓和(he)案(an)例進(jin)行推理技術的應用,確定可(ke)能發(fa)生的事(shi)故及(ji)目標控制權(quan)限,實現人工(gong)智能系(xi)統控制火災(zai)事(shi)故目標。在火災(zai)事(shi)故發(fa)生處自動滅火,有(you)效啟動防(fang)火分隔(ge)(水平和(he)垂直防(fang)火分隔(ge))、自動噴(pen)淋(lin)系(xi)統,并根據智能敏感系(xi)統辨識啟動消(xiao)防(fang)水幕等阻(zu)止火焰穿透向外衍生和(he)煙霧蔓延,阻(zu)隔(ge)火災(zai)事(shi)故擴大。

  通(tong)過(guo)定量、定性分(fen)析建立(li)管理層級(ji)檢查系統,對每個重點防范監(jian)控部位、各(ge)類經營場所、各(ge)種消(xiao)防器材(cai)及裝置的(de)正常狀態和非(fei)正常狀態進行自動檢索,當(dang)發(fa)現(xian)某部位處于(yu)非(fei)正常狀態時,自動按照管理層級(ji)發(fa)出(chu)預警信息(xi),并根據分(fen)析結(jie)果(guo)找出(chu)能夠降低(di)事(shi)件事(shi)故發(fa)生(sheng)的(de)概率,確定智能控制的(de)最(zui)優方案(an)。

  通過(guo)智能(neng)(neng)信息檢(jian)索與安全性測評,對綜合體(ti)高(gao)層(ceng)建筑火(huo)災位(wei)置、燃(ran)燒(shao)物質、火(huo)勢大小(xiao)及可控措施和范(fan)圍(wei)進(jin)行界定,對重點防(fang)范(fan)監控部位(wei)的(de)固有(you)(you)和潛(qian)在危(wei)險(xian)因素,實現(xian)動態目標(biao)人工智能(neng)(neng)神經(jing)網(wang)絡(luo)管理(li),有(you)(you)效實現(xian)高(gao)層(ceng)建筑消防(fang)自(zi)控自(zi)救功能(neng)(neng),并通過(guo)神經(jing)網(wang)絡(luo)系統(tong)創建責任主體(ti)單位(wei)相(xiang)關(guan)人員(yuan)智能(neng)(neng)手機聯網(wang)實現(xian)有(you)(you)效的(de)應急體(ti)系。

將(jiang)基于神經網絡的人工智(zhi)能(neng)信息技術(shu)應用于高層建(jian)筑可以有(you)效(xiao)提(ti)升該類建(jian)筑物自身的消防(fang)功能(neng),能(neng)夠更有(you)效(xiao)地(di)控制高層建(jian)筑的火災事(shi)故。

 

人工智能神經(jing)網絡在高(gao)層建筑火(huo)災防控中的應用

 

  人(ren)工智能神經網(wang)絡在技(ji)術方面的應用

  探(tan)測(ce)阻燃(ran)(ran)技術的應(ying)用。對高(gao)層(ceng)建筑所用的建筑結構材料(liao)、裝飾(shi)裝修材料(liao)應(ying)采用難燃(ran)(ran)性能的材料(liao)進(jin)行(xing)自(zi)動(dong)檢索(suo)探(tan)測(ce),有效提示阻燃(ran)(ran)材料(liao)和非阻燃(ran)(ran)材料(liao)應(ying)用部位(wei),自(zi)動(dong)排查隱患。采用神經網絡(luo)高(gao)智(zhi)能探(tan)測(ce)系統(tong),可以準確探(tan)測(ce)火情,采用測(ce)敏技術對發(fa)(fa)熱、發(fa)(fa)光(guang)、發(fa)(fa)聲、煙(yan)塵、可燃(ran)(ran)體、特殊氣味(wei)等進(jin)行(xing)智(zhi)能探(tan)測(ce),實現人(ren)工智(zhi)能網絡(luo)系統(tong)操縱消防中控值機聯動(dong)。

  智能檔、排(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)控制系統(tong)。利用人(ren)工智能擋(dang)排(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)系統(tong),實現防(fang)(fang)煙(yan)(yan)(yan)分(fen)隔(ge)技術(shu)的(de)有效實施,對高層建筑(zhu)的(de)各類管道(dao)井(jing)、豎(shu)井(jing)、風道(dao)、出氣孔分(fen)區域及時(shi)啟(qi)動(dong)屋(wu)頂擋(dang)煙(yan)(yan)(yan)隔(ge)板裝置、擋(dang)煙(yan)(yan)(yan)垂壁、自(zi)動(dong)防(fang)(fang)火防(fang)(fang)煙(yan)(yan)(yan)裝置和熱感應防(fang)(fang)火閥(fa)門等。對疏散通道(dao)、樓梯(ti)間、消(xiao)防(fang)(fang)電梯(ti)間、地下室(shi)、避難(nan)層、避難(nan)間的(de)防(fang)(fang)排(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)系統(tong)自(zi)動(dong)開啟(qi),使火災發生(sheng)時(shi)產生(sheng)的(de)熱煙(yan)(yan)(yan)氣流(liu)自(zi)動(dong)排(pai)(pai)到(dao)室(shi)外。自(zi)動(dong)檢索,并啟(qi)動(dong)機械排(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)系統(tong),自(zi)動(dong)排(pai)(pai)查(cha)風管處(chu)的(de)壓差值(zhi),保(bao)證(zheng)正壓狀態,阻(zu)止煙(yan)(yan)(yan)氣侵入。

  智能消(xiao)(xiao)防(fang)給水(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)。自(zi)(zi)動檢(jian)索消(xiao)(xiao)防(fang)給水(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong),使其滿足(zu)戒備狀態,保(bao)證各(ge)區(qu)域(yu)的(de)消(xiao)(xiao)防(fang)供水(shui)(shui)(shui)(shui)。自(zi)(zi)動排查(cha)各(ge)區(qu)域(yu)的(de)消(xiao)(xiao)防(fang)噴淋系(xi)統(tong)、消(xiao)(xiao)防(fang)供水(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)、結構外(wai)墻(qiang)或玻璃幕(mu)墻(qiang)頂部(bu)的(de)消(xiao)(xiao)防(fang)水(shui)(shui)(shui)(shui)幕(mu)等水(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)、儲(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)量、管道(dao)暢(chang)通及消(xiao)(xiao)防(fang)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)回收利用(yong)等情(qing)況,在初期火(huo)災難以控制時自(zi)(zi)動啟(qi)動建筑(zhu)物火(huo)災自(zi)(zi)救(jiu)功能。

  智(zhi)能控(kong)制滅(mie)火劑(ji)的應(ying)用。根據(ju)火災現場情(qing)況、燃(ran)燒性質、燃(ran)燒條件(jian)智(zhi)能控(kong)制滅(mie)火劑(ji)的噴射范圍、強度(du)、壓力和(he)用量,達(da)到能效的最佳匹配。

  智能自檢索(suo)系統。自動檢查(cha)管網(wang)壓(ya)力(li),檢索(suo)壓(ya)力(li)表、高位水箱、穩壓(ya)泵(beng)(beng)、增壓(ya)泵(beng)(beng)、壓(ya)力(li)罐、聯動機(ji)構、手動啟泵(beng)(beng)裝置 、壓(ya)力傳感裝置(zhi)、自動噴(pen)淋滅火(huo)設備(bei)裝置(zhi)、報警控制器等(deng)消防設備(bei)及裝置(zhi),使其處于完好的警戒狀態。

  發生火(huo)(huo)災(zai)時(shi)能夠(gou)準確及時(shi)報警(jing),啟(qi)動廣播、指示(shi)標(biao)識等迅速引導人員(yuan)疏散,提示(shi)現場救援(yuan)人員(yuan)正確操作樓宇自(zi)控系統,控制(zhi)可燃(ran)物,隔絕助燃(ran)物,消除點(dian)火(huo)(huo)源,阻止火(huo)(huo)勢(shi)蔓延(yan)。

  人工智能神經網絡在管理方面(mian)的應用

  能夠預(yu)測(ce)預(yu)警、消(xiao)除或減弱(ruo)高層建筑的經(jing)營生產動態(tai)過程(cheng)中產生的危(wei)(wei)險、危(wei)(wei)害因素;能夠提示管理單位處置危(wei)(wei)險和(he)危(wei)(wei)害狀況,使其降低到可控限值(zhi)或國(guo)家規定(ding)的限值(zhi)內(nei)。

  能夠應用(yong)自檢系統對消防設施設備(bei)運(yun)行管理(li)狀(zhuang)態實施動態檢索,可(ke)提示管理(li)漏洞和缺陷(xian),以及(ji)人(ren)為操作失誤所(suo)(suo)產(chan)生的(de)危險危害(hai),以及(ji)對經營場所(suo)(suo)、人(ren)員密集場所(suo)(suo)潛在(zai)的(de)危險因素(su)進行檢索,發現問題(ti)立即(ji)預(yu)測(ce)和報警,有(you)效實施閉(bi)環整改。

  正確提(ti)(ti)示存放點配備的火災應急救(jiu)援(yuan)物(wu)質和裝(zhuang)備,在(zai)意外事(shi)故(gu)發(fa)生(sheng)時,為遇險人員(yuan)提(ti)(ti)供自(zi)救(jiu)和互救(jiu)條件。

  責任(ren)(ren)主體(ti)單位相關(guan)人(ren)員智(zhi)能(neng)手機聯網,群呼(hu)叫和觸發點可視系(xi)統,根(gen)據責任(ren)(ren)管理(li)單位的崗位責任(ren)(ren)制和應急(ji)體(ti)系(xi),在應急(ji)狀態下督(du)促相關(guan)人(ren)員迅(xun)速啟動應急(ji)機制、充(chong)分(fen)調配資源,有序高效(xiao)開展火災救援行動。

  與責任(ren)主體單(dan)位相關人員智(zhi)能手機聯網

人工智能(neng)(neng)神經網(wang)絡終端可(ke)(ke)與高(gao)層建(jian)筑責(ze)任主體單位和(he)物業(ye)管(guan)(guan)理單位相(xiang)關人員智能(neng)(neng)型手機(ji)相(xiang)連網(wang),并按照責(ze)任界定(ding)和(he)管(guan)(guan)理權限獲(huo)取樓宇自控(kong)相(xiang)關信(xin)息,有效提升(sheng)日常消防安全(quan)管(guan)(guan)理,并可(ke)(ke)與屬地應急管(guan)(guan)理部(bu)門、消防機(ji)構聯(lian)網(wang),使(shi)相(xiang)關信(xin)息及時傳輸到(dao)城市安全(quan)管(guan)(guan)控(kong)系統,有效提高(gao)城市防災減災和(he)應急處置能(neng)(neng)力。

 

結論

 

  本(ben)文通過分(fen)析高(gao)層建筑火(huo)災(zai)風險,提出(chu)了高(gao)層建筑人工(gong)智(zhi)能神經網絡(luo)滅火(huo)系(xi)統應用的措施和建議,結論如下(xia):

通過研究(jiu)綜合體高層建筑火(huo)災事(shi)故(gu),對(dui)高層建筑火(huo)災事(shi)故(gu)涉及到人、物、環(huan)境、技術(shu)和管理(li)等危險因素進行(xing)分(fen)析,并(bing)對(dui)事(shi)故(gu)發展的(de)誘因歸類比較客觀。

  通過對(dui)高層建(jian)筑“固態可控危(wei)(wei)險源”和“動態潛(qian)在危(wei)(wei)險源”進(jin)行(xing)分析,確定(ding)(ding)(ding)防控危(wei)(wei)險等(deng)級,并(bing)根據(ju)火(huo)災(zai)控制的(de)難易程度,研究演繹(yi)規律,應用安全(quan)系統(tong)工程理論將高層建(jian)筑火(huo)災(zai)危(wei)(wei)險因(yin)素進(jin)行(xing)信(xin)息檢索的(de)定(ding)(ding)(ding)量、定(ding)(ding)(ding)性(xing)分析,提(ti)出具有(you)針對(dui)性(xing)的(de)人工智能神經(jing)網絡系統(tong)火(huo)災(zai)防控布(bu)置點,以及技(ji)術措施和管(guan)理措施。

  提出建立人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)神(shen)經網(wang)絡探測系統,依據自編碼系統實現(xian)智(zhi)能(neng)控(kong)制(zhi);闡述(shu)了火(huo)災應(ying)急管理(li)中“技(ji)防(fang)(fang)和人(ren)防(fang)(fang)”相互運作的(de)方法(fa),通過科學(xue)研究(jiu)、應(ying)用人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)神(shen)經網(wang)絡系統的(de)技(ji)術手段(duan),實現(xian)高層(ceng)建筑火(huo)災智(zhi)能(neng)應(ying)用技(ji)術與科學(xue)管理(li)相結合的(de)預防(fang)(fang)控(kong)制(zhi)措(cuo)施。

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