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超高层建筑公共安全与智能化设计浅谈,http://www.5idzw.com
【摘 要】本文先行分析了超高层建筑的安全风险及疏散难题，随后就安全相关的三个智能化系统（火灾自动报警及联动控制系统、综合安防系统、公共广播系统）展开论述，并提出一些适用于高层建筑的具体的技术措施。
【关键词】早期预警语音疏散广播 计算机疏散分析
1 概述
超高层建筑一般为重要建筑，其政治和经济价值巨大，然而超高层建筑随时可能受到火灾、恐怖袭击和自然灾害的威胁。如果事先没有对应措施，损失将是惨重的。总体来说超高层建筑有如下特点：1）建筑结构复杂：超高层建筑主体建筑层数多, 垂直疏散距离长, 人员需要较长时间才能疏散到安全场所；2）功能多样：一般的超高层建筑都具有多种功能、人员密集容易出现混乱，火灾时更容易导致伤亡；3）发生火灾时, 在烟囱效应作用下，烟气和火势竖向蔓延快,增加了安全疏散的困难。
建筑火灾发生后,人员是否能够安全疏散,由4种影响安全疏散的时间因素：1）从火灾发生到人员感知火灾之间的时间间隔2）从人员感知到开始疏散的时间间隔：人员意识到有火情时,一般不急于疏散,而是首先通过获取信息进一步确定是否真的发生了火灾,然后采取相应的行动；3）从人员开始疏散到疏散结束的时间间隔：从疏散开始，通过走廊、楼梯间、安全出口至到达安全区域的时间；4）危险来临的时间：自火灾开始,到由于烟气的下降、扩散和轰燃等原因而致使建筑或疏散通道发生危险状态为止的时间。超高层建筑智能化的安全系统设置应着眼于缩短上述1~3点时间，拖后时间点4的到来。
本文重点阐述智能化系统在安全预警及人员疏散方面起到的独特作用，以及相比常规建筑而言，超高层建筑的智能化系统设计特殊性。超高层建筑的智能化弱电系统中火灾自动报警及联动控制、综合安防、广播系统与公共安全最直接相关。
2 火灾自动报警及联动控制系统
超高层建筑发生火灾扑救难度非常大，成灾后果更严重，因此高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，达到预防火灾的目的。火灾自动报警及联动控制系统正是从及时报警和联动消防设施两方面起作用，遏制火势蔓延、保护人身和财产安全。
2.1 火灾报警系统的智能化和可靠性
超高层建筑火灾报警系统的设计应从提高火灾报警系统的智能化和可靠性这2方面入手。
2.1.1 提高火灾报警系统智能化程度
这个问题分内外2个层次。
1）对火灾报警系统内部而言，超高层建筑一般采用全智能火灾报警系统。系统能对探测器回路送来的火灾探测参数进行分析运算，自动去除环境影响，同时控制器还具有存储火灾参数变化规律曲线的功能，并与现场采集的火灾探测参数比较，来确定是否报警。
2）对火灾报警系统外部而言，智能化的含义主要指系统联动。采用系统联动方式，就成为争取火灾前期时间和主动权的有效手段。1）当火灾报警系统与保安监控系统联动，在火灾之初，火场的摄像机可将现场画面迅速传至中央控制室，通过实景画面，值班人员可以立即确认是火灾还是探测器误报，从而马上采取广播、排烟、正压送风、启动消防泵、喷淋、向消防局119台报警、降客梯、切换消防电源等一系列应急措施。2）火灾报警系统还可与楼控、广播音响和门禁系统等联动。
2.1.2 提高火灾报警和联动控制系统的可靠性
提高火灾报警系统可靠性的措施有：1）采用控制中心报警系统；2）系统具有完善的自检功能；3）关键部件冗余可采用具有双主机热备份的系统等；4）报警回路采用环形总线；5）探测器与模块分开回路设置，每15~20个探测器设1个短路隔离模块。
提高联动控制系统的可靠性的措施有：1）对于重要的灭火和防排烟设施，如消火栓泵、喷淋泵、正压送风系统和排烟系统等，为了确保动作的可靠性，应考虑多种、多地联动和手动控制方式，既有自动，又有手动，既有就地控制，又有远地控制，以增加被控设备的可靠动作。2）合理设计各类管线的走向、敷设方式和敷设场所，采取必要的防火措施，避开可能对线路造成损坏的热源，与强电管线及其他专业管道保持必要的安全间距，确保消防电气线路处于安全环境中，以尽量延长处于火场中线路的工作时间。
2.2 探测器设置
探测器设置方面的考虑：1）在单一型探测器不能有效探测火灾的场所，采用复合探测器。2）高大空间可选用具有预警功能的线型光缆感温探测器或空气采样烟雾探测器。3）超高层中凡超过5m2的房间均应设探测器，即使卫生间也不例外。4）电气竖井不论大小，因其火灾发生可能性大和作用重要，而必须逐层设置探测器。5）为了保证紧急情况下的通讯畅通，避难层应每隔20m设置一个消防专用电话分机或电话插孔。6）在建筑平面上的边角处，探测器的保护半径可能达不到审核要求，此类在一般建筑中可通融的问题，在超高层中是应严格执行规定的。7）疏散楼梯设置感烟探测器。8）为了适应房间形状、面积和使用性质的变化，每条报警回路应留出30％左右的探测器数量裕量。
2.3 电气火灾的预防和早期发现
超高层建筑电气线路无所不在，据相关统计资料，电气绝缘损坏、短路和电弧造成的火灾占高层建筑火灾总数80﹪以上。电气火灾的预防可采取以下措施:
2.3.1 漏电火灾报警报系统
电气接地故障中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温可达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。而漏电火报警灾报系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。
设计时应注意：在消防设备、应急照明、疏散指示标志和安防等因停电会造成重大经济损失及不良社会影响的电气装置或场所，应安装纯报警漏电火灾探测器，报警但不切断电源。
2.3.2 极早期预警主动气体采样系统
一场火灾的发生，从酝酿到产生高热大火，经历了4个阶段：闷燃、可见烟、闪燃和高热大火阶段。传统的烟感火灾探测器一般是在火灾进行到第2阶段，即可见烟阶段时，才会发生报警，最有效的扑救应该在火灾还处于闷燃状态下进行。对于主动抽气式烟雾探测系统而言，其探测灵敏度高（0.005～20%obs/m），探测范围宽，帮助我们提前发现潜在的火灾及时采取行动。变配电房设备有潜在的过负荷可能，存在火灾隐患，主动抽气式烟雾探测系统灵敏度高可提前预警，避免火灾损失，也避免了大面积停电事故的发生。主动抽气式烟雾探测系统还适合设置于网络通信机房等其他重要机房、档案室等处。
2.3.3 采用缆式感温电缆或光缆
在电气缆沟、竖井内电气桥架、沿着钢结构敷设的电缆和主干线槽等，采用缆式感温电缆或光缆。
3 广播系统（早期预警语音疏散系统）
火灾中人员应急疏散逃生的辅助设备或系统, 目前主要依靠的是基于视觉的应急疏散系统即应急照明和应急疏散指示系统。在真实的火灾中, 由于视觉会受到烟气的阻挡和限制, 加上人员在火灾中心理上具有高度的恐惧感和盲目性, 使得基于视觉的应急疏散系统不能完全保证人员的疏散安全。此时可以发挥人员的听觉感官。紧急广播系统能够及时通知火灾建筑物内人员发生火灾的位置,应当朝哪个方向疏散。但普通紧急广播系统存在信息单一、不能同时对不同区域播放不同内容和智能化程度低等缺点。在超高层建筑中，报警电铃或蜂鸣器因其制造人为恐慌与混乱，在有紧急广播的条件下不建议采用。
因此针对超高层建筑的更具智能的早期预警语音疏散系统应运而生。该系统对于超高层建筑来说是至关重要的：1）发生应急情况时，可以防止人群恐慌和混乱；2）在消防员到来之前，协助实施自动语音疏散计划；3）自动处理预先设定应对各种应急事件的撤离疏散步骤；4）与城市应急指挥中心系统联网，相应调动其他安全防范措施，应对各种应急事件。下面结合一个典型案例进行阐述：
3.1 早期预警语音疏散系统应用实例
，超高层建筑公共安全与智能化设计浅谈
【摘 要】本文先行分析了超高层建筑的安全风险及疏散难题，随后就安全相关的三个智能化系统（火灾自动报警及联动控制系统、综合安防系统、公共广播系统）展开论述，并提出一些适用于高层建筑的具体的技术措施。
【关键词】早期预警语音疏散广播 计算机疏散分析
1 概述
超高层建筑一般为重要建筑，其政治和经济价值巨大，然而超高层建筑随时可能受到火灾、恐怖袭击和自然灾害的威胁。如果事先没有对应措施，损失将是惨重的。总体来说超高层建筑有如下特点：1）建筑结构复杂：超高层建筑主体建筑层数多, 垂直疏散距离长, 人员需要较长时间才能疏散到安全场所；2）功能多样：一般的超高层建筑都具有多种功能、人员密集容易出现混乱，火灾时更容易导致伤亡；3）发生火灾时, 在烟囱效应作用下，烟气和火势竖向蔓延快,增加了安全疏散的困难。
建筑火灾发生后,人员是否能够安全疏散,由4种影响安全疏散的时间因素：1）从火灾发生到人员感知火灾之间的时间间隔2）从人员感知到开始疏散的时间间隔：人员意识到有火情时,一般不急于疏散,而是首先通过获取信息进一步确定是否真的发生了火灾,然后采取相应的行动；3）从人员开始疏散到疏散结束的时间间隔：从疏散开始，通过走廊、楼梯间、安全出口至到达安全区域的时间；4）危险来临的时间：自火灾开始,到由于烟气的下降、扩散和轰燃等原因而致使建筑或疏散通道发生危险状态为止的时间。超高层建筑智能化的安全系统设置应着眼于缩短上述1~3点时间，拖后时间点4的到来。
本文重点阐述智能化系统在安全预警及人员疏散方面起到的独特作用，以及相比常规建筑而言，超高层建筑的智能化系统设计特殊性。超高层建筑的智能化弱电系统中火灾自动报警及联动控制、综合安防、广播系统与公共安全最直接相关。
2 火灾自动报警及联动控制系统
超高层建筑发生火灾扑救难度非常大，成灾后果更严重，因此高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，达到预防火灾的目的。火灾自动报警及联动控制系统正是从及时报警和联动消防设施两方面起作用，遏制火势蔓延、保护人身和财产安全。
2.1 火灾报警系统的智能化和可靠性
超高层建筑火灾报警系统的设计应从提高火灾报警系统的智能化和可靠性这2方面入手。
2.1.1 提高火灾报警系统智能化程度
这个问题分内外2个层次。
1）对火灾报警系统内部而言，超高层建筑一般采用全智能火灾报警系统。系统能对探测器回路送来的火灾探测参数进行分析运算，自动去除环境影响，同时控制器还具有存储火灾参数变化规律曲线的功能，并与现场采集的火灾探测参数比较，来确定是否报警。
2）对火灾报警系统外部而言，智能化的含义主要指系统联动。采用系统联动方式，就成为争取火灾前期时间和主动权的有效手段。1）当火灾报警系统与保安监控系统联动，在火灾之初，火场的摄像机可将现场画面迅速传至中央控制室，通过实景画面，值班人员可以立即确认是火灾还是探测器误报，从而马上采取广播、排烟、正压送风、启动消防泵、喷淋、向消防局119台报警、降客梯、切换消防电源等一系列应急措施。2）火灾报警系统还可与楼控、广播音响和门禁系统等联动。
2.1.2 提高火灾报警和联动控制系统的可靠性
提高火灾报警系统可靠性的措施有：1）采用控制中心报警系统；2）系统具有完善的自检功能；3）关键部件冗余可采用具有双主机热备份的系统等；4）报警回路采用环形总线；5）探测器与模块分开回路设置，每15~20个探测器设1个短路隔离模块。
提高联动控制系统的可靠性的措施有：1）对于重要的灭火和防排烟设施，如消火栓泵、喷淋泵、正压送风系统和排烟系统等，为了确保动作的可靠性，应考虑多种、多地联动和手动控制方式，既有自动，又有手动，既有就地控制，又有远地控制，以增加被控设备的可靠动作。2）合理设计各类管线的走向、敷设方式和敷设场所，采取必要的防火措施，避开可能对线路造成损坏的热源，与强电管线及其他专业管道保持必要的安全间距，确保消防电气线路处于安全环境中，以尽量延长处于火场中线路的工作时间。
2.2 探测器设置
探测器设置方面的考虑：1）在单一型探测器不能有效探测火灾的场所，采用复合探测器。2）高大空间可选用具有预警功能的线型光缆感温探测器或空气采样烟雾探测器。3）超高层中凡超过5m2的房间均应设探测器，即使卫生间也不例外。4）电气竖井不论大小，因其火灾发生可能性大和作用重要，而必须逐层设置探测器。5）为了保证紧急情况下的通讯畅通，避难层应每隔20m设置一个消防专用电话分机或电话插孔。6）在建筑平面上的边角处，探测器的保护半径可能达不到审核要求，此类在一般建筑中可通融的问题，在超高层中是应严格执行规定的。7）疏散楼梯设置感烟探测器。8）为了适应房间形状、面积和使用性质的变化，每条报警回路应留出30％左右的探测器数量裕量。
2.3 电气火灾的预防和早期发现
超高层建筑电气线路无所不在，据相关统计资料，电气绝缘损坏、短路和电弧造成的火灾占高层建筑火灾总数80﹪以上。电气火灾的预防可采取以下措施:
2.3.1 漏电火灾报警报系统
电气接地故障中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温可达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。而漏电火报警灾报系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。
设计时应注意：在消防设备、应急照明、疏散指示标志和安防等因停电会造成重大经济损失及不良社会影响的电气装置或场所，应安装纯报警漏电火灾探测器，报警但不切断电源。
2.3.2 极早期预警主动气体采样系统
一场火灾的发生，从酝酿到产生高热大火，经历了4个阶段：闷燃、可见烟、闪燃和高热大火阶段。传统的烟感火灾探测器一般是在火灾进行到第2阶段，即可见烟阶段时，才会发生报警，最有效的扑救应该在火灾还处于闷燃状态下进行。对于主动抽气式烟雾探测系统而言，其探测灵敏度高（0.005～20%obs/m），探测范围宽，帮助我们提前发现潜在的火灾及时采取行动。变配电房设备有潜在的过负荷可能，存在火灾隐患，主动抽气式烟雾探测系统灵敏度高可提前预警，避免火灾损失，也避免了大面积停电事故的发生。主动抽气式烟雾探测系统还适合设置于网络通信机房等其他重要机房、档案室等处。
2.3.3 采用缆式感温电缆或光缆
在电气缆沟、竖井内电气桥架、沿着钢结构敷设的电缆和主干线槽等，采用缆式感温电缆或光缆。
3 广播系统（早期预警语音疏散系统）
火灾中人员应急疏散逃生的辅助设备或系统, 目前主要依靠的是基于视觉的应急疏散系统即应急照明和应急疏散指示系统。在真实的火灾中, 由于视觉会受到烟气的阻挡和限制, 加上人员在火灾中心理上具有高度的恐惧感和盲目性, 使得基于视觉的应急疏散系统不能完全保证人员的疏散安全。此时可以发挥人员的听觉感官。紧急广播系统能够及时通知火灾建筑物内人员发生火灾的位置,应当朝哪个方向疏散。但普通紧急广播系统存在信息单一、不能同时对不同区域播放不同内容和智能化程度低等缺点。在超高层建筑中，报警电铃或蜂鸣器因其制造人为恐慌与混乱，在有紧急广播的条件下不建议采用。
因此针对超高层建筑的更具智能的早期预警语音疏散系统应运而生。该系统对于超高层建筑来说是至关重要的：1）发生应急情况时，可以防止人群恐慌和混乱；2）在消防员到来之前，协助实施自动语音疏散计划；3）自动处理预先设定应对各种应急事件的撤离疏散步骤；4）与城市应急指挥中心系统联网，相应调动其他安全防范措施，应对各种应急事件。下面结合一个典型案例进行阐述：
3.1 早期预警语音疏散系统应用实例
，超高层建筑公共安全与智能化设计浅谈