1高层建筑可视化智慧消防系统的概述1.1监控平台软件设计可视化智慧消防系统的监控平台如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.030.F001图1可视化智慧消防系统的监控平台监控平台是可视化智慧消防系统的核心部分，平台由传感器、放大电路、A/D转换器、RS485串行接口、无线通信模块、状态指示灯等部分构成，在Web环境下运行，由传感器输出的信号被放大电路处理后，A/D转换器进行转换，信号输入至对应的80C51单片机的检测数据输出端；RS485串行接口、无线通信模块均以双向数据流的方式与单片机连接；单片机分别向状态指示灯、声音报警电路、浓度显示及电磁阀控制电路等输入控制信号。1.2硬件设计1.2.1STM32主控芯片选用ST公司自主研发的32位Cortex-M4内核超低功耗STM32L431RCT6处理器作为系统主控模块。CPU有高速Flash特性，能明显增加读写速度，兼具保护机制，使数据传输过程安全性及结果准确度均能得到保障。1.2.2通信模块选用NB35-A通信模块，是一款低功耗、灵敏度超高的NB-IoT微小系统板。内置BC35-G模组，内嵌网络服务协议栈，满足前期设计要求。模块还采用了先进的省电技术，省电模式（PSM）下其电流功耗只有4 μA。NB35-A系统板以NB-IoT无线电通信协议（3G99Rel.14）作为基础，迅速和网络运营商的基础设备建立通信关系。1.2.3烟感模块MQ-2烟感气敏元件、有源蜂鸣器共同组成烟感模块，工作电压5 V，用前要预热2 min左右，直到触感MQ-2略微发烫。理论上讲，伴随监测区域烟雾浓度的升降过程，输出电压也随之做出增减。MQ-2模块DO口外连接了源蜂鸣器，当监测烟雾浓度值高于阈值时，便会自动报警。1.3数据共享设计依照高层建筑提供的标准端口协议精准调取数据，数据转变成标准格式后系统会自动将其传送给第三方，提供标准端口相配套的数据协议，高层建筑系统能快捷、高效化地应用智慧消防内贮藏的数据资源[1]。智慧消防平台运行期间能对外提供标准数据接口及相关接口协议，将数据实时推送到建筑主数据平台，第三方平台严格按照协议要求所需数据加以应用。2高层建筑可视化智慧消防系统功能模块设计2.1消控中心集成可视化智慧消防系统以平台采集与控制终端等设备为支撑，分散各处的火灾报警控制器管控功能，不仅能精准地搜集信号，还能通过应用系统数据调控现场灭火流程。对于控制分散控制器显示与控制问题，应维持原有的操作习惯，以便管理者远程操控系统。消控中心集成系统将分散在各处的火灾报警控制器控制功能整合至可视化智慧消防系统中，确保可视化智慧消防基于一个平台就能快捷地采集及控制各个分散火灾报警控制器相关运行信息，促进系统内消防设施之间协调工作。2.2消防泵房系统消防泵系统是整个建筑物或建筑物群实现消防供水安全的重要基础[2]。消防中心接到消防控制箱发出的水泵启动信号后，就能执行一些自动启动命令。在建筑住宅区，为了确保消防泵系统模块化与独立，减少占用空间，常规做法是把消防控制系统安装在狭小空间内。例如，部分高层建筑住宅区中没有设置自动喷水灭火系统，特别是处于低层建筑配置的是室内消火栓。一旦建筑内部突发火灾，早期火势较小时如果没有得到有效控制，很可能造成巨大的损失。对于水压力无法满足消防用水压力的房屋建筑，可以在其内部创建小型或微型消防泵系统，安装在浴室或管道井内，为各个建筑房间安装喷头，使用防火门。发生建筑火灾时，洒水装置会自动开启，住宅楼房间狭小且独立性较强，能在短时间内控制火情。可以在楼梯单侧的管道井内设置消防增压泵，开启增压泵后通过能达到喷水喷头正常作业时所需的保障水压。消防泵房内部有效集成了各类型控制传感器、控制终端等，确保可视化智慧消防平台不仅能实时采集消防泵组手动、自动、电源、启停等状态信息，运用消防设施物联网还能促进各类消防设施和互联网之间的信息交互，远程操控消防泵组等的启动、暂停过程。基于无线或有线的方式连接网络，使消防水泵系统与互联网的连接方式体现出多样化特点，增强对多种环境的适应性，联网也便于用户随时查看，方便专业消防管理团队及时介入，在管理系统内能24 h全天候监控建筑各处消防设施的运作情况，及时传递出报警与控制信号，增加防火灭火过程的安全性。2.3消防设施状态的实时监测2.3.1电气火灾自动报警监控本研究设计的建筑电气火灾监控系统的主要特点是能先期预报漏电情况，规避损失。电气火灾自动报警监控系统的基本原理是当建筑电气设备的电流、温度等参数出现异常时，剩余电流互感器、温度传感器等终端探测头结合电磁场感应原理、温度效应的变化情况去收集有关数据，完整地传送到监控探测器，历经放大、A/D转换、CPU分析等一系列过程判断变化的幅值，与报警设定值进行比较分析，一旦高于设定值便会发出报警信号，同时监控设备也会识别、判定信号。如果判断建筑可能发生火灾事故时，监控主机第一时间传送出火灾报警信号，报警指示灯亮起，生成报警音响，液晶显示屏上清晰地呈现出火灾报警相关信息。值班人员快速前往事故现场进行检查处理，同时将报警信息传输至集中控制台。对于设置在高层建筑内的电气火灾自动报警监控系统，除了有剩余电流探测基本功能，还要有温度、电流探测的功能。建设消防控制室的场所，电气火灾报警信号应传送到消防控制室；消防控制室内部署的电气火灾监控设备，应为其设计联网功能，才能及时进行电话报警。结合建筑工程建设规模及所需检测电气火灾的位置，决定使用独立式探测器或非独立式探测器。在没有消防控制室且电气火灾监控探测器数量少于8个的情况下，可以用独立式电气火灾监控探测器。关于探测器的安装位置一定要严格把关，确保电气火灾监控探测器报警时，能清晰听到报警响声，便于处理。电气火灾监控系统的功能以监控位置为主，不会主动切换控制线路电源。尤其是对于非独立式电气火灾监控探测器，严禁直接接入火灾报警控制器的探测器回路；独立式电气火灾监控探测器可以直接接入，但火灾报警控制器上的显示要和其他显示之间存在差别。2.3.2水灭火系统监测在消防水池、水箱中安装液位传感器装置，并将信号传输至消防控制室[3]。具体方法是将浮球式液位计安装在水池（箱）内，确定最低报警水位，当水位降低到报警值时，液位计就会形成一个开关量信号，通过输入模块传输，并作为一个反馈信号呈现在控制室的报警控制器上，二次编码定位为“消防水池（箱）水位低”，提醒值班人员快速采取相关措施，确保正常的消防储水量。改造消防栓系统及早期施工的自喷水系统的阀门，为其加装启闭状态监控装置。一旦阀门被关闭（或偏离了正常状态），监控装置会立即生成一个开关量信号，通过输入模块最后反馈在控制室的报警控制器上，二次编码时定义为“**号阀门被关闭”，如果配备了CRT显示系统，还能以系统图的形式直观地呈现出阀门的位置，方便消防控制室工作人员随时确认当前阀门的工作状态，规避认为误关闭阀门的情况。为了规避虚假水泵启动的反馈信号影响建筑火灾判断精准度及操作效率，不仅要完整地留存既有启动信号反馈结果，也要明确管网中的实际压力；将压力开关安装在各台消防泵出水口与逆止阀之间的管段上，设置其动作压力值是水泵正常运行压力的85%~90%。有效启动水泵后，压力开关生成的动作信号会即刻传输到报警控制器，二次编码时定义成“*号自喷水泵启动确认”，便于消防控制室快速确认水泵工作状态[2]。2.3.3防排烟系统系统联合使用消防远程测控终端与电磁继电器采集控制柜的电源、手自动、启停状态等信息，用网络将相关信息实时上传至智慧消防系统平台，在此实现统一的监测控制。排烟口、防火阀的选用及控制始终是防排烟系统设计的重难点部分，对于具体项目要具体化分析，应用适宜的排烟口、防火阀的组合方式，确保防排烟系统投用期间能充分发挥出自身的功能作用。如果高层建筑平面相对较大，同楼层分布较多的电磁多叶排烟口时，易出现严重的水平排烟管漏风问题。高层建筑建议设计单层百叶排烟口+280 ℃电控排烟防火阀的排烟构造[3]。各个防烟分区排烟管都设置了280 ℃电控排烟防火阀进行分隔，建筑发生火灾时快速开启相应分区的排烟防火阀，其他防烟分区排烟管处于常闭状态，减少或规避漏风情况，使整体排烟效果得到更好的保障。排烟系统如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.030.F002图2排烟系统2.4消防应急照明和疏散指示系统2.4.1灯具的设计应结合疏散设备部署情况选择适宜的灯具，为居民顺利逃离建筑火灾现场指明方向。将灯具设置在疏散走道的侧面墙上，控制其底边距离水平地面1 m以下，两个标志灯的距离不可超过10 m，灯具突出墙面部分的尺寸不建议大于20 mm，且表面光滑。在达到基本照明要求的基础上，要确保灯具有瞬时点亮功能。设计智慧消防的应急照明和疏散指示时，节能灯具是首选，如使用LED光源，并保证光源色温≥2 700 K，具备良好的防晕眩特性。结合灯具的实际应用情况，为其配置雷达感应等设备，更好地落实应急防控工作。2.4.2消防应急照明供配电的设计应急照明负荷等级及电源：这类灯具的电源主要由主电源和蓄电池电源构成，高层民用建筑内部配置的消防应急照明主电源要按照一级负荷供电，在末端配电箱设置自动切换装置。蓄电池电源的供电方式较多，包括集中电源供电、灯具自带蓄电池供电等，前者适用于建设规模相对较大、应急照明灯具部署数目及类型较多的建筑物。系统配电：灯具运用集中电源供电方式，灯具主电源与蓄电池电源在集中电源内输出转换以后，需要由同一配电回路为消防应急灯具供电。灯具自带蓄电池供电时，应急照明配电箱的主电源输出断电信号后，灯具自动转入自带蓄电池工作状态。高层住宅建筑内如果建设了消防控制室，通常分散设置集中电源，集中电源可由其所处防火分区内消防电源配电箱进行供电，通常由本防火分区的消防风机房配电箱取电。没有建立消防控制室的建筑，分散设置的集中电源由所在防火分区的普通照明配电箱供电。2.4.3应急照明控制方式的设计对于建设消防控制室的高层建筑，消防应急照明应采用集中控制系统。集中控制型系统的通信方式有环形通信、树形通信方式之分，环形通信方式可靠性较高，线路长，投资较高，适用于建设规模偏大以及可靠性要求较高的建筑物。在系统内，设备及灯具都有独立地址码及控制芯片，能够实现总线与控制器间的可靠通信，实现点式控制。3结语本研究设计的可视化智慧消防系统规避了传统消防系统使用中的传输信息量少、灭火响应延时、无法直观动态确定现场灭火情况等问题，且具备设备运行状态智能化管理及指引疏散等功能，为智慧消防系统在其他场所内普及应用提供理论参考。