关于数字模型化在建筑消防设施与防火监督中的应用

摘要：在现代城市建设中，建筑消防设施的合理设计和规划、以及建筑防火监督体系的建立与城市建筑的消防安全性能密切相关。基于此，本文分析了建筑消防设施存在问题与防火监督工作现状，论述了关于数字模型化在建筑消防设施与防火监督中的应用，以供参考。

关键词：数字模型化;建筑消防设施;防火监督系统

中图分类号：TU892    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

随着城市化建设的快速发展，城市中的高层建筑群与大型建筑也逐渐增多，为保证各类建筑的顺利进行、保障居民的生命财产安全，建筑消防设施与防火监督系统也逐渐革新升级。根据现代化信息技术和消防安全的信息汇总，我们在城市建筑消防设施与防火监督中应用数字模型，从而对传统的消防安全管理业务进行重新梳理，并且合理有效地分配各项任务，以构建不同建筑群体的信息资源流通共享的数字化消防系统，巩固城市建筑消防和防火监督系统的地位。

1 建筑消防设施存在问题与防火监督工作现状分析

在现有的管理技术支持下，我国的消防监督管理工作落实程度相对较高，无论是消防救援工作的推进还是消防安全预防管理工作的执行，都严格按照相关的消防监督管理工作要求进行执行。但是随着社会生产力水平的提升，传统的监督管理工作方式已经不能适应当前的社会发展实际要求，这就导致了消防安全管理工作推进难度相对较大。为此作为相关的研究人员针对数字模型化的发展特点，将数字模型化与消防监督管理工作充分的结合在一起，通过信息化、智能化、高效化的技术手段创新，实现了消防监督管理工作的技术优化，一方面推动了消防监督管理工作的落实，另一方面减少了消防安全隐患的产生，提升了消防救援管理质量。

1.1 建筑消防设施工艺导致的设计及存放不合理

在传统的建筑消防安全工作运行过程中，由于建筑消防设施工艺设计或存放的不合理性，严重影响了后期消防建筑设施和防火监督系统运行的效果。一方面，由于警报器或报警系统在施工时所采用的施工工艺过于简单，施工单位对建筑消防设施的建造质量过差，导致火灾等紧急情况发生时，自动报警器不能及时有效地向外界发出警报或呼救，延误了扑灭火灾的最佳时期，使得灾情蔓延、居民的生命安全受到威胁。另一方面，建筑施工单位在建造整体建筑物时，未能将紧急情况的强制停止运作系统合理的规划，导致在灾情发生时，相关紧急通道的照明系统不能及时启动，而像电梯这类需要强制关闭的系统仍在运行，更容易发生火灾，灾情之外的伤亡损失，使局面更加不可控制。

1.2 相关管理人员意识薄弱，对建筑消防设施管理维护不到位

在现代城市建筑中，高层建筑与大型建筑的日益增多也使得消防安全工作系统的应用更加广泛，在项目施工单位进行建筑工程消防及防火工作系统设计时，一定会启用紧急消防系统配备自动报警器、手动报警器、紧急逃生通道、自动喷水系统等。而这些建筑消防设施都是由相关管理人员对其进行日常维护，如此便会出现诸多问题。由于建筑消防设施的管理人员防范意识薄弱，理所当然的认为灾情距离我们十分遥远，疏忽对高层建筑中建筑消防设施的日常维护，使得消防设施发生故障，导致某些消防设施在灾情需要使用时，不能够有效的发挥出自身的作用。如手动警报器年久失修，并未及时更换，一旦遇到自动报警器无法工作时，手动报警器也无法发挥它的作用，这势必会使火灾灾情迅速扩大、并无法得到外界的及时救援，造成大面积的人员伤亡。

1.3 防火监督系统及消防安全体制不完善

现代城市建筑中的防火监督系统和灾情相关的指導工作往往由物业公司进行承担，但由于物业公司的人员岗位流动性较强，相关管理人员不能及时发现和整改存在的火灾隐患，对已发现的火灾隐患上报后得不到物业服务企业的重视。此外，物业公司的消防负责部门针对同一个建筑没有一套完整且合理的防火监督机制，导致在火灾灾情发生时，相关指导人员任务分配混乱、灾情安顿工作不到位，后续的消防系统设施不能及时配备，灾情发生的源头及事故分析总结不到位。一方面，这种不完善的消防安全体制会极大程度上的阻碍火灾现场指导撤离工作的进行，另一方面，后续工作例如安全隐患排查、火灾源头处理的不到位更会影响居民的正常生活。

2 数字模型化在建筑消防设施与防火监督中的应用

随着我国社会主义现代化发展速度的不断加快，数字模型化也已经逐渐的渗透到了我们日常生产生活的方方面面，为了有效提升我国消防监督管理工作水平，全面提升数字模型化在消防监督管理工作中的应用，推动我国消防监督管理工作的有效落实。在对消防设施的基础检查工作推进、建筑消防设施监督管理、消防基础设备日常维护以及系统管理工作全面推进等几个方面，作为消防监督管理工作人员要充分的认识到自身工作的使命，在实际的监督管理工作推进的过程中，通过以下方面对自身的工作情况进行梳理，以适应当前的消防监督管理工作要求。

2.1 建筑消防系统中数学模型化的应用

针对于传统建筑消防与防火监督系统管理存在的问题，我们都可以利用当今大数据时代下的信息数据和物联网所构成的数字模型化建筑消防系统有效的规避这些问题所带来的安全风险。数字模型化是通过互联网信息数据的整合汇总对实际消防安全问题进行模型构建和分析，考虑消防安全隐患问题出现的各种因素，对实际消防安全和防火监督工作作出细化指导。例如，在城市消防系统设计过程中可采用BIM三维建筑信息模型，建筑设计师可以通过BIM数字模型对城市建筑的不同方案进行直观的对比，设计优化消防通道、防火区、楼梯间等建筑内部构建的位置分配。BIM技术是将建筑工程施工过程中的各项基础信息数据收集起来，其中包括建筑物零构件、建筑材料尺寸、建筑材料燃烧性能、发热量、产烟量等等，并将建设施工单位、消防设计单位、建设监理单位等多方单位共建一个员共享平台，将所有数据置于三维的建筑模型系统中作为数字化建筑中的虚拟建筑构件表达现实中建筑物的构件。且在此过程中，每个构件都有相应的尺寸与信息内容，将建筑信息模型直接转换为火灾模型，清楚地显示出在整体建筑物的各个区域不同材料的使用情况，并注明其属性。这样既能够在BIM三维建筑信息模型中观察分析得出火灾灾情发生的主导因素，构建更完善的建筑消防系统，同时也节省了重新利用软件建立数学模型的时间，更加精准地、迅速地构建完善的城市化建筑消防系统。

与传统CAD绘图相比，BIM模型是一种高度可视化的工具，因此在火灾发生后，与传统的人员组织疏散消防工作相比，BIM技术能够根据不同建筑的自身特点构建、规划出最佳的逃生途径，并可以根据其模型建构判断出火灾源头和火势最大的区域，这对后续消防工作人员对建筑楼道内的灭火消防安全工作提供了便捷。此外，由BIM技术所构建的城市建筑物消防材料数据库能够准确地为城市化消防工作提供数据，将每一次灾情发生的源头与安全隐患问题清楚地记录在数据库内，可以有效地规避城市火灾危险的发生。

2.2 基于不同数学模型应用，构建完善的防火监督系统

城市化的飞速发展使得现代化消防技术成为重中之重。2017年，公安消防部门发布《消防信息化“十三五”总体规划》，旨在要求城市建筑消防工作相关人员要合理运用物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴信息多媒体技术，加快推进“智慧消防”建设，全面促进信息化与消防业务工作的深度融合，为全面构建安全、稳定、统一的社会建筑消防安全系统。大数据时代的到来，促使我们由传统的城市建筑消防安全管理系统转化为基于大数据而构成的数字化模型消防安全系统，通过BIM三维数字化模型技术的应用进行火灾模型构建，进而分析其形成原因及制定消防安全系统中的预防措施。以城市化建筑群易發生的易燃易爆物品引发的固体火灾为例，设可燃物的燃烧面积为S（单位：m²），单位面积可燃物的燃烧速率为mf（单位：kg/m²·s），那么固体燃烧速率为Mc=mfS，所以可以得出热量的释放速率为Q=Mc·Hc，上式中Hc为燃烧热（单位：J/kg），进而得出总的热辐射能量为F=Qf，其中f为辐射系数，可取f=0.25。此时设热辐射球体的表面积为A（单位：m²），目标距离火焰的距离为r（单位：m），得出辐射强度公式q（r）=F/A=Qf/4πr²=fMcHc/4πr²=fmfSHc/4πr²，而分析得出火源的扩散速度和火是灾情的蔓延形势，从而能够利用该模型对被火灾困住的居民展开消防救援，在安全、合理的距离进行施救，已提高火灾发生后救援工作开展的效率。同时利用更多BIM数字模型构造火灾灾情具体问题的模拟情况，例如消防设施的合理设置与消防效果的具体关系，可以根据此类数据化模型对建筑消防设施进行逐一排查，根据数据所显示的对消防效果影响最大的因素进行合理调整。再如根据可燃物燃烧速率得出可燃物，剩余质量与燃烧时间来推算出火灾发生后的最佳救援时间，这些都是bim 3维数字化模型技术，在火灾实际应用中所产生的巨大优势，它能够将火灾发生的环境因素、人为因素按照数学模型构造解析的方式，充分考虑在内，能够使得消防安全工作和火灾救援工作科学合理化的进行。

2.3 在数字模型化建筑消防下防火监督系统的革新

首先，要对建筑所用消防器材、建筑零件材料、相关工作人员状态进行智能定位监测、合理跟踪管理，将所有有关建筑消防安全系统的信息材料上传至物联网中，在“云端”进行汇总分析，得出建筑材料属性、消防器材是否可靠等，进行构建广泛而又庞大的城市建筑BIM数据库，为建筑消防安全工作与防火监督工作提供信息技术上的支持。其次，物业相关部门要肩负起自身的职责，定期对消防部门管理工作人员进行有关于防火监督、建筑内部消防设施的定期检查更换等专业技能的培训，并且通过上传至云端的建筑材料和建筑群体的属性，通过历史灾情的时空分布数据与季节、天气、建筑人口分布情况等相关因素多维度的回归分析，挖掘规律，预测趋势，由政府相关机构、消防部门、物业管理公司多方全面实时监测，达到有效预防火灾的目的。最后，相关部门需要对消防安全系统进行革新，制定一套完备的建筑防火监督系统和有效的消防安全工作机制，例如在火灾发生时由多方同时监测到这一情况，三坊街需要按照紧急预案指示行动，救灾救援活动有序进行，灾情安顿工作要做好，在建筑群体内大火被扑灭、火灾结束后，也要由专业人员来到灾情现场，通过BIM技术对此次灾情进行分析整理，在政府部门、消防部门、物业公司管理部门留下存档，以便于今后城市建筑消防安全管理工作顺利进行。

以上便是在数字模型化构建下，城市建筑消防系统和防火监督系统的改革机制，这是属于当今大数据时代下消防安全工作的一项变革，能够为当今时代背景下的城市建筑群体火灾预防工作、消防救援工作等提供便捷，更称得上是当今消防安全工作的科学特色指南。

3 构建数字模型化系统在现代消防工作中的现实意义

在当今这个互联网+和信息数据的时代背景下，城市化建设的建筑群体消防安全工作和防火监督系统构建也需要采用数字模型化的工作模式，这同时也表明了在未来的城市规划中，由信息数据所引领的数字模型化消防安全工作已占主导地位，它能将信息数据更有优势地呈现在现代消防工作中，对城市的发展具有重大意义。

一方面，这种数字模型化防火监督系统能够实时监测不同建筑群体之间的微小的变化，通过材料属性、资源配置等多方面的监督机制有效地保证了居民生命财产安全，维持社会稳定和谐发展。另一方面，当发生火灾灾情时，数字模型化系统能够依照消防安全体制给出科学合理化的救援建议，使得多方同时有序地进行救援工作，尤其是在新冠疫情发生时期更需要这种完整的城市消防安全工作体制来指导人们有效防范疫情的同时注意防范火灾灾情的发生。总而言之，城市数字模型化消防安全工作系统能够实现预防火灾为主，消防灭火工作为辅的目的，与政府及消防部门共同构建安全的居住环境，让人们在城市中的生活更加幸福和谐。

4 结语

综上所述，在大数据时代，我们需要利用数字模型化系统对城市建筑群体消防设施信息、建筑材料等构成庞大的云端数据库，并进行多方实时监测防范。一旦发生火灾，根据信息技术监测和科学指导进行有效救援，在灾情结束后，将此次的经验教训上传至数据库中，以备今后的消防救援工作的开展。大数据时代下的科学合理化的消防安全工作，相关部门要负起自身的责任，努力做好本职工作，为广大人民构建一个安全、幸福、和谐稳定的居住环境做出贡献，从而维护社会的和谐稳定，长期发展。

參考文献

[1] 钱志英.建筑消防设施维护管理长效机制的探讨[J].消防科学与技术，2013（12）：1414-1416.

[2] 杨晓姣，肖立稳，杨晨彪.数字模型化在建筑消防设施与防火监督中的应用[J].科技风，2014（20）：172.

[3] 张星景.建筑防火监督及配置消防设施探讨[J].低碳世界，2014（21）：267-268.

收稿日期：2021-06-22

作者简介：杨巍巍（1983—），男，浙江临海人，研究生，工程师，研究方向：防火监督。

About the Application of Digital Modeling in Building Fire Protection Facilities and Fire Protection Supervision

YANG Weiwei

（Zhejiang Fire Rescue Corps Taizhou Wenling Fire Rescue Brigade， Taizhou Zhejiang 317500）

Abstract： In modern urban construction， the reasonable design and planning of building fire-fighting facilities and the establishment of building fire prevention supervision system are closely related to the fire safety performance of urban buildings. Based on this， this paper analyzes the existing problems of building fire-fighting facilities and the current situation of fire prevention supervision， and discusses the application of digital modeling in building fire-fighting facilities and fire prevention supervision， for reference.

Keywords： Digital modeling; Building fire fighting facilities; Fire prevention supervision system