高层建筑火灾逃生控制系统的设计与研究

发表时间：2019-07-01T16:55:29.257Z 来源：《防护工程》2019年第7期 作者： 汪少华

[导读] 对于社会的发展起到了十分重要的作用，所以，必须要做好高层建筑的火灾消防预防工作，提高人们的安全逃生技巧。襄阳市汉江工程设计有限公司 湖北襄阳 441003

摘要：目前，我国的高层建筑越来越多，本文通过高层建筑主体结构施工技术特点进行分析,提出有利于高层建筑主体结构施工的具体应用技术,为我国城市在高层建筑项目的施工建设过程中提供参考。为解决高层建筑火灾被困人员的逃生问题，本文设计了一种高层建筑火灾逃生控制系统。该系统以单片机为控制核心，采用太阳能供电模块提供电能，结合无线通信模块来传送指令;通过拉力传感器检测人员进出情况，使用步进电机驱动载人装置运行，从而提高火灾逃生的安全性与高效性。 关键词：高层建筑火灾逃生;设计；研究

引言

随着我国社会经济的快速发展，高层建筑已经成为人们日常生活和工作的重要组成部分，高层建筑不仅能够有效地利用有限的土地资源，还能够进一步提高人与人之间的沟通交流，对于社会的发展起到了十分重要的作用，所以，必须要做好高层建筑的火灾消防预防工作，提高人们的安全逃生技巧。 1高层建筑火灾特点

1.1 高层建筑内部情况复杂

高层建筑本身的高度比较高，往往高达几十米，一旦出现火灾，必然会导致烟火迅速的蔓延，高层的人员也无法从窗户处逃生，必须要一层一层的从楼梯口疏散，进而给疏散工作带来了较大的难度。高层建筑本身的人员十分密集，也容易引发踩踏等事故的发生，火灾过程中必然会存在浓重的烟，由于结构问题而无法及时扩散浓烟，最终会导致人们出现窒息的现象发生，给安全逃生工作带来了巨大的挑战。

1.2 人员密集

高层建筑中的人员十分的密集，一旦出现火灾的时候，人们往往并不能及时逃生，由于每个人都十分的慌张、心急，往往会在逃生过程中出现安全事故。另外，人们的自我保护意识比较薄弱，并没有掌握相应的逃生技巧，所以，一旦出现高层火灾，往往会带来较为严重的伤亡。

1.3 疏散设施少

对于疏散设施来讲，单一的楼梯仅供人们使用，为了能够满足人们的日常生活，往往会设置多部电梯，但是，出现火灾的时候并不能使用电梯，一旦火源进入电梯，所带来的后果无法想象。所以，在面对高层火灾的时候，人们必须要依靠楼梯进行逃生，但是火势蔓延的速度并不是以人们逃生的速度决定，必须要提高疏散效率，才能够做好消防工作。 1.4 灭火救援难度相当大

消防工作的主要内容就是将火源扼杀，但是，高层火灾的时候，消防人员往往无法真正接触火源，所以，唯一的方法就是爬楼梯到达指定的位置，但是，高层往往都是几十楼，消防人员的体力远远无法支撑登高的过程，即便通过楼梯接近火源，也会因为疏散人群而降低效率。对于快速蔓延的火势无能为力，进而会带来较大的损失。 2硬件设计

2．1载人装置的结构设计

该部分由吊笼、单片机、拉力传感器、无线发射模块以及钢缆组成。在建筑顶部安装步进电机和钢缆收放器，步进电机的机轴与钢缆收放器相关联，进而驱动钢缆收放器收放钢缆;导向轮安装在楼房顶部与升降通道的交界处;钢缆一端连接在钢缆收放器上，另一端绕过导向轮连接在载人装置的上端。拉力传感器安装在吊笼与钢缆之间，用于检测人员进出吊笼情况。本系统选用由合金材料构成的拉力传感器，具有较高的抗扭强度和良好的抗偏载能力。为降低信号传输中的干扰，采用电流模拟信号作为载体，将由拉力传感器检测到的信号经过信号放大、滤波处理。再通过A/D转换器使得单片机对数据进行采样、量化。最后通过无线发送模块将相关指令传至楼顶处的无线接收模块。在建筑的外侧设有自顶向下的升降通道，每层设置逃生口。载人装置设在升降通道内，可沿升降通道做竖直方向上的往复移动。吊笼外部固接有与滑槽相配合的导向滑块，导向滑块与滑槽相配合而安装在楼房的升降通道内，吊笼侧壁上设有朝向各楼层逃生口的入口，实现逃生人员的进出。

2.2做好高层建筑防火设计

高层建筑在选址、设计阶段必须要做好总体的规划工作，科学、合理地进行防火设计工作，尤其要重视消防车道以及消防水源的分布。建筑物内部应该合理的设置防火分区，从而能够有效地阻碍火势蔓延速度，为人们的疏散赢得宝贵的时间。高层建筑的安全疏散通道在进行设计的过程中，必须要结合逃生情况，进行竖直和水平两个方向的疏散路线，将其布置在高层建筑的两侧，才能够保障各个位置的人们完成撤离工作。另外，必须要结合通风空调系统以及排烟系统，对其进行科学、合理的规划，最终才能够为人们提供良好的保护。 2.3保持良好的心理素质

结合相关调研表明，心理素质对于逃生来讲起到了十分重要的作用，危及的时候，人们通过正确的决定往往会拯救自身的安全。所以，高层建筑在发生火灾的时候，人们不能出现慌乱的现象，必须要时刻保持自身的冷静，结合现场的实际情况做出正确的决定，从而才能够选择正确的逃生路线，更不能一味地躲起来。对于高层人员来讲，应该尽量地进行下行，不能往上走，在选择逃生路线的时候，更不能随大流，一旦人流过于拥挤，就会出现踩踏事故的发生。必须要对自身选择的逃生路线进行理智的分析，才能够有效地避免将自身困在火场。

2.4消防联动控制系统

联动部分因涉及对象比较多，为了尽可能全面考虑多种因素，联动方式采用“软控制”（是指被控制对象通过总线回路上的模块或中继器所给出的有源输出或无源输出来实现控制功能的，不需单独布线到联动控制装置。）与“硬控制”（是指从被控制对象到联动控制装置之间存

在直接连线，而非回路总线，它控制时不通过模块实现。）组合成“软硬兼施”的布线方式。下面对其分类和具体要求归纳如下：1.消火栓控制系统该系统要求有手动/自动功能，每防火区消火栓按钮信号共用一个监视模块，通过二种线进入报警器（软）从主机到泵房是单独布线（硬），以确保泵的启动万无一失。2.水喷淋控制系统该系统与消火栓系统要求和实现方式一样，只是联动关系上为水流和压力开关“与”，然后自动启动泵。3.非消防电源切断及电梯归底控制这部分都采用硬线方式，按正常照明配电柜和常用电梯的数量各分多路单独布线，设控制线和反馈信号线。4.防排烟系统该系统主要分清各种阀的放置位置及联动关系：（1）防火阀在防排烟系统中通过280℃熔断或模块联动控制，回收信号通过主机编程去停止防排烟风机，全部采用模块控制（软）；(2)排烟阀是放置在室内排烟管道空间内，起到将建筑内的烟雾排除室外的作用，反馈信号去联动排烟风机动作，这些信号都可以通过总线模块去实现（软）；（3）送风阀放置在封闭楼梯间和电梯前室，起到将室外新鲜空气送往室内的作用，它的动作以及联动送风机动作都是总线模块完成（软）。如考虑工程中各种风机数量较多，采用模块控制比较方便，同时，利用主机的控制盘实现手动控制功能。5.应急广播、通信系统该系统中的通信系统可以将楼宇的所有电话插孔并联，重要场所如：水泵房、配电室、空调机房、电梯机房等处设置固定的对讲电话，广播系统按层和防火区分成若干路，每路广播数量可根据空间需要设置。联动要求仅向失或楼层及相关楼层发出火灾警报，扩大机功率要满足相邻三层喇叭功率之和，布线要与报警系统分开（硬）。6.防火卷帘门控制系统该系统通过总线模块驱动卷帘门动作，在卷帘两旁放置烟、温感探测器，由主机软件实现手动和自动控制（软）。 3安全性分析

系统需进行安全性分析，具体为装置的重复使用性、制动性能及运行稳定性。1)重复使用性在供电模块充满电时，储电量Q储为

9600WH。规定载人装置下降至地面后并复位为一个运行周期，空载质量m0为20Kg，设置装置空载上升速度v*为2m/s。空载额定力矩M*为6．366N/m，电机空载工作功率P*为400W。一个运行周期的总耗电量Q耗: 在最大储电量条件下，可完成147个运行周期，系统的重复使用性良好。2)制动性能制动性能是评估逃生系统安全性的重要指标，本文对装置的制动距离进行分析计算。由额定速度v=1m/s与加/减速时间t=4s，得制动过程加速度a=0．25m/s2。参照电梯紧急制动时平均减速度在0．2～1．0g之间的标准，该制动加速度合理。再根据

S=v2/(2a)，得到制动距离为2m。3)运行稳定性载人装置通过导向滑块与滑槽相配合而安装在楼房的升降通道内，其升降平稳，不会发生旋转、倾斜及晃动，钢缆不会发生翻转、碰撞和缠绕，运行稳定性有保障，可有效避免逃生人员受到二次伤害。 结语

该系统具有结构简单、安全性高、适用范围广泛的优势。单片机作为步进电机的控制核心，精确控制下降、落地速度;安装于升降通道的载人装置，运行稳定性高;采用太阳能供电，确保电力中断时的安全运行。可应用于小区居民楼等高层建筑。 参考文献:

［1］姚燕生，朱达荣，吴振坤．高层建筑火灾缓降逃生设备综述［J］．安徽建筑工业学院学报，2013，21(4):42-45． ［2］钟东阶．高层建筑火灾跨楼层逃生通道设计［J］．湖北工业大学学报，2014，29(4):80-81．