BIM和GIS技术的高层建筑消防火灾定位

2022-09-21 16:45:51 来源:写作指导

摘要:传统高层建筑消防火灾定位方法的起火源定位误差较大,给消防带来隐患。为此,设计基于BIM技术与消防GIS技术平台结合的高层建筑消防火灾定位方法,分析建筑消防火灾疏散需求,避免高层建筑消防火灾对人员的二次伤害,提取高层建筑消防火灾特征,对高层建筑作出相关火灾预防;基于BIM技术与消防GIS技术平台构建定位模型,减少高层建筑消防火灾的定位误差,进而实现高层建筑消防火灾的精准定位。仿真实验表明,设计方法的定位误差更小,可以更加精准地找到起火源,保证建筑中人群的安全生活环境,极具推广价值。

关键词:BIM技术;消防GIS技术平台;高层建筑;消防火灾;定位方法

0引言

近年来,随着经济社会的快速发展,我国城市化发展进程持续加快,城市人口呈现快速增长的态势。在城市化和城镇化建设步伐加快的过程中,建筑密度与建筑楼层有所增多,使得经济社会的发展环境以及居住环境日益复杂化,相应的各类灾害事故发生率与频率都逐步上升。原有的建筑形态不能满足城市人口的居住与工作环境。因此,建筑楼层开始增加,利用上层空间减少地面空间,以最少的占地面积创造出最大的建筑空间,最大限度地保证城市人口的生活环境[1]。高层建筑的建设是一把双刃剑,有利的方面在于保证人均居住环境;有弊的方面在于建筑层数较高,当发生火灾、地震等灾害时,高层建筑的人们逃生成为难题,影响人们的逃生环境[2-3]。由于人们的生活离不开火的使用,而不好的用火习惯容易造成室内发生火灾,影响整座楼体的安全。在高层建筑中,火灾是所有灾难中最常见的,造成了很多楼体破坏与人身财产的损失。由此可知,火灾是高层建筑施工中亟待解决的难题。BIM技术与消防GIS技术可以将相关信息进行整理与分析,使用BIM技术构建的模型,可以提供更加精准的数据分析[4]。因此,本文利用BIM技术与消防GIS技术平台相结合的方式,设计高层建筑消防火灾定位方法。旨在提高消防疏散效果,为高层建筑人群的生活提供安全保障。

1高层建筑消防火灾定位方法设计

1.1建筑消防火灾疏散需求分析

高层建筑由于其层数较高,在发生火灾时,很容易造成人员财产伤亡。因此,本文对高层建筑消防火灾定位进行研究。火灾的危害性较大,在森林发生火灾时,如果不能及时制止,火势将会蔓延至整个森林[5]。在建筑发生火灾时,火势会层层蔓延,从低层楼层蔓延至高层楼层,并伴随着滚滚的浓烟,很多人无法作出防护,会受到浓烟的影响,看不清逃生路线,更有甚者会出现窒息而亡的现象。因此,分析高层建筑火灾疏散需求至关重要。在高层建筑施工过程中,会在每个单元内放置火灾疏散示意图,方便人们在火灾中可以安全逃生[6]。但是,当建筑发生火灾时,人们求生意志较强,容易忽略消防安全疏散示意图,反而向自己最为熟悉的地区逃跑,影响最终的逃生结果。本文考虑到人们的求生意志认为,高层建筑需要加强火灾逃生的宣传力度,并定时开展相关消防活动,例如,消防讲座、消防逃生演习等,减少高层建筑火灾对火场人员的二次伤害。

1.2高层建筑消防火灾特征提取

在高层建筑的消防火灾中,除了消防疏散之外,起火源的定位是重中之重。传统高层建筑消防火灾定位方法中,往往会使用温度传感器进行温度回传,从而确定起火源的位置[7]。但是,此种方式会受到浓烟、环境、距离等因素的影响,造成传感器传回的温度不准确,造成消防火灾定位误差较大,定位精度也随之下降。本文摒弃以上传统定位方法的缺点,使用BIM技术与消防GIS技术平台相结合的方式,对高层建筑消防火灾的特征进行提取,对高层建筑作出相关火灾预防。在高层建筑发生火灾后,火势蔓延的区域往往不规则,逃生路线也需要作出精准的规划。高层建筑的火势蔓延情况如图1所示。如图1所示,在高层建筑起火后,火势会向四周蔓延,图1仅为火势蔓延的一种情况,还可能出现逆时针的形式蔓延,或是混乱的形式蔓延,需要结合火势大小、建筑环境、温度变化的情况,具体分析火势特征。

1.3基于BIM技术与消防GIS技术平台构建定位模型

GIS实际上就是地理信息系统,是基于先进计算机技术手段与完善化硬件系统,收集地理空间数据,并完成对数据信息的分析、管理、显示以及操作。该系统类似于信息服务系统,会伴随着网络信息技术手段的发展而不断加强。对GIS技术进行广泛应用,尤其是在消防领域进行推广,如今已经非常普遍,其中GIS技术当中的消防地理信息数据库内容要点,主要涉及三个方面:一是消防地图广域性;二是清楚记录地图消防设施;三是及时提供灾害点周围地图并进行信息反馈。在对各技术进行应用当中,需要保证该技术可以提供灾害地点周围的地图以及消防要点,使得消防指挥系统能够在接收到信息之后,有效设计救援方案。在高层建筑发生火灾后,先开始逃生的人员一定是最先发现火灾的人员,随后带动建筑内其他人员逃生,因此,可以缩小一部分的起火源范围。再通过火灾特征的提取,分析火势走向,将起火源锁定在某一区间内,进一步缩小起火源的范围[8]。在此环境下,本文使用BIM技术与消防GIS技术平台,对此时火势情况进行具体分析,并构建出一个起火源定位的模型,减少消防火灾的定位误差。基于BIM技术与消防GIS技术平台构建定位模型如图2所示。如图2所示,本文使用BIM技术与消防GIS技术设计的定位模型中,存在5个方面,逐步缩小火灾起火源的位置区间,从而实现精准定位的功能。利用此模型,可以在高层建筑火灾来临时,迅速作出预防,从火灾开始逃生的范围开始,使用灭火设施对该区域进行灭火行动,并利用BIM技术预判火灾蔓延范围,从而减少火势的进一步蔓延。在火势控制住后,使用消防GIS技术,对起火源进行精准地定位,最大限度地减少高层建筑消防火灾的定位误差。把GIS技术应用到消防通信指挥系统当中,可以让指挥员迅速接收消防地理信息,剖析灾害地点周围的详细数据信息,结合获得的分析结果制定有效的救援方案,恰当运用针对性强的消防手段提高消防工作的整体效果。

1.4高层建筑消防火灾精准定位

为了实现高层建筑消防火灾的精准定位,本文首先分析出高层建筑的疏散需求,确定高层建筑的疏散难题,并提出相应的解决方案,通过社区内开展消防主题讲座与消防演练,提高居民对火灾防护的意识与自我防护的意识,综合提升社区内居民的防火意识[9]。其次,对不同类型的火灾特征进行分析,火灾蔓延的趋势可以是低层建筑到高层建筑,也可以是高层建筑到低层建筑,或者是从侧面蔓延,因此,需要在遇到火灾时,消防人员可以拥有较强的判断能力,在火势进一步蔓延之前,将火势控制住,保证建筑内居民的安全。最后,本文利用BIM技术与消防GIS技术,对火灾的起火源进行分析与定位,构建出一个完整的定位模型,减少定位误差,为人们的安全提供保障。

2仿真实验

为了验证本文设计的方法是否具有实用效果,本文在实验室内布置出与高层建筑相同的消防环境,并通过增加室内温度,模拟出火灾环境。在此条件下进行实验,并将传统火灾定位方法与本文设计的火灾定位方法进行对比,实验过程及结果如下所示。

2.1实验过程

本次实验首先对高层建筑疏散进行分析,在发生紧急火灾时,居民往往会出现恐慌,出现人群聚集的现象,从而影响人员逃生状态。由于大部分居民没有经历过火灾,在实际火灾过程中很难逃生。本文在此条件下,对影响高层建筑疏导的因素进行分析。人们在火灾逃生过程中往往会选择自己较为熟悉的通道逃生,忽视实际逃生通道,造成人员伤亡。除此之外,建筑结构对消防疏散同样存在影响,高层建筑楼层较高,在发生火灾后,电梯不能使用,只能通过楼梯进行逃生,无法进行有效地疏散。在一些年久失修的老房区,消防通道早已经成为摆设,在消防通道中放置了各类的居民摆件,不仅容易引发火灾,还会导致火灾逃生失败的现象。而在众多火灾消防过程中,消防定位误差也是影响高层建筑疏散的关键因素。因此,本文对高层建筑的影响因子权重进行矩阵判断,公式如下:常数;c为影响因子的权重指标。通过矩阵判定,本文认为,消防定位误差较大是主要影响消防火灾的因素。

2.2实验结果

在上述实验环境下,将传统火灾定位方法与本文设计的火灾定位方法进行对比,验证两种方法的定位精准度,实验结果如表1所示。如表1所示,在相同实验条件下,本文以4个楼层为周期,选取MB10,MB14,MB16,MB20,MB24,MB28一共6个楼层。其中,传统高层建筑消防火灾定位方法的起火源定位误差较大,在MB10楼层时,起火源定位误差最小,为0.124,高于0.1;在MB28层时,起火源定位误差最大,为0.642,因此使用传统高层建筑消防火灾定位方法很难进行起火源的精准定位。而本文设计的高层建筑消防火灾定位方法的起火源定位误差较小,在楼层为MB10时,起火源定位误差最小,为0.012,无限趋近于“0”;在MB20,MB24,MB28层时,起火源定位误差保持稳定状态,为0.036,因此可以保证定位误差不会随着楼层变化而改变,进一步保证高层建筑火灾的精准定位,符合本文研究目的。

3结语

伴随着城市现代化建设步伐的加快,城市建筑面积逐渐减少,为了满足逐渐增加的城市人口生活环境,建筑的楼层开始不断增高,给人们的居住与办公提供了便捷条件。但是,由于建筑楼层的增加,一旦发生火灾等灾害,电梯不能使用,只能通过消防通道进行人群疏散,极易造成人员密集与踩踏现象。因此,高层建筑的防火与起火源的定位研究势在必行。传统高层建筑消防火灾定位方法的起火源定位误差较大,直接影响火灾疏散效果。本文摒弃传统方法的缺点,利用BIM技术与消防GIS技术平台结合,能够给消防通信指挥工作的推进,提供数据和资源方面的支持和保障。丰富的信息数据库资料能够让指挥员把握着灾害事故发生点的周围信息,做好信息的规律性组合。设计高层建筑消防火灾定位方法,旨在精准定位建筑中的起火源,减少火灾造成的危害,为人们提供安全保障。

作者:付萍 单位:济南市消防救援支队