1、BIM 技术在建筑消防中的应用分析 奚峰强 常州工学院 摘 要： 随着我国基础设施建设的不断发展, 我国的大型公共建筑如雨后春笋拔地而起, 然而大型建筑火灾事件时有发生, 因此在建筑消防中 BIM 技术的应用日益受到重视。介绍了 BIM 技术的概念, 分析了 BIM 技术在建筑消防中的应用优势, 最后描述了一种基于 BIM 技术的建筑消防系统架构。关键词： BIM 技术; 建筑消防; 系统架构; 作者简介：奚峰强 (1981-) , 男, 助理工程师收稿日期：2017-09-25Application analysis of BIM technology in building fire pr
2、otectionXi Fengqiang Changzhou Institute of Technology; Abstract： With the continuous development of infrastructure construction in our country, the large-scale public buildings in our country are springing up. However, large-scale building fire events occur frequently. Therefore, the application of
3、 BIM technology in building fire protection is paid more and more attention. This article first introduces the concept of BIM technology, then analyzes the advantages of application based on BIM technology in building fire protection, and finally describes a building fire-fighting technology archite
4、cture based on BIM technology.Keyword： BIM technology; building fire protection; system architecture; Received： 2017-09-250 引言进入 21 世纪以来, 我国基础设施建设方面获得了重大发展, 高层建筑火灾也是时刻威胁着人们的生命财产安全, 如 2010 年 11 月 15 日上海静安区公寓大火致多人伤亡。高层建筑火灾的防控已经成为一个社会性的难题。血淋淋的现实促使人们在建筑消防设施信息管理、消防系统设计等方面不断创新, 以提高建筑的消防安全。1 BIM 技术的概述BIM 是
5、“Building Information Modeling”的英文简称, 即“建筑信息模型”。它将项目不同阶段的数据全部包括在一个 3D 的模型中, 是目前行业内比较热门的一种集建筑设计、施工、管理于一体的方法。BIM 技术应用在建筑工程的设计阶段、施工阶段及建筑建成以后的管理和维护阶段1。随着 BIM 技术的不断发展, BIM 技术在建筑行业各个方面的应用也越来越普及, 然而, 现阶段 BIM技术在我国建筑消防管理中的应用还处于较低水平。2 BIM 技术在建筑消防中的应用优势2.1 建筑信息直观化BIM 技术是一种将建筑实体以三维形式表达的信息技术。BIM 技术通过数字信息技术把建筑实体数
6、字化、虚拟化, 建立一个大到包含墙面、地板、天花板, 小到包含门、窗、楼梯的三维建筑模型。由二维图纸向三维立体模型的转变使建筑信息更加全面、直观。2.2 建筑信息系统化通过对建筑整个生命周期的数据进行共享, BIM 为建筑的后期管理建立了各种数据库实现建筑信息的系统化。同时将灭火器、应急灯等消防设备的型号、状态以及位置等信息实时载入相应的数据库中, 尽可能地提供消防设施的原始信息和建筑细节。2.3 建筑信息实时化在建筑建成并正式使用的过程中, 建筑内部会根据使用的功能进行重新布局, 消防栓和灭火器等消防设施的位置和数量会进行相应的改变或增减, 甚至会改变建筑的疏散通道等重大事项。基于创建的 B
7、IM 模型, 建筑管理人员可以将建筑变更的信息完整准确的在模型内进行实时更新。建筑管理部门和消防部门均可通过该模型共享数据信息, 以实现快捷高效的管理2。2.4 建筑消防系统再优化为了实现为火灾现场提供多种不同维度的数字预案, 将火灾现场模拟软件 (如Pyrosim) 接入 BIM 模型。通过模拟建筑火灾给相关消防设施数据 (如灭火器的位置) 的选择提供更为科学的依据。BIM 技术可与应急疏散预案软件 (如Building Exo Dus) 相结合, 形成建筑不同方位的应急疏散路线图, 从而使得建筑管理人员能够优化火灾应急疏散预案3。3 基于 BIM 技术的建筑消防管理系统构建基于 BIM 技
8、术的建筑消防管理系统, 如图 1 所示。图 1 建筑消防管理系统架构 下载原图3.1 数据采集层建筑消防数据采集层采集的信息主要包括三个方面:1) 采集建筑工程项目的各相关信息数据, 基于整合的各种相关信息数据, 利用BIM 技术建立建筑模型。该模型是一种实体数字模型, 与实际建筑一样包括梁柱、门窗、楼梯等实体信息。2) 采集安装在建筑中容易发生火灾的场所或设施的传感器的信息数据, 比如温度传感器安装在建筑内的电源插口及电源开关处, 一氧化碳浓度传感器、甲烷浓度传感器安装在天然气开关阀上。如图 2 所示, 传感器采集的信息数据由转换芯片将模拟信号转换成数字信号, 再由数据处理单元接收处理后传输
9、给计算机服务器, 该计算机服务器对输入的信号进行处理并识别发生火灾的位置, 同时结合 BIM 模型信息存储器内所存储的信息计算出最合理的疏散路线。3) 通过 RFID/移动设备等实时采集建筑内各危险源的信息和消防设施的信息, 比如采集建筑中保温材料的热传导率, 采集建筑中灭火器的有效期限等。3.2 数据模型层通过对建筑各种信息数据的采集, 建立一个集成化的建筑安全信息模型, 该模型主要包括两个方面:1) 符合建筑实体结构的 3D 信息模型, 该模型具有各种功能, 如支持各种观察视图、分层等, 便于各个工作单位获得建筑消防信息, 提高了三维可视化信息模型的直观性。图 2 数据采集模块示意图 下载
10、原图2) 将建筑安全信息参数化的信息模型, 实现了对建筑整个生命周期包括建筑生命周期内不断更新的信息的管理。通过 BIM 信息数据库和建筑消防数据库的映射, BIM 信息数据库为建筑消防数据库提供建筑本体信息, 而建筑消防数据库又可以将信息反馈至 BIM 信息数据库, 从而通过 BIM 信息数据库与建筑消防数据库的交互缩短建筑消防工程施工时间, 提高建筑消防水平。3.3 数据分析层数据分析主要包括危险源数据检查、对比和分析以及建筑构件、消防设备等数据分析。1) 危险源数据检查、对比和分析可以采用如下方式:利用 BIM 建模软件, 如Autodesk 公司的 REVIT 软件, 将 BIM 安全
11、信息模型和电子标签之间的信息数据进行交互, 实现危险源信息数据的自动检查、对比和分析。并对危险程度进行分级, 对于低风险的危险源使用报警处理, 或将危险源位置通过移动终端将具体情况发送给建筑使用人员。对于高风险的危险源除了进行报警处理外, 还要将危险源位置信息直接通过无线网络发送给消防部门。2) 建筑构件、消防设备等数据分析主要包括:一是实时更新建筑构件、消防设备等信息, 如借助于电线线路老化模型, 分析建筑电线线路的老化情况;二是借助于实时载入的消防设备的细节信息, 分析如灭火器是否过期, 消防栓水压、应急灯供电和喷淋头供水等情况。3.4 数据应用层如图 3 所示, 利用数据应用层实现对建筑
12、危险源实时动态监控, 以及优化建筑消防设计、模拟火灾和应急疏散、辅助火场指挥决策。利用 BIM 模型实现对建筑的动态监控的关键在于用户需利用 BIM 信息模型对危险源进行处理, 结合建筑的实际情况对可能存在的隐藏危险源进行针对性分析。优化建筑消防设计是指在建筑物实际情况的基础上, 结合自动化控制、传感器技术、计算机网络等技术设计出符合消防安全工程学原理的整个防火系统。制定相应的消防应急预案是模拟火灾和应急疏散的主要目的, 在实际进行火灾消防时, 能够根据现场实际情况和预先制定的消防应急预案, 迅速制定出实际的求援方案, 为消防部分的消防救援工作提供辅助指导。模拟火灾的关键在于根据建筑的实体信息
13、和建筑消防安全信息, 模拟发生火灾时建筑内火灾发生点火势的燃烧和烟气流动状态等。模拟应急疏散的关键在于根据建筑内消防安全信息, 以及建筑内火灾点疏散人员的估计疏散速度和估计疏散时间, 制定疏散人员的疏散预案, 辅助消防救援工作4。图 3 数据应用层示意图 下载原图3.5 数据用户层数据用户层所涉及的对象包括建筑设计单位、施工单位、政府消防部门以及物业管理部门。通过基于 BIM 技术的建筑消防管理系统将各个部门的工作信息有机结合起来, 并为各方提供信息共享, 通过权限设计满足各方对建筑消防安全所需信息的诉求, 提高建筑的消防安全。4 结语目前, BIM 技术在建筑消防领域的应用刚刚起步, BIM
14、 技术在建筑消防领域的应用也远不止本文探讨的几个方面。我们应当深入挖掘 BIM 技术在建筑消防领域的潜在价值, 构建消防设计、建筑防火、灭火应急救援的综合应用平台。将BIM 技术与物联网技术、虚拟现实技术等相结合, 提高 BIM 技术在建筑消防领域的实用价值。参考文献1王佳, 黄俊杰.BIM 技术在建筑消防全生命周期的应用探索J.建设科技, 2015, 16 (23) :52-53. 2王佳, 周小平.BIM 在建筑消防中的应用M.北京:中国电力出版社, 2016. 3杨恒峰, 闫文凯.基于 BIM 技术在逃生疏散模拟方面的初步研究J.土木建筑工程信息技术, 2013, 5 (3) :63-67. 4Okazaki S, Matsushita S.A study of simulation model for pedestrian movement with evacuation and queuingA.Proceeding of international Conference on Engineering for Crowd Safety.London:ElsevierC.1993:271-280.
