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消防给水系统风险分析&洪恩物联网消防给水系统解决方案

时间：2020-05-08

消防给水系统风险分析

&洪恩物联网消防给水系统解决方案

消防给水系统的重要性

在各类灭火剂中，水不仅是最廉价的灭火剂，也是最高效的灭火剂，任何火灾最终被扑灭都离不开水，基于水的消防设施已成为当今世界上最为通行、最为主要的消防设施，其供应量的多少直接决定着灭火的成效。根据统计，成功扑救火灾的案例中，有93% 的火场消防给水条件较好；而扑救火灾不利的案例中，有81.5%的火场缺乏消防用水或消防给水系统失效。

根据国内380宗实际火灾案例的调研结果，火灾时喷淋系统能出水的比率只有52.5％，消火栓系统能出水的比率只有77％。而且，在这些能出水的实际火灾案例中，人工手动启动消防水泵供水的比率达到了90％以上。这些数据，表明我国大部分消防给水系统都是处于手动状态或者处于完全失效状态。在火灾发生后，不能第一时间自动启动和喷水灭火，这也是很多原本可被消防给水系统自动启动控制和消灭的小火最终酿成特大或重大灾祸的最重要原因之一。

消防给水系统是在火灾时进行自动或主动灭火的系统，其重要性不言而喻，消防给水系统与其它消防设施相比，消防给水系统还存在两个重大区别：

（1）消防给水系统很难在日常维护管理中检验其灭火的效果，其它消防设施的效能在日常的使用中能得到检验，这与它本身要实现的功能有直接关系。

（2）除日常维保费用支出外，消防给水系统还存在经常性费用支出，作为有压管道，它时刻存在一定的渗漏（允许渗漏量），运行过程中需要不断的稳压补水，从而会产生相应的费用，其它消防系统则不存在这笔费用。对于设计流量为30 L/s的自动喷水灭火系统而言，若平时管网的正常泄漏量为1 L/s，每年的补水量就为31536 m³，按上海市的综合水费5.83元/ m³计算，这一个系统每年的补水费用支出就可高达183854.88元，费用非常惊人。

正因为这笔非常可观的经常费用支出，国内很多项目的消防水池缺水甚至无水、管道压力不足甚至空管的现象比比皆是。消防给水系统每分钟甚至每秒都在发生费用支出，由此就导致了维护管理的工作重心不在试验和维护上，而是放在了检查台账记录上，只填表不操作，有故障不排除，由此导致很多项目的消防给水系统形同虚设。

消防给水系统通常由消防水源、消防水泵、控制系统、输水管道、灭火设施、末端试验设施、阀门附件及压力开关、流量开关等仪表组成，虽有备用措施，但消防给水系统基本架构实质上属于一种串联系统，其中任何一个环节出现问题，都会导致系统部分失效甚至整体失效，并联只是表象。

下面我们从各个环节，各个阶段进行系统地分析。

消防水源风险分析

消防水源是消防系统的重要组成部分，也是消防系统灭火的基本保证，因此在火情发生时必须保证有充足的消防水源。但由于日常工作中的人为因素、管理因素和系统不确定因素的存在，致使消防水源存在无水可用、水量不足等一系列问题，使消防给水系统存在严重隐患。见表2-1

表2-1 消防水源面临的主要风险

消防水源面临的主要风险
序号	风险识别	风险分析
1	无水可用	无水可用会造成火势扩大、失去控制；
2	水泵干转	造成水泵密封损坏、失效；
3	泵腔进气	造成泵腔进气，吸水失效；
4	液位显示装置不报警	报警线路虚接、空接、在线不报警；
5	液位显示装置被篡改	设计参数被人为篡改；

消防水泵风险分析

消防水泵是消防给水系统的心脏，是消防给水系统的最主要组成部分之一。消防水泵仅在火灾和试验时运行，绝大部分时间都处于静止状态。同时，消防水泵的流量随着火灾规模的扩大而增加，不受人为控制。当火灾规模小时，消防水泵流量较小；当火灾规模变大时，消防水泵流量也随之增加。消防水泵是保护生命财产的安全设备，在其流量-扬程曲线上的任何一点运行时，电动机都不允许过载或被烧毁，所以消防水泵电动机应首先保证安全，再考虑效率。见表3-1

表3-1 消防水泵面临的主要风险

消防水泵面临的主要风险
序号	风险识别	风险分析
1	功率随流量增加而逐渐增大	电动机过载甚至烧毁；
2	低流量长时间运行	过热导致密封损坏，水泵失效；
3	空管启动	水泵电机过载甚至烧毁；
4	水泵日常维护管理不到位	水泵无常启动或运转异常；

水泵控制系统风险分析

消防水泵控制柜是消防给水系统的控制中枢，是消防给水系统的最主要组成部分之一，是系统在火灾发生时能否及时自动启动的关键。灭小火、早灭火是消防给水系统的核心价值，因此消防水泵控制柜对于系统能否及时自动启动至关重要。影响消防水泵控制柜正常工作的外部因素多种多样，包括电压不稳、控制系统失效、人为干预等等因素。见表4-1

表4-1 水泵控制系统的风险

水泵控制系统的风险
序号	风险识别	风险分析
1	长期处于手动状态	导致消防水泵不能及时启动；
2	控制系统失效	导致消防水泵无法启动；
3	电压下降	导致接触器脱扣或反复接通；
4	接触器电磁线圈老化、失效甚至烧毁	导致接触器无法闭合，供电回路不能接通；
5	控制回路失电	火灾报警系统不监控
6	断路器跳闸	火灾报警系统不监控
7	双电源开关分闸	火灾报警系统不监控

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系统日常巡检试验风险分析

火灾是随机事件，消防给水系统应能做到随时待命，“自动启动”对系统的安全可靠性、灭火成功率至关重要，而试验消火栓、末端试水装置、试水阀等是检验消防给水系统安全可靠性、测试系统能否在开放一只喷头、水枪或水炮的最不利条件下可靠报警并能正常“自动启动”的最关键试验措施。见表5-1

表5-1 系统日常巡检试验的风险

系统日常巡检试验的风险
序号	风险识别	风险分析
1	隐蔽处难以发现和操作	普通末端试水装置依靠人工手动试验，隐蔽处不便操作、观察；
2	试验过程中溅水	导致地面、墙面污损；
3	试验制度难以贯彻	试验制度难以贯彻和无法保证试验的准确性、真实性；
4	压力不足甚至空管	导致消防水泵电动机过载甚至烧毁；

其它重大风险

表6-1 消防给水系统面临的其它重大风险

消防给水系统面临的其它重大风险
序号	组成	风险识别	风险分析
1	压力开关	流量参数被篡改	设计参数被人为篡改；
		断线	连接火灾自动报警系统和消防控制柜的线缆被人为剪断甚至不接线；
		报警管路被关闭	报警管路的阀门被人为地关闭；
2	流量开关	启泵参数被篡改	设计参数被人为篡改；
2	流量开关	断线	连接火灾自动报警系统和消防控制柜的线缆被人为剪断甚至不接线；
3	稳压泵组	被关闭或转换手动状态	稳压泵组是系统管网在平时的补水源，任何系统的管网均在存正常的泄漏和渗漏，火灾报警系统不监控。

在消防给水系统的全生命周期内，历经设计、研发、生产、测试、施工、调试、管理和使用等多个阶段，时间跨度长，在每个阶段都可能会受到不良外力的侵扰和干预，对每个阶段进行有效的控制并最终形成闭环控制，是提高消防给水系统安全可靠性、灭火效能的最终解决之道。

洪恩针对国内消防给水系统存在的风险以及国外消防水系统的先进理念和技术，进行了全面的调查研究和探索。以消防给水系统中存在的问题为研发导向，结合物联网的先进技术，研发了一种全新的消防给水系统-物联网消防给水系统，来系统性地化解这些风险。

物联网消防给水系统的研发标准

（1）《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014

（2）《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017

（3）《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013

（4）《消防联动控制系统》GB 16806-2006

（5）《固定消防给水设备第3部分：消防增压稳压给水设备》GB 27898.3-2011

（6）《消防设施物联网系统技术标准》DG/TJ 08-2251-2018

（7）FM、NFPA、UL、ISO、EN等相关标准。

物联网消防给水系统的主要功能

物联网消防给水系统采用不会出现过载、不会产生过热现象的专用消防水泵，采用具备机械应急启动、自动低频巡检、自动工频巡检和物联网消防实时监控且运行记录自动存储等功能的物联网消防专用控制柜，并采用全程无需人工介入的自动末端试水系统。见表8-1

表8-1 物联网消防给水系统的主要功能

物联网消防给水系统的主要功能
序号	系统组成	主要功能
1	专用消防水泵	1）流量-功率曲线上具有最大功率拐点； 2）具有低流量过热防治措施；
2	物联网消防专用控制柜	1）克服控制系统失效、电压下降和接触器电磁线圈烧毁的机械应急启动装置；可有效地防止误操作引起的电动机短路问题； 2）IP防护等级不应低于IP55； 3）双电源自动切换（可选）、自动低频巡检、自动工频巡检、系统实时数据显示与数据自动存储等；
3	智能末端试水系统	1）控制模式：全程自动控制、就地手动控制、远程手动控制、机械手动操作； 2）自动复位：当电源断电、通信故障时自动关闭末端或试水阀；当主机故障时，自动关闭所有末端或试水阀； 3）应急复位：一键关闭所有末端和试水阀； 4）移动终端：可在手机、电脑等移动终端上实时查看系统的实时运行数据，并可在电脑终端上导出历史运行记录； 5）数据存储：自动记录所有末端和试水阀的压力，记录可导出； 6）故障报警：当出现故障、压力异常时，主机自动报警； 7）消防联动：火灾时，自动关闭所有末端和试水阀；
4	物联网消防专用大数据平台	1）Android/ios/PC移动终端APP，实时监控系统当前状态及各项实时数据； 3）实时火警、故障、报警消息自动推送； 4）历史运行数据自动存储与分析； 5）系统自动安全评估、系统故障专家远程会诊； 7）系统故障自动上报与24小时技术服务快速响应；
5	消防专用阀门附件	1）防水锤专用止回阀； 2）消防专用大流量过滤器； 4）FM/UL认证专用阀门；
6	消防专用仪器仪表	1）物联网消防专用压力开关、流量开关； 2）物联网消防专用实时数据采集装置（压力、水位、流量等）；
7	缩短施工周期；有效提高质量；	1）采用国际通用的撬装式设备，工厂集约化生产、测试，项目现场装配、调试，大幅综合施工周期，有效提高了系统质量；
8	提高管理综合效能	1）实现全程免人工介入的系统自动巡检和自动试验模式，大幅减少用工用时，大幅提高系统日常维护的效率和质量； 2）自动记录系统运行数据，数据密度大，存储周期长达365天，大幅提高了巡检试验数据的准确性； 3）历史运行数据自动统计与分析，大幅提高运行数据的使用价值和研究价值；

洪恩物联网消防给水系统的系统整体解决方案，从水力机械、系统控制、维护管理、消防监督等几个方面，提出了一揽子综合解决措施，可以从根本上提高消防给水系统的安全可靠性和灭火效能。

洪恩物联网消防给水机组监控平台示意图

区别于分散采购各个部件、再由施工单位进行系统整合的传统建设模式，洪恩物联网消防给水机组不仅提供高质量、高可靠性的专用消防泵、专用控制柜、专用阀门仪表等硬件，而且在系统调试、日常维护、消防监督和技术服务等软件方面也提出了解决方案，是一种软硬兼备的系统整体解决方案。

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