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智慧城市

智能消火栓压力监测方案

一、项目背景与建设必要性

1.1 项目建设背景

消火栓是城市公共消防基础设施和建筑消防给水系统的重要组成部分,在火灾发生时承担消防取水、灭火供水及应急救援等功能。消火栓的实际供水能力与水源条件、给水管网、消防水泵、控制阀门、管道阻力及其他系统因素密切相关。随着城市建成区范围扩大,市政消火栓和建筑室外消火栓数量持续增加,消火栓分布范围广、设置位置分散、运行环境复杂,传统依靠人工周期检查和现场压力测试的方式,难以完整掌握不同时间、不同区域的供水压力变化。消防给水系统具有明显的备用保障属性。部分消火栓在正常情况下长期处于未使用状态,只有在消防演练、系统测试、维修和实际消防救援时才会发生明显取水流量。长期未使用并不意味着系统始终具备符合要求的供水能力。

在日常运行中,消防给水压力可能受到市政管网压力变化、消防泵组运行、稳压装置状态、阀门状态、管道局部异常及其他因素影响。对于与市政供水系统连接的消火栓,供水区域高峰用水、管网检修、分区调节和其他运行变化也可能导致测点压力发生改变。当消火栓所在管网发生持续低压、异常压力下降、压力波动或其他异常时,如果缺乏连续监测,相关问题可能直到现场检查或消防使用时才被发现。对重要消防设施而言,这种信息滞后不利于日常维护及供水风险管理。温度也是消火栓运维中需要关注的参数。对于寒冷地区,栓体周围环境温度、相关管道水温及低温持续时间可能影响防冻管理。但必须明确,安装于消火栓外部的环境温度传感器不能直接测得管内水温,栓体上部温度也不能直接代表地下供水管道内的实际温度。压力变化率能够反映压力随时间升降的速度。通过对有效压力数据进行连续分析,可以识别持续缓慢降压、短时间压力突降、异常恢复及其他运行过程,为消防给水系统运行异常排查提供辅助信息。智能消火栓压力监测方案通过在经过工程确认的压力测量位置布设适用压力传感器,并按场景配置水温、栓体温度或环境温度传感器,结合智能采集、远程通信、变化率计算和监测平台,实现消火栓供水状态的持续监测与异常预警。系统以消火栓自身编号、空间位置、供水分区、压力类型、温度测点位置及历史运维记录为管理基础,将压力、温度和变化率与运行状态关联,形成面向消防设施的数字化状态档案。本方案始终坚持消防功能优先原则。监测设备的安装、维护和故障不得妨碍消火栓启闭、接口使用、消防取水、排余水、防冻及其他原有功能。智能监测结果不能替代消防给水系统规定的流量、压力和供水能力测试。

1.2 消火栓压力监测的必要性

(1)提高长期运行状态可观测性

通过连续压力数据掌握消火栓对应供水节点的历史运行情况。

(2)辅助识别消防供水异常

对持续低压、异常超压和压力突变提供及时提示。

(3)支持重点区域压力管理

对高层建筑周边、工业园区、市政管网远端和其他重点区域进行针对性监测。

(4)提高设备维护针对性

根据压力异常记录安排专业人员检查水源、阀门、泵组和相关管道。

(5)完善低温运行信息

通过有效温度数据辅助寒冷地区消防设施防冻管理。

(6)提高消防资产数字化水平

将每个消火栓的监测状态与位置、编号和运维记录关联。

二、监测对象与适用范围

2.1 市政室外消火栓

适用于连接市政给水管网的室外消火栓,重点关注所在节点的日常供水压力、压力变化率和必要的温度信息。

2.2 建筑室外消火栓

适用于建筑及其室外消防给水系统中的消火栓,监测设计应结合消防水源、消防泵组、系统压力制式及实际给水结构。

2.3 建筑室内消火栓

适用于具有明确压力监测需求的建筑室内消火栓系统。测点应根据系统设计设置在具有实际压力代表性的管道或经批准的测量接口处。

2.4 地上式室外消火栓

应重点考虑栓体防撞、防腐、检修空间、低温环境和压力取样位置。

2.5 地下式室外消火栓

应重点考虑地下井室空间、积水、潮湿、通信信号和设备维护条件。

2.6 湿式消防给水系统

对于长期充水并保持一定压力的消防给水管道,可按实际运行状态开展连续压力监测。

2.7 干式或排余水型消火栓

对于关闭后上部栓体可能排空的结构,必须明确主阀前后的压力关系。仅测量排空的上部腔体压力,不能代表地下供水管道的实际压力。

2.8 消防稳压供水系统

可结合稳压泵组、压力控制设备和分区运行条件,对选定测点开展压力及变化率分析。

2.9 特殊消防供水系统

对具有特殊介质、压力等级或其他专业设计要求的设施,应单独进行适用性评价,不直接套用普通消火栓监测配置。

三、消防供水异常与风险辨识

3.1 消防供水压力不足

管网压力低于相应运行条件时,可能提示水源、泵站、阀门或管道运行存在异常。

3.2 消防供水压力过高

压力超过系统或相关组件适用的工作条件时,可能增加接口、阀门和管道设施的运行风险。

3.3 压力持续缓慢下降

可能与水源条件、稳压装置、供水分区变化或管网其他运行因素有关。

3.4 压力突然下降

可能与大量取水、泵站停机、阀门调整、管网破裂或其他异常事件有关。

3.5 压力异常升高

可能与泵组启动、调压状态变化、阀门动作和其他工况有关。

3.6 压力周期波动

可能受到市政用水规律、稳压泵启停和其他周期性运行因素影响。

3.7 消火栓局部阀门故障

消火栓进水阀、内部流路或连接部位异常可能影响取水能力,但仅通过栓前静态压力通常无法直接确认这些故障。

3.8 管道局部堵塞

堵塞或局部阻力增大可能影响出水流量及动态压力,但未取水时的静压未必出现明显异常。

3.9 低温结冰风险

栓体、阀室及相关管路可能因低温和残余水形成结冰风险,具体风险取决于结构、保温、排余水功能和低温持续时间。

3.10 监测设备失效风险

压力传感器损坏、取压通道堵塞、电池耗尽或通信中断,可能使监测系统无法反映真实状态。

3.11 虚假安全判断风险

即使某测点静态压力正常,系统仍可能因流量不足、阀门关闭、管道受阻或其他原因无法满足消防救援需要。压力监测不能独立证明整个消防给水系统有效。

四、建设目标与监测任务

4.1 总体目标

构建具备压力、温度、变化率采集与异常判断能力的智能消火栓综合在线监测系统,实现供水压力长期记录、低温风险辅助识别、异常事件提示和消防设施运维管理。

4.2 日常供水压力监测目标

记录消火栓供水节点在正常运行条件下的压力状态。

4.3 消防使用过程监测目标

在测点位置及采样能力允许时,记录消防取水或试验期间的压力变化。

4.4 压力变化率监测目标

量化压力在设定时间窗口内的上升和下降速度。

4.5 低压识别目标

按照对应消防给水系统的适用控制条件识别低压状态。

4.6 超压识别目标

识别实际压力超过规定运行上限的事件。

4.7 温度监测目标

根据防冻和运行管理需求测量水温、栓体温度或环境温度。

4.8 低温风险辅助分析目标

结合环境温度、栓体结构和防冻措施,识别需要安排现场检查的低温时段。

4.9 消火栓资产管理目标

对每个监测点建立唯一编号、位置和设备档案。

4.10 设备可靠性管理目标

监测采集终端、电池、通信及传感器健康状态。

4.11 异常复核与闭环目标

将异常事件与专业检查、现场测试、维修和复测记录关联。

五、消防给水系统调查与监测点规划

5.1 供水系统类型调查

明确消火栓所在系统属于市政消防给水、建筑室外消防给水或室内消火栓系统。

5.2 水源条件调查

收集市政供水、消防水池、消防水箱及其他水源配置资料。

5.3 消防泵组与稳压设备调查

核查消防水泵、稳压装置、相关阀门和压力控制条件。

5.4 管网布置调查

收集管径、材质、长度、环状或枝状结构、阀门及管网分区信息。

5.5 消火栓类型调查

记录地上式、地下式、室内式和其他结构类型。

5.6 消火栓运行状态调查

检查消火栓是否处于正常备用状态,以及是否存在停用、检修和历史故障。

5.7 历史压力资料调查

收集现场试压、消防检测和其他既有压力记录。

5.8 低温环境调查

调查当地低温条件、管道埋设深度、排余水措施及防冻维护记录。

5.9 重点风险区域选择

优先考虑供水末端、地形高点、历史低压区域、重要消防保障区域和系统运行不稳定位置。

5.10 监测点布设原则

监测点应能够代表实际关注的供水节点,并尽可能利用经过设计确认的测压接口,不宜为增加监测而擅自改变原有消防设施结构。

5.11 位置与高程记录

记录消火栓工程位置和测压参考高程,支持跨测点压力差异分析。

5.12 分区与设备编号管理

建立消火栓编号、供水分区、测压点、温度点与通信终端的对应关系。

六、测压位置与消火栓结构适配

6.1 测压位置决定监测意义

压力传感器安装位置直接决定其测值所代表的水力状态。测量点位于主阀前、主阀后、出水接口或消防给水管道时,其实际意义可能不同。

6.2 栓前压力监测

通过位于消火栓供水侧的有效测压接口,记录对应供水节点的压力状态。

6.3 栓后压力监测

栓后压力可能受到消火栓主阀开闭状态影响,必须结合消火栓结构进行解释。

6.4 排余水型消火栓注意事项

对关闭后排空上部水腔的消火栓,若传感器安装于被排空区域,关闭时测得的压力不等于供水管网压力。

6.5 室内消火栓测压

可根据系统原有压力测量接口和专业设计需求,在对应管网或合适位置获取有效压力数据。

6.6 消防栓口动态压力

消火栓实际出水时的栓口动态压力,需要在规定试验工况和对应测量位置下评价。

6.7 静态压力与动态压力区别

没有出水流量时的静态压力,不能直接代替规定流量下的动态压力。

6.8 隔离及检修要求

压力检测设备应采用经过设计确认的连接和隔离方式,便于仪表检修,同时避免影响消防设施正常使用。

6.9 原有通水能力保护

监测设备及其安装附件不得缩小必要的消防取水流道、遮挡接口、影响阀门启闭或妨碍消防救援操作。

6.10 防渗漏与机械强度

所有承压连接部位应满足相应系统压力、密封和机械强度要求。

6.11 既有设施改造原则

涉及在既有消火栓或消防给水管道上开孔、拆装或其他改造的,应由具备相应能力的专业人员按照批准方案实施,落实隔离、泄压、复位和功能验证要求。

6.12 禁止影响消防备用状态

监测设备施工或维修不得擅自使消防设施长期停用。确需临时停用时,应按相应消防设施管理程序采取必要的安全措施。

七、压力监测原理与数据计算

7.1 压力测量基本原理

工业压力传感器通过压力敏感元件将流体压力转换为电信号,再由测量电路完成补偿和输出。

7.2 压力单位

常见单位包括Pa、kPa和MPa。

1MPa = 1000kPa。

7.3 表压与绝对压力

对于采用表压传感器的系统,测得的压力是相对于当地大气压力的差值。

pabs = pgauge + patm

7.4 静态压力定义

在无实际出水或近似无流量的稳定工况下,测得的压力可用于分析该测点的静态供水状态。

7.5 动态压力定义

在规定实际流量条件下测得的压力反映对应测点的动态运行情况。

7.6 压力变化量

Δp = p(t2) - p(t1)

其中p(t1)为初始有效测值,p(t2)为当前有效测值。

7.7 压力变化率

Vp = [p(t2) - p(t1)] / (t2 - t1)

可采用kPa/min或MPa/min表示。

7.8 压力变化率符号

当Vp大于零时表示压力上升;当Vp小于零时表示压力下降。

7.9 短时间变化率

适用于识别快速压力变化,但更容易受到传感器噪声和采样条件影响。

7.10 长时间变化率

适用于识别缓慢降压、稳压异常和长期运行趋势。

7.11 滑动窗口变化率

采用固定时间窗口和有效测值计算变化率,可通过适用的拟合方法减少单点测量噪声影响。

7.12 压力最大值

在规定统计窗口内:

pmax = max[p(t)]

7.13 压力最小值

在规定统计窗口内:

pmin = min[p(t)]

7.14 压力峰谷差

Δprange = pmax - pmin

7.15 平均压力

对于N个等间隔有效采样:

pavg = Σpi / N

7.16 水柱高度与压力关系

对适用的液体静压条件:

h = p / (ρg)

其中h为压力水头,ρ为液体密度,g为重力加速度。

7.17 测点高程影响

不同消火栓的安装高程可能不同。跨区域比较压力时,应根据实际测量目的考虑高程差异和管道水力损失。

7.18 压力变化与流量关系

当消火栓出水流量变化时,对应管道水头损失可能发生变化,因此测得压力通常随流量和供水工况变化。

7.19 压力不能直接推算消防流量

没有可靠流量测量和水力模型时,单凭压力读数无法确定消火栓实际出水流量。

7.20 压力瞬态测量限制

如果终端仅按较长周期采集压力,则可能遗漏短时峰值。需要研究快速压力冲击时,应另外配置满足动态响应要求的传感器和采集设备。

八、温度监测与寒冷地区防冻分析

8.1 温度监测的主要目的

温度监测主要用于掌握消火栓及相关供水设施的温度状态,辅助分析低温持续时间和防冻维护需求。

8.2 介质水温监测

当传感器能够与实际供水介质可靠接触时,可测量对应位置的水温。

8.3 栓体表面温度监测

在适当位置布设接触式传感器可以记录栓体局部温度,但该数据不等于管内实际水温。

8.4 环境空气温度监测

通过防护适用的环境传感器记录消火栓周围空气温度。

8.5 地下井室温度监测

地下式消火栓可根据需要监测井内空气温度,辅助分析低温及冷凝环境。

8.6 水温与环境温度关联

水温受到水源、管道埋深、运行流量及换热条件影响,并不总是与空气温度同步变化。

8.7 温度变化量

ΔT = T(t2) - T(t1)

8.8 温度变化率

VT = [T(t2) - T(t1)] / (t2 - t1)

8.9 低温持续时间

可统计有效温度数据低于规定关注条件的累计时间。

8.10 冻结风险判断边界

水的冻结风险与实际含水、温度、压力、流动、保温和排余水条件有关。

即使环境温度短时低于0℃,也不能直接认定消火栓已经冻结;反之,单个温度点显示高于0℃,也不能保证其他位置没有结冰。

8.11 排余水功能关联

对具备排余水功能的消火栓,防冻检查应结合排水结构和实际残水情况,而不能仅凭温度传感器判断排余水功能正常。

8.12 低温维护提示

监测平台可根据温度趋势及设施类型生成防冻检查提醒。

九、核心设备组成与配置清单

9.1 消火栓压力传感器

用于测量经过确认的有效取压位置的供水压力。

9.2 水温传感器

用于需要实际水温测量且具有适当安装条件的消火栓或管网测点。

9.3 栓体温度传感器

用于适合通过表面温度辅助开展防冻管理的设施。

9.4 环境温度传感器

用于记录消火栓周围或井室内的空气温度。

9.5 智能采集终端

负责压力、温度信号采集、时间标记、变化率计算及设备状态管理。

9.6 无线通信模块

根据现场网络覆盖和数据传输需求选择适用通信方案。

9.7 工业有线通信设备

适用于具备稳定供电及现场网络条件的固定消防设施。

9.8 低功耗电池模块

用于供电困难且符合设备续航、安全和维护条件的室外监测点。

9.9 防护外壳及固定组件

对采集终端提供防水、防尘和必要的机械保护。

9.10 取压连接及隔离组件

用于经过工程设计确认的压力传感器安装与检修。

9.11 辅助定位标识

用于建立消火栓位置、设备编号和现场巡检档案。

9.12 设备状态诊断单元

用于检测电量、通信、传感器和数据有效性。

9.13 推荐硬件配置清单

设备名称 功能说明 配置方式
压力传感器 压力、压力变化率 核心配置
水温传感器 实际介质水温 具备条件时配置
栓体温度传感器 局部结构温度 防冻场景选配
环境温度传感器 空气温度 防冻场景选配
智能采集终端 数据采集、变化率计算 核心配置
通信模块 远程数据传输 核心配置
工业电源 设备供电 有线供电场景配置
低功耗电池 终端独立供电 按现场需求配置
取压及隔离附件 压力测量与检修 按实际结构配置
设备防护组件 防护和安装固定 核心配置
设备诊断模块 电源、通信、故障检查 基础配置

十、核心技术参数与选型参考

10.1 参数说明

本章为工程设计阶段的参考选型信息,不代表某一具体产品型号已达到对应性能。正式选型应以产品技术资料、适用标准和现场检验为依据。

技术指标 参考选型 设计要求
压力测量类型 表压为主,其他类型按需 明确测量基准与测点位置
压力测量量程 参考0~1.0MPa、0~1.6MPa、0~2.5MPa等 根据系统实际工作压力及过载要求确定
压力准确度 按智能型消火栓适用标准及工程目标选型 关注显示误差、温漂及实际安装误差
压力分辨率 根据变化率识别要求确定 显示分辨率不等于准确度
压力采样周期 参考5~60秒或按需设置 与异常检测和电池续航要求匹配
压力变化率 kPa/min、MPa/min 明确时间窗口及数据有效性
环境温度 参考-40℃~80℃等适用范围 根据实际安装地区与设备选型
介质水温 根据消防给水工况确定 必须区分水温与表面温度
温度准确度 参考±0.3℃~±1.0℃等级 根据传感器结构和实际用途确定
数据上传周期 按网络、供电和实时性配置 可与现场采样周期不同
设备电池 按实际容量、负载及通信频次核算 需要低电量状态检测
外壳防护 按露天、井室及浸水条件配置 核查整机及连接部位
设备自诊断 供电、通信、故障、数据过期 基础配置

10.2 压力准确度与适用产品标准

在2027年2月1日实施的GB 4452-2026《室外消火栓》中,智能型室外消火栓新增压力监测相关要求。新产品设计应结合实施时间及适用范围进行符合性评价。

该标准对智能型室外消火栓压力显示值与实测值的偏差提出不大于±0.01MPa的要求。此项要求属于对应产品标准的性能要求,不应未经适用性判断直接作为所有附加式压力终端或全部既有消火栓改造项目的统一指标。

10.3 传感器过载能力

压力传感器的量程和允许过载能力应考虑实际消防给水系统的最高工作压力及可能出现的瞬态压力。

10.4 温度与压力联合稳定性

压力测量应核查环境温度变化造成的零点漂移和灵敏度变化。

10.5 采样与上传分离

采用电池供电时,可根据实际情况设置现场采样、异常触发及远程上传策略,但不能因降低上传频次而丢失关键异常事件。

10.6 防水与防冻要求

应根据设备安装位置及实际环境制定防水、防冻、防腐和检修措施。

10.7 产品符合性声明

任何具体产品是否符合相应标准,应以有效试验、检验及符合性评价资料为依据,不能仅凭方案参数推断。

十一、压力变化率与异常识别算法

11.1 压力异常识别体系

系统通过压力上下限、变化率、异常持续时间和工况关联等方式识别异常。

11.2 压力突降检测

计算规定窗口内的压力变化率,当下降速度达到经过验证的异常条件时生成提示。

11.3 压力突升检测

记录短时间内快速升压的事件。

11.4 持续低压检测

当有效压力连续低于对应系统允许范围时,触发低压预警。

11.5 持续超压检测

当压力持续高于规定上限时,生成超压事件。

11.6 压力波动识别

通过峰谷差、标准差和其他适用统计指标分析压力波动特征。

11.7 事件持续时间

对于满足异常条件的连续时间段:

Tabnormal = tend - tstart

11.8 压力恢复率分析

可记录压力异常发生后的恢复时间及变化趋势。

11.9 运行基线建立

对于存在正常日周期或稳压设备运行周期的区域,应建立代表性运行基线。

11.10 压力基线偏差

ep = pmeasured - pref

其中pmeasured为当前压力,pref为相应工况的参考压力。

11.11 多消火栓压力关联

比较同一供水分区多个监测点的压力变化,辅助识别较大范围的供水异常。

11.12 单点异常分析

当单个消火栓异常而附近测点正常时,应考虑取压位置、传感器故障和局部供水设施状态。

11.13 多点同步异常分析

当同一区域多个测点同时发生压力变化时,可结合供水分区、泵站和阀门运行情况开展排查。

11.14 压力突降与消防取水区别

消防取水、维护试验和实际故障都可能引起压力下降。没有有效阀门开启、流量或运行工况信息时,不应仅凭压力变化率自动认定发生非法用水或爆管。

11.15 压力噪声处理

变化率计算前应进行适当质量检查,避免由单次通信错误或无效采样造成虚假快速变化。

11.16 数据过期处理

数据长时间未更新时,应将监测点标记为离线或数据过期,而不是显示为当前压力正常。

11.17 算法结果边界

异常识别结果属于辅助预警,真实消防供水能力仍需要通过对应的专业检测和试验确认。

十二、供水压力状态与消防功能评价

12.1 压力监测与功能评价的区别

智能压力终端记录指定测点的压力状态,而消防系统功能评价还涉及供水量、供水流量、持续供水时间和实际灭火使用条件。

12.2 市政消火栓压力要求

根据GB 55036-2022,设置市政消火栓的市政给水管网,平时运行工作压力应大于或等于0.14MPa;消防救援取水时,还需满足相应出水流量及供水压力要求。

12.3 市政消火栓出水条件

GB 55036-2022规定,市政消火栓用于消防救援时的出水流量应大于或等于15L/s,供水压力从地面算起应大于或等于0.10MPa。

上述要求对应特定系统和取水工况,不应将0.10MPa直接作为所有测点的日常静态压力下限。

12.4 建筑消防给水系统

建筑消防给水系统应根据建筑类型、系统压力制式、最不利点和专业设计确定供水要求。

12.5 最不利点压力

最不利点压力不能单纯由任意一个室外消火栓测点推导,需要结合系统结构和相应设计流量进行评价。

12.6 动态供水试验

实际消防供水能力需要按照适用规范开展相应流量和压力测试。

12.7 消火栓阀门功能

压力测量不能替代阀门启闭、出水口状态、接口完整性和排余水功能检查。

12.8 供水压力与供水流量联合评价

只有在具备有效的流量和压力数据及规定工况条件时,才能对对应的供水性能进行综合分析。

12.9 监测数据使用原则

监测数据可帮助选择优先检查的消火栓,但不能直接作为消防系统年度检测或专项验收的全部依据。

十三、低温防冻与温度风险管理

13.1 寒冷地区适用条件

寒冷地区的消火栓监测应结合当地气候、设施结构、地下埋深和既有防冻措施设计。

13.2 地上栓体低温

地上消火栓暴露部件可能受到寒冷空气影响,应根据结构特点检查残余水及其他冻结风险。

13.3 地下井室低温

地下井室温度与地表空气温度可能不同,必要时设置井室温度监测。

13.4 管道埋深影响

地下管道的实际温度受到埋设深度、土壤热状态和水流条件等因素影响。

13.5 余水排放状态

对具备排余水功能的设施,应将现场排余水检查与温度监测协同管理。

13.6 防冻风险分区

可根据当地低温条件、消火栓类型和实际防冻措施划分重点维护区域。

13.7 温度异常提示

对持续低温、异常温度变化和温度传感器故障分别建立提示。

13.8 防冻维护任务

在寒冷季节生成针对性的设施巡检任务,并保存检查记录。

13.9 冻结风险的确认

温度数据只能辅助判断风险,是否发生真实冻结及是否影响出水,需要结合现场检查和必要的功能测试确认。

十四、通信供电与设备自诊断设计

14.1 远程通信总体设计

根据室外分布、地下井室和建筑内部的实际通信条件设计终端接入。

14.2 电池供电终端

在缺少市电接入的消火栓位置,可采用符合实际工作条件的低功耗电池供电方案。

14.3 固定供电终端

对于建筑内部或具备现场电源的设施,可采用经过安全设计的固定供电方式。

14.4 采样与通信能耗平衡

根据采样周期、数据上传频次和网络状态开展能耗设计。

14.5 电池续航估算

在有效容量和平均功耗可估算的条件下:

T = Eusable / Pavg

该结果仅为简化估算,应通过实际温度、通信条件和终端负载测试验证。

14.6 电量监测

对支持电量报告的终端采集电池状态和必要的低电量告警。

14.7 通信心跳

终端按规定周期上报运行状态,以便识别通信中断。

14.8 数据新鲜度

Age = Tnow - Tlast

其中Tlast为最后有效测量时间。

14.9 本地数据缓存

对具备相应能力的终端,可在短时通信中断时保存必要的数据并恢复上传。

14.10 压力传感器故障检测

根据接口能力检测超量程、断线和其他设备故障状态。

14.11 温度传感器故障检测

检测测温异常、接口故障及其他数据无效状态。

14.12 设备在线率

在明确统计条件后:

A = Tonline / Ttotal × 100%

14.13 数据完整率

根据预期有效采样数量和实际有效记录数量计算数据完整率。

14.14 监测系统故障与消防异常分离

传感器损坏、断电或通信中断不得被解释为消防供水压力正常,也不得被未经核实地认定为实际消防给水故障。

十五、分级预警与事件处理

15.1 预警基本原则

应根据市政消火栓、建筑室外消火栓和室内消火栓各自的运行条件设置不同预警规则。

15.2 日常压力低限预警

当实际压力低于相应适用标准和项目控制条件时,生成压力不足提示。

15.3 持续低压报警

当低压状态持续达到规定时间时,进行升级处理。

15.4 压力异常突降

当压力变化率和幅度满足项目异常条件时,记录突降事件。

15.5 压力异常突升

当压力快速升高并达到控制条件时,生成异常提示。

15.6 超压预警

当压力超过对应系统允许的运行上限时,提示专业检查。

15.7 反复波动预警

当监测点在规定时间内重复发生异常波动时,关联相关供水系统的运行情况。

15.8 低温风险提醒

根据实际温度测量位置、气候条件和消火栓结构生成防冻检查提示。

15.9 设备故障预警

对传感器失效、通信中断和低电量独立报警。

15.10 一级关注

当出现初期变化或轻微异常时,开展数据核查和趋势观察。

15.11 二级现场复核

当压力偏差持续存在或变化率明显异常时,安排现场检查和必要的压力复测。

15.12 三级重点风险

当重要消火栓持续低压、异常频发或其他情况可能影响消防备用能力时,组织专业检测和处置。

15.13 四级紧急处置

当出现经确认的严重消防供水故障或直接危及消防设施正常使用的情况时,应按消防设施管理制度和应急预案执行相应措施。

15.14 报警处理流程

监测异常 → 数据有效性确认 → 供水工况核查 → 现场压力检测 → 消防功能检查 → 专业处置 → 复测恢复 → 事件归档。

15.15 预警自动化边界

监测系统可以提供报警、通知和工单建议,不得未经安全设计和正式授权自动关断消防给水阀门、停止消防泵或屏蔽既有安全功能。

十六、软件平台与可视化管理

16.1 消火栓监测总览

集中展示监测消火栓数量、当前压力、温度、在线状态及异常数量。

16.2 消火栓GIS地图

将消火栓位置、编号、供水分区和当前监测数据关联。

16.3 消火栓资产档案

记录型号类别、位置、高程、供水系统、安装时间和维护资料。

16.4 实时压力显示

展示有效压力值、测量单位及数据更新时间。

16.5 历史压力曲线

查看不同时间范围内的压力变化情况。

16.6 压力变化率曲线

展示压力变化速度及异常时间。

16.7 温度监测界面

根据实际配置区分水温、栓体温度和环境温度。

16.8 低温防冻专题

管理重点低温设施和防冻检查任务。

16.9 分区压力比较

比较同一供水分区不同测点的压力变化。

16.10 压力异常事件地图

标记低压、突降、超压等异常测点。

16.11 设备在线率分析

统计不同区域终端的在线状态。

16.12 电池健康管理

查看电量、低电量和更换记录。

16.13 报警事件时间线

记录报警发生、确认、复核和处置状态。

16.14 消防设施检查记录

关联现场压力测试、出水测试和其他消防设施检查资料。

16.15 自动分析报告

生成运行压力、变化率、异常事件及设备健康状态报告。

16.16 运维工单管理

将报警信息转化为现场检查、修复和复测任务。

十七、工程实施与安全安装方案

17.1 项目资料核查

收集消防给水系统设计、消火栓布置、压力记录及历史检修资料。

17.2 现场设备调查

确认消火栓类型、取压条件、温度测量位置及通信环境。

17.3 安装风险评估

检查施工是否可能影响消防供水、设施密封和正常取水操作。

17.4 监测点位确认

对需要监测的消火栓和对应供水管网测点完成位置确认。

17.5 压力传感器安装设计

优先采用经过设计确认的有效测压接口,并选择满足承压要求的连接结构。

17.6 温度传感器安装设计

根据实际用途选择水温、栓体或环境测量位置,并在平台中明确标记。

17.7 供电和通信方案

根据室外环境和设备位置确定电池或固定供电及通信方式。

17.8 设备施工

由具备相应专业能力的人员按照批准方案进行安装。

17.9 消防设施临时停用管理

如需对实际消防供水系统进行隔离、泄压或其他影响正常运行的作业,应按规定办理相关手续并落实临时安全措施。

17.10 压力密封检查

安装完成后按照适用要求检查承压连接、密封及泄漏情况。

17.11 传感器校准

使用符合要求的参考压力和温度测量设备进行校准或比对。

17.12 数据联调

确认压力、温度、变化率、设备编号和平台数据一致。

17.13 报警功能测试

使用安全、适用的模拟信号或规定试验方法验证报警逻辑。

17.14 取水功能验证

确认监测设备安装未妨碍消防取水、阀门启闭及其他原有消防功能。

17.15 试运行

观察正常压力波动、数据稳定性、通信可靠性和设备电量变化。

17.16 工程验收

提交监测点位图、设备技术资料、安装记录、校准资料、报警测试和消防功能验证记录。

十八、运行维护与服务保障

18.1 消火栓日常检查

按照消防设施管理规定开展必要的人工巡检,检查消火栓外观、接口和实际备用状态。

18.2 压力传感器维护

检查压力测量状态、接口密封、取压通道和异常数据。

18.3 温度传感器维护

检查温度测点安装状态、线路及测量合理性。

18.4 设备电池维护

根据实际运行时间、电池健康和低电量报警安排维护。

18.5 通信设备维护

检查终端在线率、数据更新时间和异常断线记录。

18.6 压力校准管理

按产品技术要求及项目计量管理制度开展定期校准。

18.7 防冻季节检查

对寒冷地区的消火栓开展防冻、排余水及实际功能检查。

18.8 消防功能定期检测

按现行适用规范开展必要的压力、流量、功能及其他消防设施检测。

18.9 压力异常人工复核

对重要压力异常开展现场检查,并保存专业复核结果。

18.10 维修前后数据对比

在相近运行工况下比较维修前后压力变化。

18.11 数据质量审查

核查无效数据、设备故障、时间漂移和统计异常。

18.12 消火栓档案更新

当设施更换、维修或迁移时及时更新相关监测资料。

18.13 运维记录归档

保存报警、检测、校准、维修和复查记录。

十九、应用场景与方案价值

19.1 城市市政消火栓

适用于大范围室外消火栓压力监测和分区运行管理。

19.2 城市新区消防基础设施

适用于新建市政消火栓的数字化管理与压力状态监测。

19.3 老旧城区消防设施

适用于供水条件复杂、历史压力波动较多和设施分布密集的区域。

19.4 住宅小区室外消火栓

适用于建筑室外消防给水的运行状态监测。

19.5 商业综合体消防设施

适用于大型建筑消防给水系统的重点压力测点管理。

19.6 工业园区室外消火栓

适用于多区域消防给水设施的压力状态监测。

19.7 物流仓储设施

适用于仓储建筑室外消防给水的重点区域监测。

19.8 医院及公共建筑

适用于具有连续运营要求的公共建筑消防设施运行监测。

19.9 高层建筑室内消火栓

适用于按照专业设计选定的室内消防给水压力测点。

19.10 寒冷地区室外消火栓

适用于低温环境和防冻巡检协同管理。

19.11 消防供水分区边界

适用于研究不同供水区域压力变化。

19.12 消防供水末端

适用于重点关注远端压力状态的设施。

19.13 方案综合价值

通过连续压力、温度和变化率监测,提高消防供水状态的可观测性,为运行管理、故障排查和维护安排提供有效数据。

19.14 效益评价原则

应根据真实设备采购、安装、维护、数据质量及运行管理成本开展评价,不得在缺少项目数据时承诺固定事故减少率或经济回报比例。

二十、原创典型应用设计示例

重要说明:本章全部内容为原创工程设计示例,不属于已经实施的真实工程,不构成已验收项目、成功案例或产品性能证明。

20.1 示例一:城市道路市政消火栓压力监测

(1)工程场景

某城市道路沿线设置一定数量的市政消火栓,分别连接不同位置的市政供水管道。

(2)监测需求

需要连续掌握消火栓所在节点的压力、温度及压力变化率,识别持续低压和异常压力变化。

(3)测点设计

优先选择能够有效代表供水侧压力的测点,不影响消火栓原有结构与消防取水功能。

(4)参数配置

配置压力传感器及智能采集终端,寒冷地区根据需要增加温度监测。

(5)异常分析

利用压力下限、变化率和多测点历史数据分析异常。

(6)运行管理

当某位置持续低压时,结合对应供水分区和现场消防设施检查结果开展排查。

(7)预期价值

形成市政消火栓压力运行档案,提高重点低压问题的发现能力。

20.2 示例二:寒冷地区室外消火栓防冻监测

(1)工程场景

某寒冷地区室外消火栓在冬季经历较长时间低温天气。

(2)监测需求

需要掌握供水压力和温度情况,并辅助开展防冻维护。

(3)设备配置

根据消火栓结构配置有效供水侧压力测量,并设置适当的栓体或环境温度传感器。

(4)风险分析

结合温度持续时间、栓体结构和排余水功能检查判断需要关注的设施。

(5)报警设计

分别设置压力异常、低温风险提示及设备离线报警。

(6)维护措施

由专业人员检查排余水、防冻措施和实际使用功能。

(7)预期价值

为寒冷季节消防设施维护提供连续环境信息。

20.3 示例三:工业园区室外消防管网监测

(1)工程场景

某工业园区设有独立室外消防给水管网及多处分散消火栓。

(2)监测需求

需要掌握不同区段消防给水压力状态,并辅助识别分区异常。

(3)监测设计

在具有代表性的主干、分区及末端位置设置压力监测。

(4)数据分析

对比同一供水分区内多个测点的压力与变化率。

(5)异常处理

当多个测点同步降压时,结合消防泵、阀门和供水状态开展排查。

(6)预期价值

辅助形成园区室外消防给水系统的分区状态管理。

20.4 示例四:大型公共建筑室内消火栓压力监测

(1)工程场景

某大型公共建筑设有分区供水的室内消火栓系统。

(2)监测需求

需要关注指定区域消防给水压力变化,并与既有消防设施管理工作结合。

(3)测点设计

在经过专业确认的有效管网接口设置压力测点,而不是在任意消火栓出水口长期加装影响消防操作的设备。

(4)监测参数

配置压力和变化率,温度按设备环境或特殊需求选配。

(5)数据分析

对相同供水分区的压力记录和既有系统运行状态进行关联。

(6)功能验证

仍须按照规定完成最不利点及其他适用的消防给水功能测试。

(7)预期价值

提高室内消防给水系统运行信息的连续性和可追溯性。

20.5 示例五:市政供水末端重点消火栓监测

(1)工程场景

某供水区域的远端存在若干室外消火栓,地形高差和供水负荷变化可能影响运行压力。

(2)监测需求

需要识别持续低压和异常降压,分析不同用水时段的压力波动。

(3)测点配置

在代表性末端消火栓和适用的分区入口设置压力监测。

(4)分析方法

利用压力日变化、变化率和入口末端数据对比进行分析。

(5)异常复核

当末端持续低压时,结合供水工况和现场专业压力测试确定是否需要采取措施。

(6)预期价值

为重点供水末端的消防设施维护及运行分析提供基础数据。

20.6 示例六:消防给水稳压异常监测

(1)工程场景

某建筑消防给水系统采用稳压装置维持正常备用状态。

(2)监测需求

需要关注稳压期间的压力变化、异常下降和反复波动。

(3)监测方法

在适用消防给水测点配置压力传感器,并接入经授权的稳压设备运行状态数据。

(4)变化率分析

计算压力下降及恢复速度,分析压力波动周期。

(5)异常处理

当发生持续异常时,核查稳压装置、阀门、管道和相关测量设备。

(6)预期价值

为消防给水系统的日常稳压状态维护提供辅助数据。

20.7 示例应用的使用边界

上述示例仅用于展示工程技术路线。具体设备数量、压力阈值、通信周期、测量准确度和实施效果必须通过真实工程设计、设备检验及现场验证确定。

正式工程成果应以真实安装记录、监测数据、功能测试和验收资料为依据,不应将本章设计推演作为已完成项目业绩。

二十一、标准规范、技术依据与方案总结

21.1 GB 55036-2022《消防设施通用规范》

该强制性工程建设规范自2023年3月1日起实施,适用于消防设施的相关工程要求。

其中规定了消防给水系统的基本性能要求,并对市政消火栓所在市政给水管网的平时运行工作压力和消防救援供水条件作出规定。

21.2 GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》

可为消防给水与消火栓系统的设计、施工、检测和维护提供适用技术依据。

在使用时应注意,GB 55036-2022已经实施,相关规定与现行强制性工程建设规范不一致时,应遵循现行强制性要求。

21.3 GB 55037-2022《建筑防火通用规范》

该强制性工程建设规范自2023年6月1日起实施,可为建筑消防安全及有关消防设施要求提供基础依据。

21.4 GB 4452-2011《室外消火栓》

截至2026年11月6日,该标准仍为现行室外消火栓产品标准。

21.5 GB 4452-2026《室外消火栓》

该标准于2026年1月28日发布,将于2027年2月1日起实施,届时替代GB 4452-2011。

新版增加了智能型室外消火栓压力监测、阀门开启监测、位置信息显示及其他智能功能相关要求。

对于准备在2027年2月1日后上市或实施符合性评价的相关智能型室外消火栓,应提前核查适用条款。

21.6 GB 3445-2018《室内消火栓》

适用于室内消火栓产品的相关技术要求。

21.7 GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》

可用于智能监测终端外壳防尘、防水性能的分类和评价。

21.8 工业压力测量与计量要求

压力传感器应根据产品类型和实际用途执行适用的检定、校准和技术要求。

21.9 温度测量技术依据

水温、栓体温度和环境温度测量应采用符合对应测量要求的传感器及校准方法。

21.10 相关标准的适用原则

市政室外消火栓、建筑室外消火栓和室内消火栓具有不同系统结构及运行要求,技术方案必须分别确定实际适用的标准和控制条件。

21.11 标准与技术资料查询入口

消防设施通用规范:

GB 55036-2022 官方公告

建筑防火通用规范:

GB 55037-2022 官方公告

现行室外消火栓产品标准:

GB 4452-2011 国家标准信息

即将实施的室外消火栓产品标准:

GB 4452-2026 国家标准信息

室内消火栓产品标准:

GB 3445-2018 国家标准信息

21.12 方案技术总结

智能消火栓压力在线监测方案以消防供水状态长期监测和异常风险辅助识别为主要目标,通过压力传感器、适用温度传感器、智能采集终端与远程监测平台,对消火栓对应供水节点开展连续监测。

系统重点记录供水压力、温度和压力变化率,并根据消防给水类型、运行控制条件及实际采样能力识别持续低压、压力突升、压力突降、异常波动和低温风险。

在设备配置上,应根据消火栓结构和有效取压位置确定测量方式。对于具有排余水功能的消火栓,不能将关闭后排空区域的压力读数误认为供水侧压力。

对于温度监测,应根据实际用途区分介质水温、栓体温度和环境温度,不应将某一温度读数直接作为消火栓冻结状态的唯一判据。

通过压力变化率及多测点历史趋势分析,系统能够为日常供水压力管理和异常排查提供参考,但不能仅凭压力变化确认管道泄漏、消火栓出水流量或真实消防供水能力。

监测设备安装和维护必须以消防功能完整性为前提,不得影响消火栓操作、消防取水、排余水、防冻及原有消防给水系统安全。

监测平台将各消火栓的实时数据、空间位置、历史趋势、设备健康状态和现场检查记录进行关联,形成覆盖监测、异常发现、人工复核和维修闭环的数字化管理体系。

实际工程应遵循现行适用的消防设施和产品标准,结合消防给水系统设计、测量精度、设备运行可靠性和现场试验结果确定监测范围与报警规则。

智能压力监测属于消防设施运行管理的辅助技术措施,应与规定的消防设施巡查、维护、压力测试、流量测试和其他功能检测共同实施,才能形成较完整的消防给水运行保障体系。

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