澳华观点 | 医疗场所电气火灾风险特征与智能消防联动控制系统设计（节选）_行業動態

澳华观点 | 医疗场所电气火灾风险特征与智能消防联动控制系统设计（节选）

医疗场所因电气设备密集、用电环境复杂，电气火灾防控成为公共安全管理的技术难点。本文从电气火灾致灾机理出发，剖析医疗场所特有的设备老化、负荷过载、接地故障等风险特征，构建基于多源数据融合的智能消防联动控制系统架构，阐述“监测-预警-联动”全流程技术实现路径，并结合系统集成需求设计硬件部署与软件逻辑框架图表，为医疗场所消防安全提供兼具理论深度与工程实用性的技术方案。

医疗场所电气火灾风险特征分析

（一）设备全生命周期老化风险链

医疗场所电气设备老化呈现“渐进性损伤-偶发故障-灾变触发”的链式特征。初期阶段，配电线路绝缘层因长期温升发生化学降解，导致局部放电量增加；中期阶段，设备接口因频繁插拔出现接触电阻增大，引发异常发热；晚期阶段，绝缘击穿或电弧火花引燃周围可燃物。手术室高频电刀、ICU生命支持设备等长期运行的精密仪器，其电源系统老化可能导致短路故障，而传统断路器因动作阈值较高无法及时切断故障电流。

（二）负荷动态波动致灾机制

医疗设备的用电负荷具有显著时变性，如MRI设备启动时冲击电流可达额定电流的数倍，若配电系统容量不足或保护装置灵敏度低，易导致线路过热。多设备并联运行可能引发谐波叠加，加剧电缆集肤效应，造成导体温度升高。非医疗设备的违规接入（如大功率加热设备）进一步加剧回路负载压力，形成“过载-发热-绝缘劣化”的恶性循环。

（三）接地系统失效风险传导

医疗场所接地系统不仅关乎人员触电安全，也影响火灾防控效果。当接地电阻超标时，设备外壳故障，电压无法快速泄放，可能通过金属管道形成杂散电流通路，在接触不良处产生电弧。例如，未设置独立接地干线的病房，某台设备发生绝缘故障后，故障电流沿金属管道传导，可能在接口处引发火花。

智能消防联动控制系统技术架构

（一）多维度监测层设计

监测层通过三类传感器实现风险全覆盖，硬件部署如下表：

（二）数据处理与智能决策层

边缘计算节点对原始数据进行预处理，通过卡尔曼滤波算法剔除噪声，采用Z-score标准化方法统一数据维度后上传至中央控制器。中央控制器构建双层决策模型：

1、阈值判别层：设定单一参数预警阈值（如剩余电流≥300mA、温度≥70℃），触发一级预警并生成现场核查工单。

2、关联分析层：运用D-S证据理论融合多源数据，当电气参数异常（权重0.6）、环境参数异常（权重0.3）、设备状态异常（权重0.1）的综合置信度超过0.8时，判定为火灾隐患，触发二级预警并启动联动程序。

（三）联动控制执行层

执行层包含四大控制模块，联动逻辑见下表：

系统关键技术实现路径

（一）电气火灾早期预警算法优化

针对医疗场所电磁环境复杂的特点，设计自适应预警算法：采用小波包分解技术提取振动信号中的故障特征频率，区分正常运行噪声与放电、电弧等异常信号；建立温度场有限元模型，模拟电缆群敷场景下的热传导过程，预测不同负载率下的温升趋势；开发基于长短时记忆网络（LSTM）的剩余电流预测模型，通过历史数据训练实现未来时段的故障概率预判。

（二）联动逻辑的场景化设计

根据医疗场所功能分区制定差异化联动策略：手术室设置“双确认”机制，即烟雾探测器与温度传感器同时报警且设备状态异常时，才触发联动，避免误操作影响手术安全；危化品仓库采用“零延迟”响应，一旦检测到火灾信号，立即启动气体灭火并切断通风系统，防止火势蔓延；住院病房优先激活疏散引导功能，通过床头呼叫系统发送撤离指令，同时自动解锁门禁系统确保通道畅通。

（三）系统集成与抗干扰设计

为解决多厂商设备兼容性问题，采用以下技术方案：基于OPC UA标准开发统一数据接口，实现不同协议（如Modbus、BACnet）的转换与归一化；采用光纤传输关键控制信号，避免电磁干扰导致的指令延迟或误判；设计独立接地系统，监测层、控制层、网络层分别设置接地干线，接地电阻≤0.5Ω，提升系统抗共模干扰能力。

实施挑战与技术演进方向

（一）复杂场景下的误报抑制

医疗场所存在酒精挥发、蒸汽等干扰源，易导致烟雾探测器误报。解决方案包括：引入多光谱图像融合技术，通过可见光与红外图像对比分析，区分烟雾与水蒸汽；开发基于气味传感器的辅助判别模块，识别燃烧产生的特征气体（如CO、HCN），降低误报率。

（二）边缘计算能力提升

传统中央集中式架构在大规模场景中存在通信延迟问题，需向边缘计算架构演进：部署边缘服务器实现数据本地化处理，将常规监测数据在边缘层完成分析，仅上传异常数据至云端；采用容器化技术（如Docker）封装预警算法，实现计算资源的动态分配与弹性扩展。

（三）数字孪生技术应用

构建医疗场所消防数字孪生体，实现以下功能：实时映射物理空间的火灾风险分布，通过三维可视化界面展示监测参数与联动状态；模拟不同消防策略的效果，如灭火剂喷射路径、疏散人群流动模拟，辅助优化应急预案；基于历史数据训练数字孪生模型，预测设备剩余寿命与火灾风险趋势，实现预防性维护。

医疗场所电气火灾防控需兼顾安全性、可靠性与医疗业务连续性，智能消防联动控制系统通过技术集成与流程再造，为这一复杂问题提供了系统化解决方案。通过多维度监测、智能决策与精准联动，该系统可显著提升应急处置效率。未来，随着物联网、数字孪生等技术的深入应用，系统将向自主化、预测化方向发展，成为医疗安全体系的核心基础设施。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 医院电气设计规范（JGJ 312-2013）[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2013.

[2] 中华人民共和国应急管理部. 火灾自动报警系统设计规范（GB 50116-2013）[S]. 北京: 中国计划出版社, 2013.

[3] 韩磊，李鑫，苗峰等. 建筑电气工程消防[M]. 北京: 清华大学出版社, 2015.

[4] 范维澄，张辉，刘奕等. 火灾科学与消防工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2018.

[5] 程琼，陈晴等. 智能建筑消防系统[M]. 北京: 电子工业出版社, 2018

编审丨品牌管理部、中其设计、澳华研究院

素材丨中其设计吕飞翔

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