СТРАТЕГИИ МИНИМИЗАЦИИ УЩЕРБА ОТ ПОЖАРОВ В СКЛАДСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ
STRATEGIES FOR MINIMIZING DAMAGE FROM FIRES IN WAREHOUSES
Аннотация:
Изучены стратегии минимизации ущерба от пожаров в складских помещениях. Показано, что к ним можно отнести: популяризацию пожарной безопасности; использование систем активной и пассивной пожарной безопасности; нормы противопожарного проектирования и пожарной безопасности зданий; интеграцию искусственного интеллекта для прогнозирования пожаров; разработку пожаробезопасных строительных материалов.
Abstract/Annotation:
Strategies for minimizing damage from fires in warehouses have been studied. It is shown that these include: popularization of fire safety; use of active and passive fire safety systems; fire safety design and fire safety standards for buildings; integration of artificial intelligence for fire forecasting; development of fireproof building materials.
Ключевые слова:
Пожары в складских помещениях, минимизация ущерба, популяризация пожарной безопасности, системы активной и пассивной пожарной безопасности, нормы противопожарного проектирования, интеграция искусственного интеллекта, разработка пожаробезопасных строительных материалов
Keywords:
Fires in warehouses, damage minimization, popularization of fire safety, active and passive fire safety systems, fire safety design standards, integration of artificial intelligence, development of fireproof building materials.
Ломоносов Георгий Викторович
Lomonosov George Viktorovich
Академия Государственной противопожарной службы МЧС РФ
Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of the Russian Federation
студент кафедры пожарная безопасность в страительстве.
student of the Department of Information Technology
129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, стр. 2.
129366, Moscow, Boris Galushkin str., 4, p. 2.
georgylomon@yandex.ru
Пожары в складских помещениях представляют опасность для жизни людей и оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Помимо этого, возможно и значительные экономические потери за счет уничтожения товаров, как при повреждении огнем, так и при обрушении конструкций. Хотя обучение пожарных эффективному тушению пожаров в складских помещениях крайне важно, не менее важно направить усилия и на минимизацию возникновения таких пожаров в целом. В данной статье обсудим некоторые стратегии по созданию пожаробезопасной среды в зданиях складских помещений, в т. ч. направленные на сохранение их структурной целостности.
Большинство пожаров на складах происходит в результате халатности со стороны персонала, например, при курении в неотведенных для этого местах. Следовательно, обучение факторам, которые приводят к возникновению пожаров, связанным с ними рискам, а также методам предотвращения, действиям в чрезвычайных ситуациях, процедурам эвакуации и т. д., помогает минимизировать опасности. Также необходимо ужесточение наказаний за грубое нарушение правил пожарной безопасности.
Возможно использование гибридного обучения (как электронного, так и традиционных методов) в обучении пожарной безопасности. Хотя пожарные учения и другие интенсивные мероприятия по предотвращению пожаров требуют очного обучения, базовые теоретические исследования могут проводиться через Интернет или могут быть переведены в цифровой формат для повышения осведомленности участников. Обучение пожарной безопасности должно быть интегрировано в программы повышения квалификации персонала. Составители программ могут воспользоваться технологией виртуальной реальности (VR) для разработки интерактивной и практической платформы для обучения пожарной безопасности. На основе виртуальной реальности могут быть разработаны программы пожарной безопасности для пожарной подготовки и учебный тренажер, включающий оценку задымленности.
Системы противопожарной защиты защищают как людей, так и инфраструктуру от опасных факторов пожара. Они способны обнаруживать пожары по тепловому излучению, выделению дыма или пламени. Активные системы противопожарной защиты задействуются при раннем обнаружении пожара; они помогают тушить пожары и позволяют эвакуировать персонал. К ним относятся системы пожарной сигнализации, детекторы дыма, спринклеры, огнетушители и т. п.
Пассивные системы противопожарной защиты представляют собой как структурные, так и неструктурные системы, которые предотвращают возгорание на начальных стадиях и распространение пожара, а также помогают поддерживать устойчивость конструкций. Примерами пассивных систем являются противопожарные двери, шторы, противопожарные и дымовые заслонки, огнестойкие строительные материалы и т. д. Опыт использования данных превентивных мер пожарной безопасности спасал жизни и имущество во всем мире. Новые алгоритмы распознавания пламени способны значительно минимизировать размытие изображения и помехи, присущие пламени, во время распознавания изображений. Изображения, полученные с камер, обрабатываются с помощью алгоритма сглаживания, чтобы различать объекты с реальными атрибутами пламени и объекты, имитирующие его. Процесс сглаживания создает реальные изображения пожаров, а эмиссионный спектрометр, прикрепленный к системе, идентифицирует углеродные и гидроксильные радикалы в горящих объектах.
Кузнецов ссоавтор. [1] провели исследование работы систем противопожарной защиты, таких как датчики в автоматизированных системах пожаротушения. Авторы определили комбинацию систем активной противопожарной защиты, которые позволяют в совокупности усилить и оптимизировать раннее обнаружение и последующее тушение пожара, а также минимизировать горение и тление в зданиях. Они также рассмотрели минимальное количество воды или огнетушащей жидкости, необходимое для тушения пожара. Также было рассмотрено использование контуров обратной связи для получения информации о ходе тушения пожара. Исследования показали, что минимальная высота пламени для извещателей пламени на расстоянии от 2 м до 5 м составляет от 0,02 м до 0,15 м. Для тепловых извещателей минимальным порогом является температура 55 °С и выше, возрастающая со скоростью 1 °С/с.
В разных странах действуют разные правила и стандарты пожарной безопасности зданий. Как правило, меры противопожарной защиты здания включают пассивную противопожарную защиту и активную противопожарную защиту. Меры пассивной противопожарной защиты в основном включают в себя расстояние противопожарной защиты здания, уровень огнестойкости здания, противопожарную конструкцию здания, разделение пожарного отсека здания, средства безопасной эвакуации из здания и т. д.
Безопасность персонала, их эвакуация в случае пожара и возможность пожарным получить доступ в здание зависят от проекта и конструкции здания, а также огнестойкости структурных элементов здания. Включение требований пожарной безопасности в строительные нормы и правила позволяет снизить вероятность возникновения пожаров, а также обеспечить сохранение конструктивной целостности здания.
В противопожарных проектах зданий приводятся характеристики допустимых огнестойких материалов для строительства и поясняется назначение элементов конструкции в случае пожара. Они определяют допустимую пожарную нагрузку в зданиях, пределы размеров элементов конструкции, классы пожарной безопасности и протоколы эвакуации. В ряде стран произошел переход от предписывающего и функционального проектирования к проектам, ориентированным на работоспособность. В связи с резкой эволюцией современных зданий действующие нормы пожарной безопасности зачастую уже не удовлетворяют потребностям пожарной безопасности. Поэтому существует необходимость постоянно обновлять нормы и правила, включив в них строгие требования пожарной безопасности, чтобы они соответствовали новым методам строительства.
В работе [2] авторы выявили четыре основных риска, которые увеличивают сложность тушения пожаров на складах. Было отмечено, что скорость распространения огня и дыма в этих зданиях была очень высокой. Фасады многих из этих зданий являются горючими и, следовательно, резко увеличивают распространение пламени.
Кроме того, тушение пожара может быть затруднено необходимостью сохранения большого количества дорогостоящих товаров. Поэтому для эффективного тушения пожаров требуется модернизированное оборудование. Необходима интеграция проектов пожарной безопасности в процесс проектирования зданий.
Если инженеры по пожарной безопасности не будут участвовать в процессе проектирования зданий до тех пор, пока конструкция не будет построена, это существенно повлияет на выполнение протоколов пожарной безопасности и имеет тенденцию к увеличению пожарных рисков. Поскольку отдельные строительные элементы в проекте здания должны соответствовать приемлемым требованиям, интеграция пожарной безопасности на ранних стадиях проектирования может помочь свести к минимуму возникновение пожаров.
Прогнозирующие модели на основе искусственного интеллекта (ИИ) использовались сразу в нескольких областях исследований с высоким уровнем точности [3]. За счет независимого обучения и вывода большого количества экспериментальных данных, а также улучшения модели алгоритма достигается функция прогнозирования. Развитие прогнозирования ИИ в области пожаротушения является относительно новым явлением и все еще находится на ранней стадии изучения. Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали модель искусственного интеллекта FlashNet, которая может с точностью 92% предсказывать время до возникновения пожара. Эта модель может также информировать пожарных о ресурсах, необходимых для тушения пожара.
В настоящее время возможность разработать полноценные модели искусственного интеллекта для прогнозирования пожаров остается долгосрочной целью. Ожидается, что с использованием скорости повышения температуры, поступающей от датчиков температуры, а также данных датчиков дыма и видео с камер, можно будет разработать модель искусственной нейронной сети, которая сможет предсказывать пожары за несколько минут до их возникновения. Такие модели позволят снизить вероятность возникновения пожаров в том числе в складских помещениях.
Хотя источником пожара может быть неисправность электрооборудования, сигареты и т. д., распространение пламени зависит от пожарной нагрузки в здании. Любой горючий материал в здании склада, который увеличивает интенсивность пожара и способствует распространению пламени, может быть классифицирован как пожарная нагрузка. Развитие строительных технологий и поиск более легких конструкций привели к использованию в зданиях легковоспламеняющихся материалов, таких как конструкционная древесина и даже легкий пластик.
Во время пожара эти материалы теряют свою структурную целостность примерно в течение четырех – восьми минут. Кроме того, в качестве тепловой оболочки зданий зачастую используются строительные изоляционные материалы, такие как пенополистирол. Эти материалы, согласно оценкам горючести, обладают низкой пожаробезопасностью и обладают способностью вызывать быстрое распространение пламени. В качестве обработки перед установкой можно использовать антипирены, которые одновременно устойчивы и безвредны для окружающей среды, например, на основе фитиновой кислоты [4]. Разрабатываются несколько огнестойких строительных материалов; однако эти материалы все еще находятся на стадии исследования.
Каэтано ссоавтор. [5] разработали огнестойкие гипсовые и цементные растворы, способные повысить устойчивость стальных элементов во время воздействия огня. Они также оценили влияние размера заполнителей, а также добавления частиц кремнезема на термические свойства бетона. Авторы обнаружили, что использование гипса в качестве связующего и добавление микро и нано частиц кремнезема в строительные растворы повышают изолирующую способность. Исследования показали, что гипсового раствора толщиной 10 мм было достаточно для создания теплового барьера, защищающего стальные колонны.
На рынке доступны некоторые другие композиционные материалы, такие как армированные волокнами полимеры для архитектурного применения. Хотя они имеют высокую эстетическую ценность, должна быть проведена оценка воспламеняемости с целью критической оценки их огнестойкости. Такой анализ может исключить вертикальное распространение пламени через изоляционные материалы в высотных зданиях, а также распространение пламени через трещины, чтобы сохранить целостность компонентов здания.
Пожарная безопасность конструкций в современную эпоху из-за тяги к легким и эстетичным строительным материалам имеет решающее значение. Во всем мире частота возникновения пожаров растет. Одним из способов подавления этого глобального роста является разработка новых моделей, способных точно предсказать развитие пожаров в зданиях, что поможет значительно повысить пожарную безопасность сооружений.
Кроме того, необходимо направить усилия на разработку пожаробезопасных строительных материалов, которые могут уменьшить распространение огня. Чтобы внести вклад в решение данной проблемы, было проведено экспериментальное исследование огнестойкости строительных материалов кровельных конструкций и предложены инженерно-технические решения, которые рассматриваются в следующей главе.
Таким образом, в данной статье разделе изучены стратегии минимизации ущерба от пожаров в складских помещениях. Среди них:
– популяризация пожарной безопасности (обучение сотрудников и ужесточение наказаний за грубое нарушение правил пожарной безопасности);
– использование систем активной и пассивной пожарной безопасности (системы пожарной сигнализации, детекторы дыма, спринклеры, огнетушители, структурные и неструктурные системы, которые предотвращают возгорание на начальных стадиях и распространение пожара, а также помогают поддерживать устойчивость конструкций);
– нормы противопожарного проектирования и пожарной безопасности зданий (более строгие требования пожарной безопасности, соответствующие новым методам строительства);
– интеграция искусственного интеллекта для прогнозирования пожаров (в первую очередь развитие методов прогнозирования);
– разработка пожаробезопасных строительных материалов.
Список литературы:
1. Kuznetsov G., Zhdanova A., Volkov R., Strizhak P. Optimizing firefighting agent consumption and fire suppression time in buildings by forming a fire feedback loop. Process. Saf. Environ. Protect. 2022, 165, 754–775.
2. Ma Q., Guo W. Discussion on the Fire Safety Design of a High-Rise Building. Procedia Eng. 2012, 45, 685–689.
3. Wang Z., Srinivasan R.S. A review of artificial intelligence based building energy use prediction: Contrasting the capabilities of single and ensemble prediction models. Renew. Sustain. Energy Rev. 2017, 75, 796–808.
4. Mensah R.A., Shanmugam V., Narayanan S., Renner J.S., Babu K., Neisiany R.E., Försth M., Sas G., Das O. A review of sustainable and environment-friendly flame retardants used in plastics. Polym. Test. 2022, 108, 107511.
5. Caetano H., Laím L., Santiago A., Durães L., Shahbazian A. Development of Passive Fire Protection Mortars. Appl. Sci. 2022, 12, 2093.
