本文所提及的安全系統(tǒng)不是國內(nèi)行業(yè)普遍使用的安全系統(tǒng)的涵義，而是指集成了財產(chǎn)安全（Security）、人身安全（Safety）以及涵蓋全過程的安全系統(tǒng)。本文就這一方面來進(jìn)行探討。

安全系統(tǒng)概念的提出
    首先需要申明本文提出的安全系統(tǒng)不是國內(nèi)行業(yè)普遍使用的安全系統(tǒng)的涵義。而是集成了財產(chǎn)安全（Security）、人身安全（Safety）以及涵蓋全過程的安全系統(tǒng)。

    真正有效的安全系統(tǒng)是集物理防范、電子防范、人員防范三位一體的安全系統(tǒng)。同時整個安全系統(tǒng)還必須全面考慮到預(yù)警、報警、現(xiàn)場處警、人員疏散、現(xiàn)場應(yīng)急指揮、技術(shù)人員和保安人員的培訓(xùn)、現(xiàn)場保護、事件分析和秩序恢復(fù)等一系列措施。因此安全系統(tǒng)涉及還不僅僅是物理防范、電子防范、人員防范，還涉及到照明、樓宇控制、人員通道、通訊、電力等等。

    隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是財產(chǎn)安全（Security）和人身安全（Safety）的電子信息技術(shù)的發(fā)展更加專業(yè)化和智能化，造成了電子防范系統(tǒng)和物理防范/人員防范相互脫節(jié)，最終導(dǎo)致各個系統(tǒng)獨立工作，投入了很大的資金卻不能發(fā)揮最大的效能。

    由于行業(yè)管理的特點，目前國內(nèi)的安全系統(tǒng)設(shè)計消防和安防和各自獨立設(shè)計，由招標(biāo)公司分別出具安防和消防系統(tǒng)的招標(biāo)技術(shù)文件，基本不考慮安全系統(tǒng)對物理防范的要求，也基本不考慮與人員防范的結(jié)合，安防工程公司和消防工程公司依據(jù)招標(biāo)文件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，這樣設(shè)計出的系統(tǒng)僅僅是各自獨立的底層的電子防范系統(tǒng)。真正遇到緊情況下容易導(dǎo)致各自為政，很難與事先制定的各種應(yīng)急預(yù)案結(jié)合。

    由于人員防范不僅僅是負(fù)責(zé)安防，而且還要負(fù)責(zé)消防，物理防范也與人員防范一樣，也需要兼顧安防和消防。此外為保證安全系統(tǒng)的高效能，對建筑的照明、出入口在應(yīng)急疏散下的通行能力、人流的引導(dǎo)指示都需要進(jìn)行科學(xué)的計算和配置。

    綜上所述，一個完備的安全系統(tǒng)，特別是高等級安全場所和大型國際活動的安全系統(tǒng)更需要頂層設(shè)計，綜合考慮物理防范、電子防范、人員防范和預(yù)警、報警、現(xiàn)場處警、人員疏散、現(xiàn)場應(yīng)急指揮、技術(shù)人員和保安人員的培訓(xùn)、現(xiàn)場保護、事件分析和秩序恢復(fù)等一系列措施的安全系統(tǒng)概念設(shè)計。

國外的安全系統(tǒng)概念設(shè)計
    國外先進(jìn)的安全技術(shù)公司在承擔(dān)安全系統(tǒng)設(shè)計時，首先在需求牽引下完成安全系統(tǒng)概念設(shè)計，其次才是依據(jù)安全系統(tǒng)概念設(shè)計進(jìn)行相關(guān)的安防系統(tǒng)設(shè)計、消防安全系統(tǒng)設(shè)計、保安人員專項培訓(xùn)以及物理防范的改進(jìn)建議。

    在瑞士達(dá)沃斯經(jīng)濟峰會的大型國際活動場館和北京2008年奧運會的瑞士屋建設(shè)中，筆者和國外安全技術(shù)公司合作完成了安全系統(tǒng)概念設(shè)計，通過幾個安全系統(tǒng)概念設(shè)計從中獲益匪淺。國際上大型安全系統(tǒng)的設(shè)計不再停留在安防或者消防系統(tǒng)的單一電子系統(tǒng)的設(shè)計，而是將物理防范、電子防范、人員防范和預(yù)警、報警、現(xiàn)場處警、人員疏散、現(xiàn)場應(yīng)急指揮、技術(shù)人員和保安人員的培訓(xùn)、現(xiàn)場保護、事件分析和秩序恢復(fù)緊密作出完整的安全系統(tǒng)概念設(shè)計。其大致流程見圖1。[nextpage]

安全系統(tǒng)工程概念設(shè)計的主要內(nèi)容
安全系統(tǒng)概念設(shè)計的主要依據(jù)
·用戶的需求任務(wù)書；
·相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；
·各種安全需求會議文件；
·各種應(yīng)急預(yù)案（停電、停水、投毒、意外爆炸、火災(zāi)、搶劫、盜竊、暴力、非法物品攜帶）。

安全系統(tǒng)概念設(shè)計的目標(biāo)
·人身和防火安全；
·人流和最大人數(shù)控制；
·各分區(qū)人群疏散保證；
·公共次序的保證；
·危急事件下的應(yīng)急措施。

安全系統(tǒng)概念設(shè)計的場地描述
安全系統(tǒng)工程的概念設(shè)計顯著特點就是緊密與現(xiàn)場相關(guān)。場地描述包括：
·區(qū)域描述：場地的大小、形狀、地形特點；
·出入口描述：需要包圍的場地所有出入口及其用途；
·輔助設(shè)備描述：場地電源、供水設(shè)施、通訊線路、照明設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備；
·建筑物性質(zhì)描述：抗震等級、結(jié)構(gòu)特點、抗爆能力；
·安全設(shè)施描述：監(jiān)視死角、應(yīng)急燈及位置、滅火器及位置、消防水龍頭及位置、噴淋控制區(qū)域、水壓、前期檢查結(jié)果。[nextpage]

環(huán)境參數(shù)評估
    環(huán)境參數(shù)評估包括照明、聲場、電磁環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、通訊環(huán)境和空調(diào)制冷參數(shù)評估。

危險因素評估
    設(shè)施用品的易爆性、設(shè)施用品的氧指數(shù)、人員疏散瓶頸。

修改意見
    建筑修改意見、出入口門更改意見、照明更改意見、空調(diào)制冷更改意見等。

安全系統(tǒng)概念詳細(xì)設(shè)計
    安全系統(tǒng)概念設(shè)計涉及很多方面，一般來說安全系統(tǒng)概念設(shè)計融合了安全公司的技術(shù)、經(jīng)驗、能力、水平以及獨到的分析方法，是安全技術(shù)公司的核心秘密，一般不對外公開。因此，盡管筆者做了部分安全系統(tǒng)概念設(shè)計的工作，但是對其系統(tǒng)理論、基本分析方法所知不多。但是，筆者已經(jīng)開始在這方面的探索和研究。為了說明起見，本文以一個簡單展區(qū)的疏散人流分析和展區(qū)人數(shù)極限分析為例，進(jìn)行安全系統(tǒng)概念設(shè)計并僅提供參考。

疏散人流分析
    疏散人流分析是安全系統(tǒng)概念設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。

    例如，鳥巢體育場在2008年7月23日進(jìn)行了開幕式應(yīng)急演練，8分鐘內(nèi)，18000名觀眾全部疏散完畢。為說明起見，這里選用一個簡單的展區(qū)做疏散人流分析。

    圖2為一個小型展區(qū)的人流示意圖。

    首先建立疏散人流分析模型，將這個小型展區(qū)的人流分析轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
其中：
Ni：封閉區(qū)內(nèi)人數(shù)；
Ci：封閉區(qū)；
Gi：出入口（其中G1、G2、G3、G7為十字轉(zhuǎn)門）。[nextpage]

    不同尺寸和不同類型的出入口大門的通行能力是有大不同的，同時還要考慮在消防報警情況下主電源是必須斷電的因素。這里假定對應(yīng)出入口門的最大通行能力為Vi，?T為疏散時人員在通道行進(jìn)所需時間，這樣在所有的通道、封閉區(qū)域通行和出入口門完好情況下理想疏散時間Te ：
Te = Max( ( C1/(V2+V3)+(C1+C3)/V1)，( C2/(V5+V6)+(C2+C4)/V7 ) )+ ?T

    從上述公式中可以看出，影響理想疏散時間Te的因素有：
1、展區(qū)人數(shù)( ∑Ni )
    在展區(qū)人數(shù)增加的情況下，可以明顯得出結(jié)論，理想疏散時間Te也隨之增加。

2、封閉區(qū)人數(shù)分布
    即使在展區(qū)人數(shù)相同但是封閉區(qū)域人數(shù)不同也影響理想疏散時間Te。

    假定只考慮C1和C3封閉區(qū)從出入口G1疏散，C1和C3封閉區(qū)總?cè)藬?shù)分別為1000和1500，V2=V3=100人次/分，V1= 260人次/分，忽略 ?T因素，則計算的大致結(jié)果見圖4。

    隨著封閉區(qū)域C1中的人數(shù)增加，即使總?cè)藬?shù)1000不變，理想疏散時間Te也急劇上升，從接近4分鐘上升到接近9分鐘。

3、出入口門的通過能力
    出入口門的通過能力直接影響疏散時間，當(dāng)然出入口門的通過能力越大約好，但是實際情況并不可能如此。在安全系統(tǒng)概念設(shè)計中，對疏散情況下出入口門的通過能力需要優(yōu)化。

    從下面的計算可以看出，即使在總的出入口門的通過能力（指例子中G1、G2、G3通過能力的總和）不變的情況下，對各個出入口門通過能力的優(yōu)化配置可以大大減少疏散時間。

    仍然假定只考慮C1和C3封閉區(qū)從出入口G1疏散，C1和C3封閉區(qū)人數(shù)分別為500，總的出入口門的通過能力為460人次/分，G2、G3通過能力相同，則有如下結(jié)果（圖5）。

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    從計算結(jié)果可以看出，在總的通過能力不變的情況下，G1、G2、G3的最優(yōu)匹配是在G2=G3=95，G1=270。

4、其它實際因素
    前面分析的是影響理想疏散時間Te的幾個因素，但是在實際當(dāng)中可能還有其它因素影響疏散時間。例如在展區(qū)遭到毒氣、爆炸、火災(zāi)、煤氣泄露、劫持等緊急事件下，可能導(dǎo)致某些出入口被封住不能通過，這樣的情況下，實際疏散時間會大大增加。

    假定只考慮C1和C3封閉區(qū)從出入口G1疏散，由于突發(fā)事件導(dǎo)致G2不能通過，C1和C3封閉區(qū)總?cè)藬?shù)為1000, V3=100人次/分，V1= 260人次/分，忽略 ?T因素，則計算的大致結(jié)果見圖6。

    可以看出，隨著在C1封閉區(qū)的人數(shù)增加，實際疏散時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理想疏散時間。

    在安全系統(tǒng)概念設(shè)計中，需要對所有封閉區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的緊急事件進(jìn)行各種假定，完成各種情況下的疏散時間分析。

    同時還需要考慮到實際緊急事件發(fā)生時，現(xiàn)場民眾恐慌心理導(dǎo)致出入口擁擠甚至踩踏事件的次生災(zāi)難，同樣可能大大降低出入口的通過能力。

展區(qū)人數(shù)極限分析
    在安全系統(tǒng)概念設(shè)計中，展區(qū)人數(shù)極限分析也是重要一環(huán)。作為展覽的舉辦者，當(dāng)然希望參觀者越多越好。從展覽的安全角度上來看，較少的參觀者更容易完成安全使命。所以展區(qū)人數(shù)極限就是選擇出最優(yōu)的人數(shù)閾值。

    展區(qū)人數(shù)極限受到幾個因素的限制，主要有展區(qū)內(nèi)新風(fēng)能力限制Nf、疏散時間限制Ne、展區(qū)內(nèi)空調(diào)制冷量限制Na（尤其是南方夏天），還有展區(qū)內(nèi)參觀密度Nv限制等。

因此展區(qū)人數(shù)極限Nl：
Nl = min { Nf, Ne, Na, Nv}
1、展區(qū)內(nèi)新風(fēng)能力限制Nf
    人的正常生理功能是呼出二氧化碳，吸入氧氣。通過測定，一個正常人每天24小時至少要吸入8-12個立方米的空氣，否則不能維持人正?；顒铀璧难鯕?。這十多個立方米的空氣中，能被人利用的也只有含20.9%的氧氣，因此實際需要氧氣量約為2個立方米，再考慮實際人體獲取占吸入氧氣的20％，實際氧氣需要量約為15升/小時。

    一個容納1000人參觀的展區(qū)，展區(qū)內(nèi)實際氧氣消耗量至少為15立方米（相當(dāng)于75立方米的空氣），如果參觀者流動性較大的情況下，實際氧氣消耗量還要增加2~3倍。除此之外，如果展區(qū)內(nèi)還有餐廳，則需要考慮排煙通風(fēng)。

    因此應(yīng)根據(jù)新風(fēng)風(fēng)量計算出展區(qū)確定極限人數(shù)Nf。表2為美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1982 最小新風(fēng)量規(guī)定。

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2、疏散時間限制Ne
    前面已經(jīng)介紹了如何根據(jù)現(xiàn)場確定計算疏散時間，而疏散時間Ne的確定也取決于如下因素：
    ·醫(yī)療緊急救護時限：當(dāng)今世界急救界所認(rèn)同的急救理念和技術(shù)運作的“生命鏈”，主要包括搶救心臟猝死在內(nèi)的危重急癥和意外傷害的最權(quán)威運行原則的“四個早期”。即：早期通路（及時現(xiàn)場呼救）、早期心肺復(fù)蘇（及時現(xiàn)場基礎(chǔ)生命技術(shù)）、早期心臟除顫（現(xiàn)場心臟去顫復(fù)跳之關(guān)鍵），并成為決定危重傷病人生死存亡的關(guān)鍵。因為心肺復(fù)蘇及心臟除顫若晚進(jìn)行1分鐘，復(fù)蘇成功率就降低7%~10%，所以現(xiàn)場如不做有效搶救，耽誤10分鐘以上，搶救幾乎不能成功；

    ·火災(zāi)下疏散時限：展區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后, 人員能否安全疏散主要取決于兩個特征時間。一是火災(zāi)發(fā)展到對人構(gòu)成危險所需的時間; 二是人員疏散到安全場所需要的時間Ne。如果人員能在火災(zāi)達(dá)到危險狀態(tài)之前全部疏散到安全區(qū)域,便可認(rèn)為展區(qū)的防火安全設(shè)計對于火災(zāi)中的人員疏散是安全的。

    在安全系統(tǒng)概念設(shè)計中將根據(jù)展區(qū)內(nèi)防治的物品和可能非法帶入的燃燒品建立火災(zāi)蔓延模型，從而計算出必須滿足的疏散時間。

    在火災(zāi)發(fā)展過程中, 探測到火災(zāi)并給出報警的時刻和火災(zāi)對人構(gòu)成危險的時刻具有重要意義。人員疏散大體要經(jīng)歷察覺火災(zāi)、行動準(zhǔn)備、逃生行動、到達(dá)安全地帶等階段。察覺到火災(zāi)的時刻可以從發(fā)出火災(zāi)報警信號時刻算起, 但一般前者略遲于后者。為了保證人員安全疏散必須使所有人員疏散完畢的時間小于火災(zāi)達(dá)到危險狀態(tài)的時間。

    ·毒氣蔓延下疏散時限：火災(zāi)產(chǎn)生的毒氣以及沙林、芥子氣等化學(xué)毒氣的蔓延會給人造成極大的傷害。

    火災(zāi)產(chǎn)生的毒氣對人體的危害，主要是指由于氧氣不足和高分子材料的不完全燃燒產(chǎn)生的熱分解物和燃燒物。當(dāng)室內(nèi)充滿高濃度的毒氣時，數(shù)分鐘人就會瞳孔擴大、痙攣、恐怖而死。同時毒氣還會以驚人的速度蔓延，這個速度比熱量的釋放速度還要快。

    在安全系統(tǒng)概念設(shè)計中將依據(jù)不同毒氣的蔓延方式計算出疏散時限。有關(guān)毒氣的蔓延方式將在以后的文章中介紹。

3、展區(qū)內(nèi)空調(diào)制冷量限制Na
    展區(qū)內(nèi)空調(diào)制冷量限制了展區(qū)內(nèi)的參觀人數(shù)，參觀人數(shù)過多會導(dǎo)致室溫升高，嚴(yán)重時會大大影響展覽效果，舒適的室溫環(huán)境給人更好的參觀效果。

    但是不同地區(qū)、不同國家、不同人種對室溫的要求也略有不同，國內(nèi)的展覽可以根據(jù)國務(wù)院節(jié)能辦室溫要求設(shè)定。根據(jù)實際展館現(xiàn)場空調(diào)參數(shù)和環(huán)境、以及依據(jù)表3的散熱量，可以得到在某一設(shè)定室溫下的限制人數(shù)Na。

    實際上由于室外溫度、風(fēng)速、和出入門的狀態(tài)變化使得限制人數(shù)Na不是一個恒定值，一般來說室外溫度較低的情況下Na可以增加，在室外溫度較高的情況下減少Na。

結(jié)語
    安全系統(tǒng)概念設(shè)計涉及的面非常廣泛，涉及的技術(shù)領(lǐng)域也非常多，本文只是介紹了其中很少部分，也非常膚淺，今后還希望將更多的有關(guān)安全系統(tǒng)概念設(shè)計內(nèi)容逐一介紹。