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1、火灾自动报警系统的设计与施工火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统（CBS）的重要组成部分。建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符合GB50116-98火灾自动报警系统设计规范的要求，同时也要适应智能建筑的特点， 合理选配产品，做到安全适用、技术先进、经济合理。火灾自动报警系统一般分三种形式设计：区域火灾自动报警系统，集中火灾自动报警系统和控制中心报警系统。就高层智能建筑的基本特点，控制中心报警系统是最适用的方式。建筑中火灾自动报警系统的设计要点是：根据被保护对象发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型；根据所需防护面积部位，按照火灾探测器的总数和其他报警装置（
2、如手报）数量确定火灾报警控制器的总容量；根据消防设备确定联动控制方式；按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系；最后还要考虑火灾自动报警系统与智能建筑“ 3AS”（建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统）的适应性。火灾自动报警设备设计选型基本要素无论火灾自动报警系统规模大小、功能需求不同，系统可靠性与误报率都是设备选型的两大基本要素。在满足性能价格比高的前提下，要求尽可高的系统可靠性和尽可能低的的误报率是所有建设单位业主和设计师、安装施工和使用维护者追求的共同目标。从追求卓越的理想角度出发，应优化设计、选用最先进设备产品，优化施工、使用和维护；但从节省资源的现实角度出发，不妨适当降低
3、追求十分完善的目标期望，选用较佳的设备，却万万不可放松和降低对于系统可靠性和误报率这些基本要求。火灾自动报警系统可靠性是以真性的测量。换言之，一个火灾报警系统在其使用期限内，对各种条件须做出适当的响应。可靠性是说明一个系统质量的最佳指标。构成火灾自动报警系统可靠性的四大要素为设备、系统设计、系统安装和系统维修。从典型可靠性方程可知，一个系统的可靠性完全取决于系统的设计、组成系统的硬件、系统的安装及维修可靠性因子之积，而设备选型既与设计，又与设备、施工、维护这四个环节都密切有关。下面分别探讨探测器、传输线路和控制器对系统可靠性的影响：1.瑞士CERBERUS公司以F910火灾探测器为例认为其平均
4、无故障时间（MTBF）为30年，根据大量的工程实践分析，一个火灾探测器MTBF为30年还是比较符合目前的实际情况。由若干个探测器组成的火灾报警系统，可以看成一个串联系统。若一个探测器出现故障，就可认为系统出现故障。若由几个探测器组成的系统平均无故障时间为单个探测器MTBF的几分之一。例如每个探测器的MTBF为30年计算，100个探测器的小规模系统的Ts=109.5天；500个探测器的中规模系统的Ts=21.9天；1000个探测器的大规模系统Ts=10.95天。系统中火灾探测器的数量越多，则系统的平均无故障时间越短。因此，规模越大的火灾报警系统对火灾探测器可靠性选用要求越高。从火灾探测器可靠度研
5、究表明。不使用探测器内的灵敏度鉴别电路，而是将正比于烟浓度的电压信号传送到控制器，由控制器判断火灾的真伪，其实质是不断检查探测器工作状态，由此判断环境变化和真实火灾，也就是采用模拟量探测器技术。因此，笔者认为火灾探测器应用数量较多的大规模系统，尤其是智能建筑中火灾自动报警系统均应选用模拟量火灾探测器。此外，有些建设单位业主或设计师主张开关量、模拟量探测器混同于一个系统，国内外有些厂家产品也迎合这种需求有相应的产品，笔者不能苟同这一做法。因为这些开关量探测器混用将使整个系统可靠性降低不小；况且国外同一家厂商模拟量产品比其开关产品价格约高2030；国内模拟量产品比其开关量产品价格约高1020，甚至
6、相差无几，达到同一价位水平。因此，两者混用技术经济效果不佳，不宜采用。2.传输线路（含导线段和连接螺丝等）对系统可靠性影响也大，并随系统规模增大而增加。显然，多线制传输线路数量很大，合计故障率高；总线制传输线路数量剧减，合计故障率低；二总线传输线路又比三、四总线传输线路更好些；联动控制与报警于一体的二总线方式的可靠性最高。总线制传输线路大多采用并联总线控制方式，其缺点在于一旦总线回路出现短路，则整个回路失效。为了保证系统的正常运行，不得已在系统中分段增设短路隔离器。这样，不仅使系统变得复杂，设备投资增加，且使用和维护不便。链式连接回路控制方式主要特点如下：一是回路用线量少；二是可分别识别每只探
7、测器当时的状态（正常、故障或火警状态）；三是回路可连接成环型。因此，回路出现短路故障时，可通过正、反查询，能够保证回路中其他探测器正常工作，即回路具有自我保护能力。先进的火灾自动报警系统具有适应编址方式，还在探测器中有特殊的保护电路功能，所以不必设置短路隔离器，不仅使系统构成简单、安装调试、使用和维护方便，也进一步提高了系统的可靠性。3.报警控制器本身当然是系统可靠性有影响的重要因素。若报警控制器采用工控机或带双CPU的主机，前者抗干扰性好；后者系统运行有冗余度；系统可靠性提高。传统的火灾自动报警系统采用集中区域二级构成方式，先进系统的构成方式应分为分布式系统，即采用通用控制器构成主机，从机分
8、布式系统；网络采用环形结构或令牌环。各个单体建筑相对独立的消防系统，网络可以实现互联、资源共享、信息传递和操作系统网络化，其可靠性进一步提高。火灾自动报警系统误报原因很多，其中火灾探测器的误报又是其主要原因。模拟量探测器比开关量探测器误报率一般可降低一个数量级水平。多态探测器给出“正常”或“火警”以及其他正常状态的大于2个输出状态，比一般双态探测器的误报率进一步降低。一种能自动补偿环境条件（诸如温度、湿度、气压等的变化，特点是补偿因长期污染带来的灵敏度变化的“分布智能”探测器，即具有初级“探测智能”，将使其误报率进一步降低。1 火灾探测器的设计选配火灾探测器是火灾自动报警系统最重要的组成，分为
9、感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾探测器、烟温复合式火灾探测器以及气体火灾探测器；按其测控范围又可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器两大类，点型火灾探测器只能对警戒范围中某一点周围的温度、烟等参数进行控制，如点型离子感烟探测器、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等，线型火灾探测器则可以对警戒范围中某一线路周围烟雾、温度进行探测，如红外光束线型火灾探测器，激光线型火灾探测器，缆式线型感温火灾探测器等，常用火灾探测器性能特点及适用范围如表1所示。表1.常用火灾探测器分类比较表探测器型性能特点适用范围备注感烟探测器点型离子感烟探测器灵敏度高，历史悠久技术成熟性能稳定，对阻燃火的反应最灵
10、敏宾馆客房、办公楼、图书馆、影剧院、邮政大楼等公共场所点型光电感烟探测器灵敏度高，对湿热气流扰动大的场所适应性好同上易受电磁干扰，散射光型黑烟不灵敏红外光束 激光 线型感烟探测器探测范围大，可靠性环境适应性好会展中心、演播大厅、大会堂、体育馆、影剧院等无遮挡大空间。易受红外、紫外光干扰；探测视线易被遮挡感温探测器点型感温探测器性能稳定，可靠性环境适应性好厨房、锅炉间、地下车库、吸烟室等造价较高，安装维护不便缆式线型感温探测器同上电气电缆井、变配电装置、各种带式传送机构等造价较高，安装维护不便火焰探测器对明火反应迅速，探测范围宽广各种燃油机房，油料储藏库等火灾时有强烈火焰和少量烟热场所易受阳光和
11、其它光源干扰；探测被遮挡，镜头易被污染复合探测器综合探测火灾时的烟雾温度信号，探测准确，可靠性高装有联动装置系统等单一探测器不能确认火灾的场所价格贵，成本高近年来红外光束感烟火灾探测器、缆式线型感温火灾探测器、可燃气体探测器等在消防工程中的应用日渐增多，并已有相应的产品标准和设计规范。红外光束线型感烟探测器是应用烟粒子吸收或散射红外光束使红外光束强度发生变化的原理工作的。探测器的工作原理与光电感烟探测器类似，只是烟不必进入点型光电感烟探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可能使红外光束衰减。线型光束探测器在一个长达100米的路径上可代替若干个点型感烟探测器，具有保护面积大、安装位置较高、
12、在相对湿度较高和强电场环境中反应速度快等优点，适宜保护较大的室内、外场所，尤其适宜保护难以使用点型探测器甚至根本不可能使用点型探测器的场所。缆式线型感温火灾探测器适宜保护电缆隧道等工业建筑或特殊的应用场所。它又分为模拟式和数字式两大类，目前主要发展和应用是数字式。探测器实际上是条热敏电缆，它由两根弹性钢丝、热敏绝缘材料、塑料包带及塑料外护套组成。在正常监视状态下，两根钢丝间呈绝缘状态。在每一热敏电缆中有一极微小的电流流动，当热敏电缆线路上任何一点（部位）的温度（可以是“电缆”周围空气或它所接触物品的表面温度），上升达到其额定动作温度时，其绝缘材料熔化，两根钢丝互相接触，此时报警回路电流骤然增大
13、，报警控制器发出声、光报警信号；同时数码器或液晶火灾报警控制器显示其所在的回路号和火警的距离（即热敏电缆动作部分的米数）。经人工处理后，热敏电缆可重复使用。可燃气体火灾探测器适用保护可燃气体容易泄漏处的附件、泄漏出来的气体容易流经或容易滞留的场所。可燃气体探测器按其测气体的特性又有很多种类与品种，但主要手段大多采用“点型可燃气体探测器”，该类探测器在实际应用中存在寿命短、易中毒、探测器面积小等缺陷，因此目前现场应用一般只限于在重点位置安放。一种基于气体的光谱本征吸收原理的大面积可燃气体探测器在90年代初期由英国西格公司首创，沈阳消防科研所填补了我国在此项技术领域的空白，自行研制开发了“线型红外
14、可燃气体探测器，采用双波段实现对可燃气体的探测，一对探测器的最远探测距离可达80m，探测灵敏度高、响应速度快，不会因某种气体中毒而损坏器件，也不会因可燃气体浓度过高而降低性能。由于该系统采用了双波段互补技术、信号窄脉冲同步分离技术、探测器工作点自动调整技术，最大限度地消除了灰尘、雨、雪、雾等自然环境对系统工作的影响，较好地解决了系统在较恶劣环境下长期稳定运行问题。其探测效率、寿命、性能稳定都远优于目前应用的“点型可燃气体控制器”。空气采样感烟探测技术70年代中期由澳大利亚首创后，在国外已得到广泛应用，并逐步进入我国消防市场。该技术在探测方式上，完全突破被动式感知火灾烟气、温度和火焰等参数特性的
15、局面，跳跃到主动进行空气采样，快速、动态地识别和判断可烯物质受热分解或燃烧释放到空气中的各种聚合物分子和烟粒子。国际上将空气采样式感烟火灾探测器定义为：通过管道抽取被保护空间的样本到中心检测室，以监视被保护空间内烟雾存在与否的火灾探测器。该探测器能够通过测试空气样本了解烟雾的浓度，并根据预先确定的响应阈值给出相应的报警信号。普通的空气采样式感烟火灾探测系统，一般是在吸气管道中加装普通点型感烟火灾探测器或采用相似的传感器作为烟粒子探测器，其烟雾探测原理与普通点型感烟控制器相同。目前先进的高灵敏度空气采样式感烟火灾控制报警系统，High Sensitivity Artificial-intelli
16、gence Smoke Detection System以下简称HSASD，按其探测原理可分为浓度计式和激光计数式两种。如澳大利亚GODEX极早期火灾智能预警系统主要用于抽取空气样本的管道网络、高效长寿的气泵、空气流速控制器、烟粒子激光探测器、信号处理电路、“人工神经网络”微处理器和报警信号显示电路等组成。它采用了分布智能和神经网络算法以及专用的集成电路，在探测器内补偿了灰尘等污染和温度等对激光器的影响，并对信号进行数字滤波，用神经网络对烟等信号的幅度、动态范围和持续时间等特征进行处理后，输出四种级别的报警信号。另一种点型激光感烟探测器，其灵敏度于目前光电感烟探测器50倍，其成本费用又比吸气式感烟报警系统低得多，应用前景十分良好。美国Notifier公司研制出革新型即甚早期智能报警系统，发射强光激光二极管结合
