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1、第9章 防火报警系统,9.1概述 9.1.1物质的燃烧现象 物质燃烧是一种物质能量转化的化学和物理过程，伴随着这个转化过程，同时产生燃烧气体、烟雾、热(温度)和光(火焰)等现象。 1.燃烧气体 物质燃烧的开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体，一般包括：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氢气(H2)、碳氢化合物(CXHY)、水蒸汽(H2O)及烃类、氰化物类、盐酸蒸汽或其他特殊材料产生的分子化合物。悬浮在空气中的较大的分子团、灰烬和末燃烧的物质颗粒等不可见的悬浮物，通称为气溶胶粒子，其粒径在0.0010.05 m。,2.烟雾 由于燃烧和热解作用，所产生的人肉眼可见和不可见的液体或固体微小颗粒，称
2、为烟粒子或烟雾气溶胶粒子，其中主要包括：焦油粒子、高沸点物质的凝缩液滴、炭黑固体粒子等，其粒径在0.0l10m。 3.热(温度)在物质燃烧过程中，由于物质内能的转化，必然有热量的释放，使环境温度升高。 4.光(火焰)火焰是物质着火时产生的灼热发光的气体部分，火焰的光辐射除了可见光部分外，还有大量的红外辐射和紫外辐射。我们就是依据这些物理现象对火灾发生进行早期探测,9.1.2 火灾自动报警系统的组成,火灾自动报警控制系统由探测、报警与控制三部分组成，它完成了对火灾预防与控制的功能。 火灾探测部分主要由探测器组成，是火灾自动报警系统的检测元件，它将火灾发生初期所产生的烟、热、光转变成电信号，然后送
3、入报警系统。火灾探测器根据对不同火灾参量的响应及不同的响应方法，可分为感烟式、感温式、感光式、复合式和可燃气体探测器。不同类型的探测器适用于不同的场合和不同的环境条件。,报警控制由各种类型报警器组成，它主要将收到的报警电信号加以显示和传递，并对自动消防装置发出控制信号。这两个部分可构成独立的火灾自动报警系统。 根据来自火灾自动报警系统的火警数据，经过分析处理后，控制联动器输出，去控制灭火设备、防排烟设备、非消防电源和空调通风设备等。,9.1.2.1 火灾自动报警控制系统的基本原理,火灾自动报警控制系统的基本原理如图9-1所示。 火灾探测器通过对火灾现场发出燃烧气体、烟雾粒子、温升、火焰的探测，
4、将探测到的火情信号转化为火警电信号。在现场的人员若发现火情后，也应立即按动手动报警按钮，发出火警电信号。下面以楼宇火灾自动报警控制系统为例说明火灾自动报警控制的运行程序。,火灾报警控制器接收到火警电信号，经确认后，一方面发出预警火警声光报警信号，同时显示并记录火警地址和时间，告诉消防控制室(中心)的值班人员；另一方面将火警电信号传送至各楼层(防火分区)所设置的火灾显示盘，火灾显示盘经信号处理，发出预警火警声光报警信号，并显示火警发生的地址，通知楼层(防火分区)值班人员，立即察看火情并采取相应的扑灭措施。在消防控制室(中心)还可能通过火灾报警控制器的RS-232通信接口，将火警信号在CRT微机彩
5、显系统显示屏上更直观地显示出来。,联动控制器则从火灾报警控制器读取火警数据，经预先编程设置好的控制逻辑(“或”、“与”、“片”、“总报”等控制逻辑)处理后，向相应的控制点发出联动控制信号，并发出提示声光信号，经过执行器去控制相应的外控消防设备，如排烟阀、排烟风机等防烟排烟设备；防火阀、防火卷帘门等防火设备；警钟、答笛、声光报警器等警报设备；关闭空调、非消防电源，将电梯迫降，打开人员疏散指示灯等，启动消防泵、喷淋泵等消防灭火设备等。外控消防设备的启/停状态应反馈给联动控制器主机并以光信号形式显示出来，使消防控制室(中心)值班人员了解外控设备的实际运行情况，消防内部电话、消防内部广播起到通信、联络
6、和对人员疏散、防火灭火的调度指挥作用 .,9.1.2.2火灾自动报警控制系统的发展,随着计算机技术和通信技术的不断发展，火灾自动报警和联动控制技术也相应得到飞速发展，智能探测器的推出，大大提高了系统的可靠性，降低了误报率，高性能、大容量的控制系统满足了现代建筑的需要。,1.传统火灾自动报警系统,20世纪40年代，瑞士Cerberus公司研制出世界上第一只离子感烟探测器，实现了火灾的早期报警，火灾自动报警技术才开始真正有意义的推广和发展。 传统火灾自动报警系统的优点：不要很复杂的火灾信号探测装置便可完成一定的火情探测；能对火灾进行早期探测和报警；系统性能简单便于了解；成本费用低廉；系统可靠性令人
7、满意；误报率可做到1%/次年。,传统火灾自动报警系统的缺点：传统开关量火灾探测器报警判断方式缺乏科学性。它仅仅依据探测的某个火灾现象参数是否超过其自身设定值(阈值)，来确定是否报警，所以无法排除环境和其他的干扰因素。也就是说，以一个不变的灵敏度来面对不同使用场所、不同使用环境的变化，显然是不科学的；传统火灾自动报警系统的功能少、性能差，不能满足发展的需要。比如，多制线报警系统费线费工，电源功耗大，缺乏故障自诊断、自排除能力，不能自动探测系统重要组件的真实状态；不能自动补偿探测器灵敏度的漂移；当线路短路或开路时，系统不能采用隔离器切断有故障的部分等。,自瑞士Cerberus公司的世界上第一只离子
8、感烟探测器的出现，以简单的机电式为主体的传统火灾自动报警系统对于火灾的探测和报警发挥了积极的作用，极大的降低了因火灾事故所带来的损失。但随着社会的进步，城市、工业等领域的复杂化程度越来越高，对火灾自动报警的要求也越来越高。随着微处理技术的日益成熟，具有智能化的现代火灾自动报警系统得到了极大的发展,2.现代火灾自动报警系统,随着火灾自动探测报警技术的不断发展，从简单的机电式发展到用微处理机技术的智能化系统，而且智能化系统也由初级向高级发展。 现代火灾自动报警系统有以下几种主要形式，即“可寻址开关量报警系统”、“模拟量探测报警系统”和“多功能火灾智能报警系统”等。,(1)可寻址开关量报警系统 可寻
9、址开关量报警系统是智能型火灾报警系统的一种。它的每一个探测器有单独的地址码，并且采用总线制线路，在控制器上能读出每个探测器的输出状态。目前的可寻址系统在一条回路上可连接l256个探测器，能在几秒内查询一次所有探测器的状态。 可寻址开关量报警系统比传统火灾自动报警系统更准确地确定火情部位，增强了火灾探测或判断火灾发生的能力，比传统的多线制系统省线省工。这类系统在控制技术上有了较大的改进，在系统总线上，可联接报警探头、手动报警按钮、水流指示器及其他输出中继器等；增设可现场编程的键盘，完善了系统自检和复位功能、火警发生地,址和时间的记忆与显示功能、系统故障显示功能、总线短路时隔离功能、探测点开路时隔
10、离功能等。缺点是对探测器的工作状况几乎没有改变，对火灾的判断和发送仍由探测器决定。 (2)模拟量探测报警系统 模拟量探测报警系统不仅可以查询每个探测器的地址，而且可以报告传感器的输出量值，并逐一进行监视和分级报警，明显地改进了系统性能。,模拟量探测报警系统是一种较先进的火灾报警系统，通常包括可寻址模拟量火灾探测器、系统软件和算法。其最主要的特点是在探测信号处理方法上做了彻底改进，即把探测器中的模拟信号不断地送到控制器去评估或判断，控制器用适当的算法辨别虚假或真实火灾及其发展程度，或探测器受污染的状态。,可以把模拟量探测器看作一个传感器，通过一个串联通信装置，不仅能提供装置的位置信号，同时还将火
11、灾敏感现象参数(如烟浓度、温度等)用一个真实的模拟信号或者等效的数字编码信号进行模拟，将火灾敏感现象参数以模拟值传送给控制器，由控制器完成对火警情况的判断。报警决定有分级报警、响应阈值自动浮动和多火灾参数复合等多种方式。采用模拟量探测(报警)技术可降低误报率，提高系统的可靠性。,(3)智能火灾报警系统 智能火灾报警系统是现代火灾自动报警系统中较高级的报警系统，探测、控制装置多由微处理器组成。系统采用集散控制技术，将集中的控制技术分解为分散的控制子系统。各种控制子系统完成其设定的工作，主站进行数据交换和协调工作。 智能火灾报警系统的系统规模大，目前有的火灾报警控制装量的最大地址数(回路数)达到上
12、万个；探测对象多样化，除了火灾报警功能外，还能防盗报警、燃气泄漏报警等；,功能模块化，系统设置采用不同的功能模块，对制造、设计、维修有很大方便，便于系统功能设置与扩展,系统集散化，一旦某一部分发生故障，不会对其他部分造成影响，并且联网功能强，应用网络技术，不但火灾自动报警控制装置可以相互连接，而且可以和其他自动控制系统联网，增强了综合防灾能力；功能智能化，系统装置中采用模拟火灾探测器，具有灵敏度高和蓄积时间设定功能，探测器内置有微处理器，具有了信号处理能力，可形成分布式智能系统，降低了误报的可能性。 在智能火灾报警系统中采用人工智能、火灾数据库、知识发现技术、模糊逻辑理论、人工神经网络等技术。
13、,9.1.3火灾探测器,在火灾自动报警系统中，火灾探测器是火灾自动报警和自动灭火系统最基本和最关键的部件之一，它犹如系统的“感觉器官”，能不断地监视和探测被保护区域火灾的早期信号，是整个火灾报警控制系统警惕火灾的“眼睛”。火灾自动报警系统设计的最基本和最关键工作之一就是正确地选择火灾探测器的类型和布置火灾探测器的位置，以及确定火灾探测器数量等。,9.1.3.1火灾探测器的构造,火灾探测器本质上是感知其装置区域范围内火灾形成过程中的物理和化学现象的部件。原则上讲，火灾探测器既可以是人工的，也可以是自动的。由于人工很难做到24h全天候看守，因此一般讲火灾探测器均是指自动火灾探测器。 无论何种火灾探
14、测器，其基本功能要求是：信号传感要及时，具有相当精度；传感器本身应能给出信号指示；通过报警控制器，能分辨火灾发生具体位置或区域；探测器应具有相当稳定性，应尽可能地防止干扰。因此，火灾探测器通常由敏感元件、电路、固定部件和外壳等三部分组成。,(1)敏感元件 它的作用是感知火灾形成过程中的物理或化学产量，如烟雾、温度、辐射光、气体浓度等，并将其转换成电信号。凡是对烟雾、温度、辐射光和气体浓度等敏感的传感元件都可以使用，它是探测器的核心部分。图9-2 火灾探测器电路框图 (2)电路 它的作用是将敏感元件转换成的模拟电信号进行放大并处理成火灾报警控制器所需的信号。通常由转换电路、保护电路、抗干扰电路、
15、指示电路和接口电路等组成，其电路框图如图9-2所示。,1)转换电路 其作用是将敏感元件输出的电信号进行放大和处理，使之满足火灾报警系统所需的模拟载频信号或数码信号。它通常由匹配电路、放大电路和阈值电路(有的消防报警系统产品其探测器的阈值比较电路被取消，其功能由报警控制器取代)等部分组成。 2)保护电路 用于监视探测器和传输线路故障的电路，它由监视电路和检查电路两部分组成。 3)抗干扰电路 为了提高火灾探测器信号感知的可靠性，防止或减少误报，探测器必须具有一定的抗干扰功能，如采用滤波、延时、补偿和积分电路等。,4)指示电路 显示探测器是否动作，给出动作信号，一般在探测器上都设置动作信号灯。 5)
16、接口电路 用以实现火灾探测器之间、火灾探测器和火灾报警器之间的信号连接。 (3)固定部件和外壳 它是探测器的机械结构。其作用是将传感元件、印刷电路板、接插件、确认灯和紧固件等部件有机地连成一体，保证一定的机械强度，达到规定的电气性能，以防止其所处环境如光源、灰尘、气流、高频电磁波等干扰和机械力的破坏。,9.1.3.2 火灾探测器的分类,常用的方法是按探测器的结构造型、探测的火灾参数、输出信号的形式和使用环境等进行分类。 (1)按结构造型分类 按火灾探测器的结构造型分类，可分成点型和线型两大类。点型探测器是探测元件集中在一个特定点上，响应该点周围空间的火灾参数的火灾探测器。民用建筑中几乎均使用点型探测器。线型火灾探测器是一种响应某一连续线路周围的火灾参数的火灾探测器。线型探测器多用于工业设备及民用建筑中一些特定场合。,(2)按探测的火灾参数分类 根据探测火灾参数的不同，可以划分为感烟、感温、感光、可燃气体和复合式等几大类。 (3)按使用环境分类 按照安装场所的环境条件分类，主要有陆用型(主要用于陆地、无腐蚀性气体、温度范围为-1050、相对湿
