火灾智能检测论文

摘要： 对火灾自动报警控制系统及智能火灾报警控制系统的特征进行了分析， 在高层建筑设 计中采用智能火灾报警控制系统的主—从式网络结构， 解决了高层建筑与大型建筑中探测区 域广、探测器数量多、原有系统不能适应等问题。 关键词：高层建筑 火灾自动报警 探测器 智能控制 联动控制 The design and application of automatic fire warning control system in high buidings Abstract： This article analyses the characteristics of the fire antomatic warning system and the intelligent fire warning control system. By using the sytem a lot of traditional problems can be solved, including using a lot of probes but cotrolling olny a relalively small area. Key words: high rised buiding; fire automatic warning system; probe; intelligent control; coordinated control system 随着我国经济建设的发展，现代高层建筑及重要建筑的防火问题引起了国家消防部门及设 计院等社会各界的高度重视。 国家制定了一系列防火规范， 从而促进火灾自动报警设备的研究和 推广使用。高层建筑建设规模大，装修标准高，人员密集，各种电气设备使用频繁，因而存在着 火灾隐患， 在建筑电气设计中必须严格依照规范要求设计火灾报警控制系统。 但选择何种控制系 统，使该系统充分有效地发挥功能，是设计中十分重要的问题。 1 火灾自动报警系统的主要部件及特征 火灾自动报警系统的基本形式有三种，即：区域报警系统、集中报警系统的控制中心报警系 统。高层建筑和大型建筑主要采用控制中心报警系统，这是一种复杂的火灾自动报警系统，主要 由触发器件、火灾报警装置、消防控制设备及电源组成。该系统从通报火灾到启动灭火系统和控 制各种消防设备，基本实现自动化。 触发器件 主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 火灾探测器是对火灾参数 （如烟、 温、 光、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号的器件。按响应火灾参数的不同， 火灾探测器分为感温火灾探测器、感烟火灾探测器、气体火灾探测器、感光火灾探测器和复合火 灾探测器五种基本类型。 火灾报警装置 火灾报警装置 消防控制设备 在火灾自动报警系统中用以接收、 显示和传递火灾报警信号， 并能发生控制 在火灾自动报警系统中用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置， 在火灾自动报警系统中当接收到来自触发器件的火灾报警信号， 能自动或手 信号和具有其它辅助功能的控制指标设备。 如火灾警报器， 它是一种基本的火灾警报装置， 以声、 光音响方式向报警区域发出火灾警报信号。 动启动相关消防设施并显示其状态的设备。主要包括：火灾报警控制器；自动灭火系统的控制装 置；室内消火栓系统的控制装置；防排烟系统及空调通风系统的控制装置；常开防火门、防火卷 帘的控制装置；电梯回降控制装置以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急 照明与疏散指示标志的控制装置等十类控制装置。 每个系统根据工程的需要应具有十类控制装置 的部分或全部。 电源 火灾自动报警系统属于消防用电设备，主电源采用消防电源，备用电源采用蓄电池， 保证不间断供电。 设计中消防控制设备主要设置在消防控制中心， 便于实行集中统一控制， 有些消防控制设备 可设在消防设备现场，而动作信号必须返回消防控制中心，实行集中与分散相结合的控制方式。 但该探测器有误报现象、控制器容量较小。 2 智能火灾报警控制系统工作原理 智能火灾报警控制系统与火灾自动报警系统不同之处在于： 将发生火灾期间所产生的烟、 温、 光等， 以模拟量形式连同外界相关的环境参量一起传送给报警器， 报警器再根据获取的数据及内 部存贮的大量数据，利用火灾判据来判断火灾是否存在。 智能火灾报警器中编址单元包括： 智能控测器、 智能手动按钮、 智能模块、 探测器并联接口、 总线隔离器和可编程继电器卡等。新型的智能火灾探测器，又称模拟量火灾探测器，这种探测器 给出的输出信号是代表被响应的火灾参数值的模拟量信号或其等效的数字信号。 传统探测器称为 有阈值火灾探测器，而智能火灾探测器没有阈值，却设有专用芯片，智能火灾探测器的应用提高 了报警系统的准确性和智能化程度。 在火灾报警时，报警控制器通过控制模块启动相应的外探设备，如排烟阀、送风阀、卷帘门 等，需要接受外控设备的反馈信号时，应加一个监视模块，控制模块和监视模块一样，联接在报 警回路总线上，安装在所控设备的附近。模块内设十进制编码开关，可现场编号，各占用回路总 线上一个地址。通过报警控制器显示控制模块和监视模块的具体地址，用声、光报警可反映联动 设备的工作状态。 可编程继电器卡，通过编程可实现对风机、水泵等大型设备的二级联动控制。智能控制是一 种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程。 3 工程实例 火灾自动报警系统的设计应用 笔者 1992～1993 年参与设计的海南省物资局金属大厦，该大厦是座地下 1 层，地上 22 层， 建筑高度 70 多米，建筑面积 万平方米的写字楼。根据《高层民用建筑设计防火规范》的规 定，建筑高度超过 50 m 的办公楼属于一类防火建筑，因此该大厦要设火灾自动报警系统。 设计中选择了国产火灾自动报警系统，这种系统在当时较普遍，仅有一台主机控制器，因而 适用于中、小型建筑。 大厦消防控制中心设在 1 层，每层设层显示器。地下室作设备用房有变电室、空调机房、 水泵房，机房内设有防排烟风机、消防水泵等消防设备，当火灾发生时，温度达到一定值排 烟风机自动启动，并打开排烟阀，开始排烟（图 1）。 图1 排烟风机控制原理 该工程地下室是消防联动控制的集中点，将地下室的防排烟风机、排烟阀等控制线均引 至消防中心的联动控制器。消防泵、喷淋泵、正压风机、排烟风机、消防电梯等却属于外控 设备，均由联动控制器控制。整个火灾自动报警系统设计合理、运行可靠。 智能火灾报警系统的设计应用 随着科学技术的发展，智能火灾报警系统问世，从传统型走向智能型是国内外火灾报警 系统技术发展的必然趋势，工程设计人员必须予以充分重视。 徐州某大型建筑群由三栋塔楼组成，一栋为 25 层，一栋 13 层和一栋 12 层的塔楼由 4 层 裙楼连接而成，建筑面积 6 万平方米，建筑高度 85 m，主要功能：1 至 4 层为商场，5 层以上 为写字楼。由于该大厦建筑面积大，探测区域广，探测器数量非常可观。传统的火灾自动报 警系统已无法满足需要，因此，在设计中，经过反复的方案比较，选择了采用主—从式网结 构的智能火灾报警控制系统，该系统利用大容量的控制矩阵交叉查寻软件包，以软件编程代 替硬件组合，满足了大型工程的适用性，提高了消防联动的灵活性和可修改性。系统由主机、 从机、复示器等构成。该工程消防控制中心设于 1 层，主机和消防联动控制柜设在消防中心， 从机与复示器分设于楼层内。 智能探测器数量的确定 设计时先根据《火灾自动报警器系统设计规范》的规定确定探 测器的布局和设置。其规定探测区域内的每个房间至少应设置一只火灾探测器。感烟、感温 探测器的保护面积和保护半径应按表 1 确定。表中列出的是一个感烟探测器或感温探测器的 保护面积和保护半径。建筑物内往往一个探测区域的面积较大，超过一只探测器的保护面积， 这时需要计算一个探测区域内所需设置的探测器数量，可按下式计算： 式中：N 为一个探测区域内所需设置的探测器数量（只），N 取整数；S 为一个探测区域的面 积（m ）；A 为探测器的保护面积；K 为修正系数，重点保护建筑取 ～，非重点保护建 筑取 。 根据上式计算结果，可确定一个探测区内的智能探测器的安装数量。 选择控制器容量计算 该系统控制器为主—从式网络结构，每个主—从机系统，只能有 一台主机，从机数量根据工程要求确定，一般按探测器数量计算，从机数量最多为 15 台。 表1 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径探测器的保护面积 A 和保护半径 R 火灾探测 器的种类 地面面积 S (m ) 2 2 房间高度 H (m) θ≤15° A (m ) 2 屋顶坡度 θ 15°＜θ≤30° A (m ) 80 100 80 30 30 2 θ＞30° A (m ) 80 120 100 30 40 2 R (m) 6/7 R (m) R (m) S≤80 感烟探测器 S＞80 h≤12 6＜h≤12 h≤6 80 80 60 30 20 感温探测器 S≤30 S＞30 h≤8 h≤80 每台控制器最大有四个回路，每个回路容量均为 198 个地址，其中 99 个智能探测 器，99 个编址模块。因此一台主机或从机的最大容量为 4×99=396 个智能探测器， 4×99=396 个编址模块。 该工程经过计算，选用了一台主机和四台从机，每台控制器都按四个回路设计。 主机 N 控制 1～4 层商场内的所有探测器，手动报警按钮，控制按钮，水流指示器等消 防设备，从机 N1 控制地下室的所有探测器、送风阀、排烟阀、防火阀等消防设备，从 机 N2 控制 13 层和 12 层两座连通塔楼的 5～13 层的消防设备，N3、N4 分别控制 25 层 塔楼的 5～13 层和 14～25 层的消防设备。 整个大厦智能火灾报警控制系统设计比较合理，充分考虑到建筑群的特点，选用 一台主机、四台从机控制了 6 万平方米的建筑，如果用传统火灾自动报警系统则需要 几套控制系统分别控制，现有系统设计即经济实用，又准确可靠。 4 结论 综合上述工程设计与实践研究，可以得出以下几点认识与结论。 1） 传统的火灾自动报警系统适合于中、 小型建筑， 它的特点是探测器属于阀值型， 控制器仅有主机一台。而智能火灾报警控制系统，采用模拟量探测器，控制系统采用 主—从式网络结构，适应性强，尤其适合大型建筑的火灾报警系统。 2）智能火灾报警系统，克服了传统火灾自动报警系统存在的漏报和误报的难题， 提高了报警系统的准确性、可靠性。在设计中可灵活应用，根据工程需要选择适当的 从机数量，使工程设计最经济、最合理。 3）为了防患于未然，火灾报警系统的设计和应用十分重要，设计人员应根据不同 的建筑工程，优化设计方案。 参考文献：〔1〕 蔡自兴， 徐光礻 〔2〕 右.人工智能及其应用 〔M〕 .北京： 清华大学出版社， 1996,329～ 360 戴汝为.智能系统的综合集成〔M〕.杭州：浙江科学技术出版社，1995,128～ 160 〔3〕 陈一才.大楼自动化系统设计手册 〔M〕 .北京： 中国建筑工业出版社， 1994,230～ 270 〔4〕 王根堂.公安消防监督员业务培训教材，群众出版社，1997,213～236

由北京财富大厦一期工程看智能火灾报警控制系统的特点l 工程概况 北京财富中心是集甲级写字楼、高档公寓、五星级酒店、会议中心、文化艺术中心、休闲娱乐、商业等功能于一体的综合性国际化商务社区。整个工程规划建设用地面积为92100m2。总建筑面积72万m2。共分三期建设。项目位于东三环北路京广中心和嘉里中心之间。与北京中国国际贸易中心相距不远，与未来的中央电视台新址隔东三环路相望。是中央商务区的核心地段。 一期工程用地面积为28048m2。总建筑面积为247160m2，由一幢40层办公塔楼，一幢40层公寓塔楼和连接两者的服务式公寓(10层)和办公板楼(8层)组成。塔式公寓建筑高度120．95m，板式公寓建筑高度33．5m，塔式办公楼建筑高度154m，板式办公楼建筑高度40．095m。两层裙房设有会所和商业设施。地下三层为停车场及人防设施。地下二、三层与二、三期地下层相连。二期工程包括一栋五星级酒店和一栋超高层公寓。三期工程为一栋约260m高的办公楼。财富中心是由数栋超高层建筑组成的大型建筑群。 财富中心旨在中央商务区创造一个特别的城市空间和建筑，供人们交往、漫步、休闲等，创造新颖的工作和生活环境。设计中将创造良好的“光环境”、“声环境”。搞好防震、防火、防风、防水等设计．采用先进的楼宇自控系统、综合布线系统、中央空调系统、通讯电话系统、消防保安监控系统。力求建成一个集先进网络技术、通讯技术、控制技术于一体的智能化综合建筑群，为客户提供一种温馨、舒适、高效的工作条件。 2 系统构成 财富中心的消防报警系统采用控制中心报警系统。主要由以下几部分组成： 2．1报警系统控制主机 系统设有4台NF-8火灾报警控制器。其中： l#报警机监控办公楼21F--40F； 2#报警机监控办公楼2F-20F； 3#报警机监控办公楼B3F-1F和公寓楼1F-2 F； 4#报警机监控公寓楼3F--40F。 4台控制器分别承担各自所管辖区域的报警功能和消防设备联动控制功能，均可按照编程通过模块完成对消防水泵、电梯、非消防用电、各风机及各风口、防火卷帘门、防火门等等的控制功能。各消防水泵(包括避难层接力泵)、防排烟风机(包括避难层)均通过硬拉线引到消防中心。控制器之间采用快速以太网传输数据通讯。采用GEM3300(CRT)系统作为上级管理控制器。 2．2火灾探测、控制设备及其他相关设备 系统设有类比智能感烟探测器3666个。标准型感烟探测器3126个。类比智能感温探测器50个，标准型感温探测器4814个。智能控制中继器494个，探测器中继器2477个．手动报警按钮802个。还包括： 1)联动操作控制系统(综合操作控制柜)； 2)消防电话系统； 3)电脑图文显示操作终端； 4)打印设备； 5)备用电源系统。 2．3消防系统功能 财富大厦一期工程消防控制中心设在裙房商业首层。作为整个建筑群的防灾指挥中心，肩负着对建筑物内所有防灾网络系统设备的监视、管理以及火灾时的控制、调度和指挥。其主要功能如下： ·监视功能：监视现场探测器的工作状态。对火警、故障等各类信息进行类比分析、判断；显示类比探测的烟雾资料、曲线；监视现场联动设备的工作状态；监视系统、线路工作状态；监视自动测试类比探测器的状态、结果。 ·控制功能：根据预定程序。对各种联动设备进行自动联动控制；通过触摸主机LCD屏幕或使用CRT图形显示操作系统．手动对各种联动设备进行单台控制或按类别控制。 ·记录功能：记录监视对象及控制对象的工作状态及过程；记录消防报警主机的操作过程；记录系统、设备故障信息。 ·管理功能：自动定期对系统进行常规检查测试；提供类比探测器的加烟、加温测试管理功能；实现白天，黑夜、空调机开，停变化时，探测器灵敏度的自动调整，根据环境状况自动修正灵敏度；提供探测器烟雾，温度曲线的历史资料。 ·CRT电脑图文显示操作功能：自动显示火灾报警部位的平面图形：显示类比探测的烟雾资料、曲线；显示所记录的火灾报警历史数据；通过鼠标、屏幕。对所需的联动设备进行操作控制。 3 工程设计 财富大厦一期工程为超高层民用建筑。属特级防护对象。采用全面保护方式，即，除面积小于5m2的厕所、卫生间、卫生间外。均安装火灾报警装置。 3．1现场探测报警设计 在电梯前室、机房、办公室、写字间等单独房间配置了带独立地址的类比智能感烟探测器。在大开间办公室等场所。考虑到将来二次装修时可能的房间分隔。均采用了类比智能感烟探测器，从而保证了二次装修时报警地址的足够余量。在走廊等其他公共区域等处。采用探测器中继器带若干个标准感烟探测器的方式。 地下车库采用了探测器中继器带若干个标准感温探测器的方式．防火卷帘门处的探测器设置了独立地址。 在每层通廊、电梯前室、疏散楼梯前室、重要机房等处，设置了紧急手动报警按钮。按钮上带有直接与消防中心通话的电话插孔。 将消火栓箱内自带的报警按钮接人消防报警主机，当消火栓按钮的玻璃被击碎时。报警主机可以将消火栓相应的楼层位置显示出来。同时可以联动消火栓水泵。 对每个水流指示器的报警点设置了独立的地址。对每一个湿式报警阀、雨淋阀及压力开关设置了独立的报警地址。 将70℃防火阀的信号接入报警主机。 在地上及地下各疏散楼梯处。设置声光报警装置。火灾报警确认后，报警主机发出控制信号，使着火层及相邻层的声光报警装置鸣响，警灯闪烁。 上述各种探测报警监示信号均由报警主机通过系统的传输主干线．完成信号的自动巡检和自动监测。 3．2消防联动控制 火灾时。消火栓按钮可现场直接启动相应消火栓泵，同时向消防控制中心发出信号；消防控制中心也可直接手动启停消火栓泵，显示消火栓泵的工作、故障状态，并按防火分区显示消火栓按钮的位置。 火灾时．报警阀压力开关向消防控制中心发出信号，可自动启动喷淋泵，消防控制中心也可直接手动启停喷淋泵，显示喷淋泵的工作、故障状态，并显示报警阀、检修阀、水流指示器的工作状态。在消防控制中心显示消防水箱溢流报警水位、消防保护停泵报警水位等。 在厨房、沿煤气管道的路径及公寓楼住户的厨房，设置可燃气体探测器。可燃气体探测器报警后，自动关闭相应的煤气管道切断阀。同时启动相应的排风机。并在消防控制中心显示煤气管道切断阀及排风机的工作状态。 对疏散通道上的防火卷帘．采取两步降落的控制方式；对非疏散通道处的防火卷帘，采取一步降落的控制方式。消防控制中心可显示感烟和感温探测器报警信号及防火卷帘的关闭信号。 火灾时。消防控制室可联动切断相应层的门禁控制主机电源，打开相应层疏散门，并接收其反馈信号。 在消防控制中心设有所有电梯运行状态模拟及操纵盘。火灾时，消防控制中心发出控制信号。强制所有电梯停于首层，并接受其反馈信号。 火灾时，按预定分区和预定程序，根据火灾发生部位自动／手动对非消防用电进行强行切断．停止空调机运行。当烟感探测器、温感探测器、手动报警按钮发出报警信号时。报警主机可以手动，自动停止空调机的运行；或当70℃防火阀熔断动作时。连锁停止相应空调机或新风机组运行。 火灾时。自动开启着火层及上下层的加压送风口和相应的加压送风机。现场手动开启加压送风口时，应直接启动相应的加压送风机。火灾时。开启避难层的加压送风机。 消防控制中心可手动启停所有排烟风机、加压送风机，可以显示所有70℃防火阀。280℃防火阀。加压送风口、排烟口等的工作状态，以及排烟风机、加压送风机的工作、故障状态。 消防中心设有专用对讲电话总机。除在各层的手动报警按钮上设置与主机相联的消防对讲插口外，变配电所值班室、通风机房、电梯机房等处。分别设置了独立的对讲电话机。避难层每隔20m设置消防电话分机及消防电话插孔。消防电话插孔翼楼、塔楼每层一线，消防专用电话分机避难层为一线。 报警主机系统具有广播联动接口控制功能。在紧急情况下，可手／自动将公共广播系统切换到紧急广播相应分区进行紧急广播。 本工程在四层计算机房和交换机房及档案库房等处．设置了气体灭火系统。在气体灭火保护区内，设置了专用气体灭火控制盘和紧急手动启停装置。当烟感探测器报警时。气体灭火控制盘使警笛鸣响，发出疏散警报；当温感报警时，气体灭火控制盘启动延时开始，30秒延时结束后，气体喷放灭火。同时，将报警信号、气体喷放信号及故障信号返回至报警主机。 4 系统特点 4．1分布智能系统 4．1．1智能探测 探测器本身配有cPu单元，可以对采集的烟雾数据进行分析判断，完成信号的基本处理，具有火灾参数连续采集、类比智能数据处理功能。 根据烟雾浓度可以区分预报警、火灾报警及联动报警。实现多级信号输出。 CPU单元可以自动检测出探测器自身的灰尘和污垢。报告给主机要求清洗。在未清洗前，自动对环境变化进行数字补偿和自动适应。 CPU单元接收自动测试信号，不需加烟就能自动诊断探测器的工作性能。 4．1．2智能控制器 控制器具有火灾参数类比运算及火灾模式识别功能。主机存储了大量不同燃烧物的典型燃烧过程曲线。主机判断火灾时，不但看现场的熘雾浓度值是否已经达到预定值。还要将探测器送回的烟雾资料与其所存储的大量的典型燃烧发生的过程参数的上升速率进行比较。因此，主机对火灾的判断准确可靠。并可以在火灾的早期阶段就准确报知火情。 根据接收的多级火灾报警信号，本着安全可靠的原则。方便灵活地对消防设备分类别联动。NF-8主机将不同类别的联动设备进行了分类，可以根据预定的控制程序。对各种联动设备。如防排烟风机、消防水泵、送排风口、防火阀、防火卷帘门、电梯、非消防电源等设备。按组、按位置、按类别进行联动控制．实现设备优化控制。 系统对探测信号设有“注意报警，火灾报警，联动报警。污垢报警，故障级别”等不同级别的灵敏度值。并可自动调整。 系统能对整个连接设备实现故障的自动诊断和自我报知。当系统出现故障或短路时，可以按故障点、故障部位进行系统的自动隔离或屏蔽选择，不影响其它设备的正常报警及联动功能。 控制器具有操作训练功能和火灾模拟训练功能。可以使值班人员能够在火灾发生的紧急情况下。 熟练掌握对应操作及相应的按钮位置。 4．1．3智能控制模块 系统采用智能控制模块，其控制输出信号具有连续电平式、脉冲式、瞬间式三种输出选择方式，适合于各种联动设备的控制。其输出电流的控制保护完全采用软件方式实现。当模块向外输出控制时，模块上的CPU将对输出电流进行监测计算。当测得的控制电流大于设定的模块保护电流时。模块将进行过流保护。智能控制模块带有短路自动隔离功能。 4．2智能冗余型环路防灾网络 NF-8系统是NF NETWORK网络型系统，二总线制环行连接。控制机自身具备有100Mbps快速以太网网络传输接口．可以简便地将最多32台控制机联网通信．组成最大81,600地址容量的防灾网络。同一建筑物内以星型方式将若干个控制机、CRT装在和楼层复示器等设备联网组合。建筑物之间的距离在100米以上时．可以通过控制机内的介质变换器(MEDI—A-COM)，以光纤电缆为网络介质，控制器之间的距离最远15公里。正常通讯路径发生故障时。网络会自动切换至备用路径。当路径有两处发生故障时．网络会自动切换至备用路径。被隔离的控制器仍能独立监控自身系统；当网络中的控制器发生故障时。备用路径仍能继续通讯。 4．3分布式控制 财富大厦一期工程采用4台NF-8火灾报警控制器形成的防灾网络对约25万m2的建筑物实现全面保 护。采用多主机分布控制方式。4台控制器分别承担各自所管辖区域的报警功能和消防设备联动控制功能．均可按照编程通过模块完成对消防水泵的控制功能。除此之外，1号控制器通过硬拉线控制办公楼24层(避难层)消防接力泵；3号控制器通过硬拉线控制地下三层的消防水泵。控制器之间采用快速以太网传输数据通讯。采用GEM3300(CRT)系统作为上级管理控制器。实现系统综合信息处理。GEM3300可以监视整个建筑的火灾报警和消防设备联动控制状况。控制器之间采用星型组网。采用多主机分散控制可有效地降低整个控制系统的风险，不至于造成因中央控制器的事故而导致整个控制系统瘫痪。有效解决了控制重置和控制冲突的问题。 4．4与建筑设备自动化系统兼容 财富大厦一期工程为实现智能建筑“安全、高效、舒适、环保”的目的。设有建筑设备综合管理集成优化系统。智能化系统能够对大厦的各种设备进行自动控制和统一管理。并提供大容量、高速率的双向通讯服务。NF NETWORK网络系统采用通用的TCP／IP通讯协议，纳人大厦计算机集中管理系统平台，成为整个大厦智能化管理系统的有机组成部分．为将来的二期和三期工程预留了通讯接口。为财富中心的消防安全提供可靠的保障。

1、选用什么单片机2、选用什么传感器3、显示用什么4、需要远程报警吗