高層建筑中常用探測器及現(xiàn)場模塊的選用

\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空間"摘要：火災探測器及現(xiàn)場模塊是高層建筑火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)中應用最多、分布最廣的器件，一旦選擇不當將引起火警的誤報及漏報。文章分析了高層建筑中常用火災探測器及現(xiàn)場模塊的種類、作用、工作原理、使用場所及注意事項，探討了如何根據(jù)環(huán)境條件、火災特點、房間高度等因素來選擇探測器及現(xiàn)場模塊，以滿足不同場合對火災控制的需求。關鍵詞：火災報警及聯(lián)動控制;探測器及現(xiàn)場模塊;火警信號傳輸;聯(lián)動控制高層建筑由于起火因素多、發(fā)生火災時疏散撲救困難等特點，火災事故在逐年加大，據(jù)統(tǒng)計，僅2021年，全國高層建筑共接報4057起火災，168人遇難，死亡人數(shù)較上年增加了22.6%。在高層建筑中設置火災自動報警和聯(lián)動控制系統(tǒng)可以有效降低傷亡率，而系統(tǒng)中使用最多的是大量分布于現(xiàn)場的探測器及現(xiàn)場模塊，前者關系到能否將現(xiàn)場火災信號及時準確地傳輸給控制器，后者關系到聯(lián)動控制命令的實施與反饋[2]。一、研究目的為及時準確地發(fā)現(xiàn)和處理火災，防止并減少高層建筑火災危害，在高層建筑中設置火災自動報警和聯(lián)動控制系統(tǒng)已成為防火減災的最佳選擇。而在具體的工程設計、安裝和使用中，由于火災探測器及現(xiàn)場模塊選用不合理而導致系統(tǒng)誤報警或漏報警，致使火災不能被有效監(jiān)測及控制的情況時有出現(xiàn)。因此，探測器及現(xiàn)場模塊的合理選擇很大程度上決定了系統(tǒng)是否能安全可靠運行。二、研究方法（一）火災自動報警系統(tǒng)及聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理分析一個完整的火災自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)由前端傳感裝置、火警信號傳輸及控制線路、火警報警裝置、火警聯(lián)動控制器組成，其工作過程為通過安裝在被保護區(qū)域內(nèi)的前端傳感裝置（探測器）采集火災燃燒時產(chǎn)生的異常溫度、煙霧及紅外、紫外輻射光等物理量并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，火災信號由信號傳輸線路傳輸?shù)娇刂破?，由控制器接收并分析該信號，并顯示報警器件的類型、報警發(fā)生時間、具體位置。控制器發(fā)出聲光報警，并通過事先編制好的聯(lián)動程序通過總線尋址到相應的模塊，控制相應的輸出接點，驅(qū)動噴淋泵、消火栓泵、防排煙風機等機電設備達到防火減災的作用。（二）常用火災探測器的工作原理及特點分析位于被保護區(qū)域內(nèi)的各類探測器是火災自動報警系統(tǒng)中的重要組成部分，探測器本質(zhì)上就是傳感器，主要采集現(xiàn)場火災信號。目前，常用的有感煙、感溫、感光、氣體、復合、圖像探測器等。1.感溫火災探測器感溫火災探測器對于被保護空間內(nèi)的異常溫度及異常溫升敏感，根據(jù)探測器構(gòu)造及工作原理不同，可分為定溫式、差溫式、差定組合式3類。探測器對溫度的敏感程度取決于探測器的熱敏元件。當熱敏元件不同，敏感度也不同，探測器的報警動作值也不一樣。當探測器溫升速率≤1℃/min時，動作值應≥54℃，其各級靈敏度動作值參照如下數(shù)值：一級為62℃;二級為70℃;三級為78℃。感溫探測器最大的特點是工作狀態(tài)穩(wěn)定、不易受外部粉塵、煙氣、氣流的擾動，適用于允許有一定物質(zhì)損失的場所，不適用于需預警的場所。2.感煙式火災探測器煙霧是火災早期的重要特征，感煙探測器對空氣中燃燒或高溫熱解產(chǎn)生的懸浮微?；蚬腆w比較敏感，它是將被保護部位煙氣的濃度轉(zhuǎn)換為相應的電信號實現(xiàn)報警。在火災發(fā)生時，一般情況下煙氣最先出現(xiàn)，溫度上升有一定的時間過程。同一場所感煙探測器早于感溫探測器報警。3.感光（火焰）式探測器感光式火災探測器對物質(zhì)在燃燒過程中產(chǎn)生的光譜特性、閃爍頻率、光照強度較敏感，一般分為紅外光及紫外光兩種。該類型探測器具有對火警報警速率快、保護空間大等特點，其最高保護高度可達20m，發(fā)生火災后只需要幾毫秒甚至幾微秒就能檢測并發(fā)出信號，特別適用空間高大、燃燒速度快、火災發(fā)生時煙霧較少甚至無煙場合。4.氣體探測器氣體探測器檢測電路由內(nèi)部熱敏元件和惰性元件組成，通過催化燃燒加速熱敏元件與檢測氣體發(fā)生氧化還原反應，致使電路不平衡而發(fā)出報警信號?？扇細怏w探測器可分為點型、獨立式。點型可燃氣體探測器必須接入可燃燒氣體報警控制器才能正常運行。獨立式可燃氣體探測器無需納入總線制火災自動報警系統(tǒng)，可單獨使用，也可采用無線網(wǎng)絡型可燃氣體探測器，發(fā)生火災時可通過無線網(wǎng)絡將報警信號傳輸?shù)街付ㄊ謾C上。5.復合式火災探測器復合式火災探測器能夠?qū)煞N以上火警參數(shù)進行響應，探測器對采集來的現(xiàn)場火災信號進行智能化處理，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊邏輯控制技術(shù)進行分析判斷以降低誤報率。該類型探測器能夠真實地反映火災現(xiàn)場情況，降低誤報率，提高可靠性，應用較廣的主要有感煙型+感溫型、感光+感溫型、感光+感煙型等幾種組合形式。6.電氣火災監(jiān)控探測器電氣火災監(jiān)控探測器是對被保護線路中的異常電流、異常溫度等參數(shù)變化進行響應的探測器。按探測參數(shù)可分為剩余電流式監(jiān)控探測器和測溫式監(jiān)控探測器兩種;按工作方式可分為非獨立式和獨立式兩類。7.圖像型火災探測器圖像型火災探測系統(tǒng)由現(xiàn)場視頻采集、信號處理與分析系統(tǒng)組成，前端視頻探測器用來采集被保護現(xiàn)場的視頻圖像[2]，使用時要求對被保護現(xiàn)場實現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋，一般通過成對安裝攝像機來實現(xiàn)。一旦發(fā)生火災，系統(tǒng)通過采集來的前端視頻信號進行解碼，并通過各類算法判斷是否為火警，若為火警則通過事先設置好的聯(lián)動程序通過總線或繼電器輸出控制命令。視頻攝像機可以是安裝在辦公建筑中用于日常安防監(jiān)控的攝像機。8.光纖探測器光纖探測器中的光纖由芯層和包層組成，芯層材料具有光敏特性，通過紫外準分子激光器使設置在保護現(xiàn)場的一段光纖纖芯折射率發(fā)生永久性改變，光的波長與溫度有一定的線性關系，當探測區(qū)域溫度發(fā)生改變時，發(fā)射光的波長與返回光的波長不一致，從而確定保護區(qū)域的溫度值，達到監(jiān)控的目的。該類型探測器不受電磁場的干擾，絕緣性好，抗腐蝕能力強。（三）現(xiàn)場模塊高層建筑中現(xiàn)場模塊主要有隔離模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊、中繼模塊和切換模塊等。隔離模塊主要起現(xiàn)場信號隔離的作用，故障發(fā)生時，隔離模塊將整個系統(tǒng)與故障部分隔離開來，從而保證其余器件能正常運行，同時便于確認火災或總線故障發(fā)生部位號，當火警信號或故障解除后，隔離模塊可使線路自動接通，被隔離器件再次復位運行。監(jiān)視模塊又稱輸入模塊，是控制器與現(xiàn)場設備之間的橋梁與紐帶，其作用是將現(xiàn)場消防器件的動作變?yōu)殡娦盘枺瑢崟r傳遞給報警控制器，由于自身帶編碼，因此在信號傳遞過程中會在主機上顯示動作設備的位置及設備種類等信息。根據(jù)設備動作輸入信號不同分為開關量和模擬量兩種。控制模塊分為單輸入輸出模塊和雙輸入輸出模塊，用于控制高層建筑中相關機電設備一次及二次動作及反饋信號。通過系統(tǒng)編程，輸入輸出模塊可以通過總線使被控設備動作，并可接收現(xiàn)場設備是否動作的反饋信號。中繼模塊可作為火警信號及控制信號之間的隔離，在具體應用中主要作為信號隔離、抗干擾、擴展總線通訊距離用。選用時要注意不同類型的中繼模塊電流不同，擴展距離不同，帶總線設備的數(shù)量也不同。切換模塊與輸入輸出模塊配合用于對現(xiàn)場設備的控制。三、結(jié)果與分析高層建筑中探測器及模塊的選擇應據(jù)被保護區(qū)域內(nèi)的火災燃燒性、環(huán)境條件、被保護區(qū)域高度、被保護場所的氣流狀況、現(xiàn)場需聯(lián)動控制的設備類型、動作反饋等具體要求，并結(jié)合《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》和《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》等相關規(guī)范及技術(shù)標準進行選擇。（一）火災探測器的選擇1.根據(jù)火災的燃燒特點選擇探測器（1）初期火災中存在少量熱和大量的煙霧，火焰輻射很小或基本沒有陰燃階段，適于選用感煙探測器。（2）保護現(xiàn)場有強烈的火焰輻射但只有少量煙和熱產(chǎn)生的火焰，部分輕金屬及其化合物的火災，優(yōu)先選用感光型探測器。（3）現(xiàn)場火災發(fā)生時火焰輻射強烈，被保護區(qū)域空間高，探測器視線開闊，含有易爆可燃物，室內(nèi)廣場、車庫等高大空間建筑應選用火焰探測器。（4）定溫型感溫探測器允許溫度有較大變化，比較穩(wěn)定，但火災造成的損失較大。差溫探測器在選用時應注意當環(huán)境溫度變化比較快或火災現(xiàn)場溫度變化較緩慢時易誤報警。（5）探測區(qū)域內(nèi)火災發(fā)展迅速，可燃物燃燒特征明顯，燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧、溫度上升明顯、燃燒過程中有明顯的火焰燃燒，可選用復合探測器。2.根據(jù)環(huán)境特性選擇探測器（1）長期相對濕度高于95%，可能發(fā)生無煙火災、空氣流動速度大于5m/s，現(xiàn)場存在大量粉塵、水霧滯留，存在腐蝕性氣體，廚房、吸煙室、地下室發(fā)電機房等場合不建議選用感煙探測器[4]。（2）可能產(chǎn)生粉塵、濃煙、霧氣和油霧的場所，以及通常情況下有煙霧、水汽存在的場所不宜選用光電感煙器。（3）被保護場所空間高大且無遮攔，或有特殊要求的場所，可選擇線型感煙探測器。（4）火焰探測器不適用于現(xiàn)場發(fā)生火災時濃煙易遮擋火焰或燃燒生成物污染探測器鏡頭、易受光源間接或直接照射的場所。（5）高層建筑中烹飪場所應采用可燃氣體探測器，如有其他氣體則應根據(jù)氣體種類不同選擇不同的氣體類探測器，并注意探測器安裝高度應根據(jù)氣體的密度設置。3.根據(jù)被保護區(qū)域高度及探測器保護半徑選擇探測器選擇探測器時應根據(jù)被保護區(qū)域房間高度、探測器的靈敏度來選擇探測器，具體選用可參照表1[3]。（二）現(xiàn)場模塊的選擇輸入模塊適用于高層建筑中普通消火栓按鈕、水系統(tǒng)壓力開關、水流指示器、防火閥及防火排煙閥、蝶閥等設備的報警、反饋信號。不同廠家模塊端子接口不同，現(xiàn)場設備與模塊接口的常開常閉信號可通過編碼器設置。輸入輸出模塊適用于現(xiàn)場消防設備的控制（如：噴淋泵、防排煙風機、消防泵、防火閥、排煙閥、電梯等），在具體選用時要注意被控制設備的電壓值與動作以及反饋信號是一步動作還是二步動作，當電壓超過24V時需與切換模塊配套使用。在消防系統(tǒng)中為了降低成本，部分被保護區(qū)域使用非編碼探測器，但非編碼探測器無法被總線制火災自動報警系統(tǒng)識別，而連入編碼中繼器和終端使非編碼設備能正常接入信號總線中。隔離模塊在現(xiàn)場應用時應注意該模塊無需編碼，在總線的分支處設置，每一回路所保護消防設備的總數(shù)不應超過32點[5]。切換模塊在選用時要注意被控設備的電壓種類及電壓值，若動作電流為直流，