简论消防自动报警系统常用探测器、报警器在使用中的问题

文｜国家图书馆中央控制室 于洪波

1 前言

在消防自动报警系统中，各种类型的探测器是必不可少的设备。实际上，它们可以说是自动监控系统的眼睛。随着探测器技术的不断完善和提高，各种自动报警和自动监控系统的功能也不断增强。如今在各种自动控制系统中，通过探测器技术和计算机技术的有机结合实现各种功能是通常使用的手段，此间探测器解决的是在物理场中感知程度的有效性问题，计算机解决的是数据寻址、传输、处理的及时性问题。可见在两者相互结合的系统中，探测器技术是基础，是实现功能的必要条件。

而报警器则是这类自动控制系统中的另外一种形式的报警装置，一般以人工启动的形式介入，同样具有寻址和联动的功能。

笔者在多年使用和维修国家图书馆（以下简称国图）消防报警系统的过程中，先后使用了多种类型的探测器和报警器，发现不少的问题，总结和归纳了一些体会，现撰写成文，与业内同仁分享。

2 输出开关量的消防报警探测器

输出开关量的消防报警探测器是20世纪70年代广泛使用的，技术比较成熟的探测器。其普遍的工作形式是主控机实施供电、巡检、寻址；当探测对象特性值超过探测器内电路设定的阀值时，探测器就向系统发出警报，主控机巡检到报警信号后根据地段情况实施设定好的消防联动程序。由于具有简单、廉价的优点，这种探测器目前仍有使用。

2.1 探测器

（1）离子型的烟感探测器

国图原有的CS100防火系统（瑞士CERBERUS公司生产的专用设备）中的主要探测设备，寻址式的开关量探测器F910，就是此类设备。因其物理特性决定，F910有使用期间需定期清洗的问题，且报废时需要严格管制，否则将造成环境污染。其结构可分成两部分，上端为探测部分，下端为寻址模块和报警显示部分。这种离子型烟感探测器的报警效果，与人工设置的灵敏度和探测器检测电离室的洁净程度有关。国图制定了使用这种设备的一般规定：在清洗一次的使用周期内，分成2～3次调整设置——对一般环境下的设备分成两次调整，前两年设为中档运行，第三年设为高档运行；对特殊环境下的设备分成三次调整，第一年设为低档运行，第二年中档，第三年高档。实践证明，这样的使用规定基本上保证了设备达到我们的实际使用要求。但是，这种探测器在大风天气下的误报率是比较高的。

（2）光电型的烟感探测器

国图CS100火灾自动报警系统中使用的寻址式的开关量探测器R910属于这一类型。其上端为光电型烟感探测器部分，下端的寻址模块与F910相同；能够在探测范围内出现电弧光或者烟雾时，及时感知并发出报警信息，适合于监视配电室、电焊环境的应用。国图在配电间内安装了30多个这样的探测器。

（3）温感型的探测器

国图使用的D900（60度）探测器即是一种差定温式的寻址探测器，其寻址摸式、报警模式、结构情况与前述两种探测器完全相同。这种探测器在国图的厨房、卷帘门处等场合使用最多，在气体灭火区域内则没有安装和使用，其主要原因是设备安装时间是1985年，还没有相关的消防管理规定。与离子型的烟感探测器相比，这种差定温式寻址探测器的误报率比较低，但是报警的提前程度不如前者。1994年2月25日早上6时24分左右，国图职工食堂的厨房油锅过热，D900在起火的瞬间及时发出警报，使得值班人员及时赶赴现场，使用灭火器扑灭了火焰。

2.2 探测器安装、使用中的问题

以上各类输出开关量的消防探测器，其底座全部是一样的，应配一个防水的塑料软垫。如果在安装探测器的过程中没有安装此软垫，就会造成一旦探测器安装处出现漏水、潮湿的情况，整条回路将出现不能正常运行的问题。针对这一问题，国图做了一个测试：在漏水的地点加装了防水的塑料软垫，线路穿过软垫再与底座连接，此后12个小时之内没有发生线路过水的问题，整条回路工作正常。据此国图规定，只要发现探测器安装处出现漏水的情况，就应立即在该处安装防水的塑料软垫。在长时间的努力之下，系统的稳定性不断提高。

2.3 报警器

典型的输出开关量的消防报警器如人工报警器AT50MI和人工放气按钮AT50。其中AT50MI是一种寻址式的开关量报警器，用于人工发现火情时准确地报警，其报警信号属于最高级别的报警信号。其装置结构分成两部分，上端为玻璃、按钮部分，下端为寻址模块、报警显示部分。这类人工报警装置安装在人体能够触及到的低位，当按钮发生进出1mm的位移时，即触发系统报警和相应的联动。其上下两个部分是靠4个角工程塑料的倒插锁扣连接的，有时会出现崩开的问题，造成系统误报。这种情况在国图多年的使用中出现过十多次，解决的方法是每年全面检查一次，发现有问题的就及时更换。人工放气按钮AT50是一种集中寻址式的开关量的报警器，其结构，乃至存在的问题和解决的办法都与AT50MI相同。

3 智慧型消防报警探测器

智慧型消防报警探测器可借助微处理器技术和数值计算法等对测量值、火灾过程模拟数值和火警资料进行综合评估，极大提高鉴别火灾真伪的能力。简单地说，智慧型消防报警探测器是一种双阈值探测器，如果探测对象特性值在两个阈值之间，此种探测器可借助智能芯片进行判读，因而具有可靠性高、稳定性强的特性。智慧型烟感探测器SIGA-PS和智慧型温感探测器SIGA-HRSI是此类型探测器的代表产品。这类探测器在安装到位后会进行一段时间的学习、记忆、环境特性信息存储。如果一段时间内，在每天的某个固定的时间都出现烟雾颗粒，而其特性值又没有超过双阈值，探测器进行判读后就不会报警；但是一旦特性值超过第二阈值，探测器就会在经过判读后立即报出，保障火灾警报的及时、准确。在国图几年的使用中，这类探测器在一般情况下没有出现过误报和漏报。由于这类探测器具有环境记忆和判读能力，因此只要出现探测器报警，几乎就可以肯定是有异常情况出现；这种稳定准确地报出火警情况的能力，使得整个系统的警报误传率大幅降低。

此类探测器普遍内置微处理器，这可以保证它们能够自行分析并确定火警的发生——即使中央处理器发生故障，只要控制机负责通信的工作单元和外线路正常，探测器及系统就仍能报出火警——数据传输和报警的可靠性较以往大幅提高。

此外，此类探测器还通过内设存储器记录自身运行的档案，使用动态滤波器进行信号分析，自动实施灵敏度检测、调整和对环境条件变化的模拟补偿，实现了对所处环境变化的自适应。因此，采用此类探测器构建的系统，各个报警点具有分布智能的特点，具有环境记忆的功能，报警准确率高。此外，如果全部采用光电式智能探测器，还可使系统不存在成批定期清洗和环境污染的问题——这类探测器能够自行诊断出本身受污染的情况，向系统主控制机报出。以SIGAPS为例：当探测器向系统报出该点需要“保养”的提示信息时，意味着该点位处的探测器受污染的程度已经达到了80%；当系统报出该点探测器“肮脏”的提示时，此点位探测器的受污染程度就已经达到了100%。此种提示的出现会是在使用中经常遇到的情况，必须予以重视，及时进行清洁后才能继续使用，不能不予理会、继续任其运行。

这种探测器还具有自我“屏蔽”功能。此功能确保了当报警回路中使用的某个探测器发生故障时，故障的探测器能够被屏蔽，不影响回路中其他探测器的正常工作，同时报出故障点的地址；对于提高整个系统的稳定性十分有利。

人工报警器SIGI-271是新式消防报警系统中广泛使用的一种报警器。由于其结构比较厚，如果安装在书库内的窄走廊中容易引发碰撞损害；所以在安装时将其嵌入到墙里一段比较适合。另外，这种报警器有一个弹片，在打开上盖面时容易丢失，从而造成在使用报警钥匙检测报警器报警后，及时复位的功能不能自动完成。这是在使用中需要注意的。

4 单光源和双光源的智慧型消防报警探测器

单光源和双光源智慧型消防报警探测器在线工作的寻址和通信方式基本相同，但是在对火灾的探测和判读方面有本质的区别（如图1所示）。

（1）单光源探测器（即传统的光电感烟探测器）受其物理原理的限制，无法区别烟雾和伪烟雾的颗粒，或者对深色烟雾的探测较为困难（如图1所示）——其他特性相同的白色烟雾和深色烟雾对光的散射强度是不一样的（深色烟雾对光的吸收率较高），这种差异对光电接收器接收量构成了直接的影响，进而表现为烟雾的颜色影响了探测器智能芯片的判读结果。

（2）双光源探测器则从两个角度记录进入测量室的粒子的散射特性，然后将其同多种典型的粒子散射特性进行比较，分析、判断出结果。

例如：前向散射值已经超过报警阈值，但后向散射值几乎为零时，探测器根据逻辑运算结果判断为水蒸气类型的伪警报，并予以剔除。

又如：前向散射值、后向散射值和感温值都未达到报警阈值（正常情况下后向散射值应超过阈值）时，探测器根据逻辑运算结果判断为黑色烟雾，立即发出警报，比普通的探测器更加灵敏。

再如：前向散射值超过警戒阈值，后向散射值低于报警阈值时，探测器根据逻辑运算结果判断为白色烟雾，也可比普通的探测器更早报警。

采用这样的判读、报警方式，能够实现在恒定灵敏度下对不同火灾烟雾的完整有效的探测。

图1 单光源、双光源探测器原理示意图

5 各种火灾探测器使用中共通的问题

各种火灾探测器使用中共通的问题主要有漏报和误报两种，前者的出现意味着探测器没有发挥作用，后者将造成运行值班人员对防火问题的麻痹。探测器类型选择不当是漏报的主要原因之一。此外，建筑物顶棚的形式多种多样，有台阶式、尖顶式等，如果安装方式与所处顶棚的特点不相适，探测器就无法感受到烟气。一般来说探测器应该安装在位置较高的空间，但有时过于靠近顶棚也不适合。例如，在夏季环境温度较高时，可能出现室内顶棚下的空气温度较高，导致烟气无法达到顶棚的现象，即通常所称的烟气的热降；如果探测器距离顶棚太近，就会受其影响而漏报。因此，烟感探测器应该与热顶棚保持一段距离。图2给出了一些顶棚形式对应的探测器安装参考值。

6 结束语

以上是笔者在长期工作中遇到的问题、解决的办法和总结出来的经验——概括地说，就是要完全了解和正确使用各种探测器和报警器，协调漏报警和误报警之间的关系是探测器使用中的关键工作。一般来说，对于开关量探测器而言，在同样的条件下，误报率高的探测器漏报率低，漏报率高的探测器则误报警率低；在正确安装、使用的条件下，智慧型消防报警探测器误报率很低，漏报率几乎为零。

图2 三种顶棚形式对应的探测器安装参考图