一种智能化消防报警系统设计

2015-11-02创新者江兴刚唐绪伟

中国科技信息 2015年10期

创新者：江兴刚唐绪伟

一种智能化消防报警系统设计

创新者：江兴刚唐绪伟

经过对高层建筑的火警的剖析，设计了一种智能型二线制火灾自动报警系统。详细论述了该系统的结构框图、硬件组成及实现方法。实现了火灾信息及时传递、火灾的预防、无人值守等功能，解决了传统火灾自动报警系统的误报和漏报现象，提高了系统的智能化程度，拓宽了系统的应用范围，为系统在工程实践中应用提供了参考依据。

随着我国城市人口的不断增长，迫使城市建筑往纵深发展，导致高层建筑急剧增多。同时，高层建筑已成为城市发展和科技水平高低的重要标志，各级政府大力推行、支持高层建筑的投建，给消防控制系统带来了极大的发展空间，由于传统火灾报警系统在保障人民生命财产安全方面存在误报率高、反应滞后。为改善该状况，提出了一种基于二线制的智能型火灾报警系统。解决了传统报警系统的漏报和误报问题，提升了系统的安全可靠性。

高层建筑火灾危害现状分析

根据我国对高层民用建筑设计防火规范的规定，超过10层的住宅建筑或超过24m高的其他民用建筑为高层建筑。当前高层民用建筑消防安全状况主要表现在：1）业主的消防安全意识淡薄，主管部门的监督不到位。业主未到消防部门审批，就大量使用易燃材料装修，给隐患重重的高层建筑增添了新的安全隐患，且整改困难。同时，消防部门也不能及时监督管理到位。2）消防设施施工过程中大多以次充好，质量和数量达不到设计标准化要求。在监督检查中发现，施工方为了追求利益的最大化，尽量压缩系统一次成本，从而导致高层建筑的消防设施数量短缺、性能低劣等违规行为。3 ）多产权的高层建筑消防安全问题尤为突出。物业公司和业主的消防安全责任不明确，协调统管缺失，难以确定主体，消防执法难以落实到位。4）火灾时扑救难度大。高层建筑层数多、规模大、人员相对比较集中、疏散难度大，且室内可燃装饰材料多。消防部门因经济势力弱和技术条件差等因素的制约，导致登高车辆不足且伸展高度难以延伸至楼顶，导致了高层建筑火灾扑救难度的增加。

火灾自动报警系统结构及组成

智能消防系统由火灾感应系统、喷淋系统、消火栓系统、防排烟系统、气体灭火系统、电话广播系统、火灾报警控制器和消防联动控制设备等构成，其结构框图如图1所示，原理图如图2所示。

感应器、火灾报警与警报设备及辅助功能装置等组成火灾自动报警系统。感应器系统由感温、感烟和感光等火灾感应器将现场感应信号转换成标准的电信号，经二总线方式传输到火灾自动报警控制器，在控制器显示屏中显示出火灾发生的位置、时间、地点等相关内容并加以记录。自动喷淋、消火栓、防排烟、通风空调、防火卷帘等相关设备联动，依据联动状态以自动或者手动的方式被启动。

图1　系统结构框图

图2　系统原理图

该系统以烟感和差定温感应器为主，采用无极性、二总线方式连接。连接导线选用1.5mm2的双绞线，采用穿金属管或阻燃管方式布线。手动报警按钮采用机械结构自锁，减少人为误触发现象。感应器、手报、消火栓、输入输出等模块内置单片机，完成报警检测和通信功能，设备的地址码、设备类型等信息存储在内置E2PROM中，其中，地址码可由电子编码器现场编码或修改；均采用无极性的总线方式和无源输出模式。其中，总线选用2.0mm2的双绞线。

图3　系统动作结构原理图

火灾自动报警系统联动控制

智能型火灾报警系统由消火栓系统、喷淋系统、气体灭火系统、防排烟系统、空调系统、防火卷帘系统、消防电梯系统、消防广播系统、消防电话系统、强电切换系统等组成。系统动作原理图如图3所示。

消火栓系统的联动关系是消火栓手动报警按钮动作后，启动消火栓泵，消火栓泵启动信号反馈到消防控制室，启动该防火分区和有关相邻分区的声光报警器、火灾应急广播。

消火栓泵启动方式有两种：一是直接启动消火栓泵，同时将信号传送到火灾报警控制设备；二是启泵信号先传送到消防控制中心，经火灾报警控制设备启动消火栓泵这两种做法各有优劣：第一种方式能够减少中间环节，及时便捷启动消火栓泵，启泵的可靠度高，但容易误操作，且布线多施工复杂；第二种方式布线少，施工简单，可先确认火灾后启泵，避免误操作，但在无人值班的情况下，可能会延误启泵，在设有控制室的控制中心报警系统中，人员值班可靠，确认火灾及时，可以采取第二种方式，在其他情况下，应采用第一种方式。

自动喷淋与消火栓系统

系统管路分为独立的喷淋管道和消火栓管道。喷淋系统的动作过程是由于喷淋头炸裂或末端试水引起喷淋管中水流动，从而使管中压力下降导致压力开关动作，启动喷淋泵；消火栓系统的动作过程是由于按压了消火栓按钮直接启动消防泵。

自动防排烟系统

当一个报警区域中有两个烟感给出报警信号时，风口和相应排烟风机被启动，当温度达到280℃时排烟防火阀自动关闭，联动停止排烟风机；正压送风系统，当一个报警区域中有两个烟感给出报警信号时，当温度未达到70℃时，防火阀打开并启动正压送风机，当温度达到70℃时，送风防火阀自动关闭并停止正压送风。

应用

基本情况

系统应用于华盛集团公司的华盛家园中，小区共有三栋高层，其中一号楼高90m，地上三十二层，地下两层，其中一楼是商场、门面及消防控制中心；一层至四层是商场，五层至三十二层为住宅区域；二号楼一层楼是物业管理中心，二层至十八层为住宅区域；三号楼一层为售楼部和迎客大厅，二层至十八层为住宅区域，顶层为电梯机房和消防水箱间；地下一层为大型停车库、配电房；地下二层为储藏室、生活泵房、消防泵房、消防水池等。

报警区域和感应区域的划分

系统报警区域共划分为十一个回路。一号楼的一层至九层为第一回路；十层至二十二层为第二回路；二十三层至三十二层为第三回路；商场一层至二层为第四回路、三层至四层为第五回路；一号楼的负一层为第六回路；二号楼和三号楼的负一层为第七回路；二号楼的一层至十八层为第九回路；三号楼的一层至十八层为第十回路；整个小区的负二层为第十一回路。因该小区有效空间很小，所以划为一个报警区域，两个防火分区。

消防控制室设在一号楼一层东面靠南位置，面积为五十平方米，有一个直通室外的出口和一个供风入口，室内加装了独立的空调装置。火灾报警控制器、联动控制子站、电源子站采用单排布置。在系统中还设置了LCD显示装置、消防电话系统、火灾广播系统。整个机组的前后均留有2m的过道，便于通风和维修，底边为换风装置且保持标准的安全距离，左右距离墙壁大于3m。