智能建筑火灾自动报警与消防联动系统设计及应用效果

孙海涛

摘要：高层建筑火灾通常被看成是毁灭性的事故之一，严重威胁着人们的生命和财产安全。因此，如何加强高层建筑的火灾事故的预防与控制，成为目前消防工作思考的重点问题。本文结合火灾报警与消防联动控制系统的工作原理，提出了一套火灾报警与消防联动控制系统。为实现该系统，结合火灾报警与消防联动系统的组成，对系统各个子系统进行了详细设计。最后，将该系统应用到某建筑高层中，取得良好的社会效益和经济效率，具有一定的参考和推广价值。

Abstract： High-rise building fire is usually regarded as one of the devastating accidents， which seriously threatens people's life and property safety. Therefore， how to strengthen the fire prevention and control of high-rise buildings has become the focus of the current fire work. Combining the working principle of fire alarm and fire control system， a fire alarm and fire control system is put forward. In order to realize the system， combined with the composition of the fire alarm and fire linkage system， the subsystems of the system were designed in detail. Finally， the system applied to a building in the high-level， and achieved good social and economic efficiency， with a reference and promotion value.

关键词：火灾报警；消防联动；探测器；系统设计；应用效果

Key words： fire alarm；fire linkage；detector；system design；application effect

中圖分类号：TP302.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）08-0088-03

0 引言

随着我国高层建筑火灾事故频发，给人们群众的生命和财产带来严重的威胁，特别是高层建筑火灾事故的伤害性更大。而火灾事故频发，也给社会带来了不安定的因素，也给社会产生了很多不良的影响。如不加强对火灾的控制，将会造成巨大的经济损失和矛盾。因此，针对人们对消防安全的需求，如何加强对建筑火灾的预防和有效控制成为思考的关键。传统的消防报警系统存在严重的局限性，如只能检测到探测到火情的信息，却不能及时对火情进行排除，从而为建筑物内的人员创造可逃生的条件。对此，加快对传统消防系统的技术升级，并通过火灾报警和消防联动的方式可有效的提升消防系统的效果，保障人们的生命和财产。

而随着现代电子技术、信息技术的不断进步，传感器、单片机等成为目前自动控制的主流。如通过传感器对高层建筑内火灾数据的采集，可实时的将数据上传到后台控制中心。然后通过后台控制中心对数据的分析和处理，对出现的异常数据进行及时分析，并根据得到的消防报警信息启动相关的消防措施，以此及时、有效的对火情进行控制。而这些消防措施包括自动喷水系统、紧急疏散系统、放火卷帘门系统、排烟系统等。由此通过这些联动设备或系统，达到对火情控制的目的，并降低烟雾给居民带来的伤害。因此，本文结合现代智能技术，提出一款消防报警与消防设备联动系统，并对该系统的实现进行详细设计。

1 系统工作原理

消防报警和消防联动系统的设计主要目的是对高层建筑防火情况进行监控，从而对可能出现的火情进行实时掌握。在实际的工程中，由于高层建筑用途不同，消防报警和消防联动中设备种类、数量不同。但是总结起来，其工作的原理都相同，可以通过图1表示。

通过图1可以看出，高层建筑发生火情，从而触发探测器或现场人工进行报警，然后经过火灾报警控制器对火情的真实情况进判断，最后触发消防联动控制系统，对火情进行处理，包括喷水系统、排烟系统、语音广播系统等。

1.1 探测器工作原理

探测器作为智能消防系统建设的一个重要环节，其主要的作用是探测建筑物内的火情，被看成是整个建筑的“感觉器官”。对探测器来讲，通常包括温度传感器、烟气传感器等组成。一旦在建筑物内产生火焰、热量和烟雾等，在达到一定的浓度后，探测器都可以探测到变化，进而引起电路电流和电压的变化，最后将这些变化参数转换为可传输的电信号，并迅速发送报警信号给报警控制器。

1.2 火灾报警控制器工作原理

火灾报警控制器是火灾报警系统的核心。该系统的作用是为火灾探测器提供高稳定的工作电源，并对火灾探测器的传输进行监控。而一旦系统发生火灾，火灾报警控制器会直接发出相关的指令，启动相关的消防设备。同时将火灾地点和火情传输给大楼控制中心和消防部门，让相关的部门及时对火情采取措施。

1.3 消防联动控制原理

该部分的工作原理主要包括喷水系统、消防紧急广播系统等。当报警控制器发出指令，会自动触发联动控制系统中的各个子系统。如当发生火灾险情的时候，会自动进行广播，从而通过建筑内人员及时进行撤离。

2 系统硬件设计

2.1 火灾探测系统设计

探测系统的设计以AT89C55单片机作为核心。AT 89C55单片机中包含20kbyte大小的可反复擦写的Flash存储器，从而不需要对存储器进行扩展，即可把持系统的稳定运行。同时，AT 89C55单片机的供电电压范围宽，在4.0～6.0V的范围，从而在一定程度上减少电压波动给系统运行带来的影响，保障系统采集和控制。探测器的类型主要包括温度、烟雾、CO浓度、CO2浓度等。通过探测器对上述数据的采集后，通过A/D数模转换将信号传递给处理器。具体结构设计如图2所示。

2.2 主控中心报警与控制模块设计

根据上述的控制原理，将该模块的结构设计为如图3所示。

在该模块，图2中的单片机1将分析处理得到的信号通过无线网络传输给主控报警与控制模块中的单片机2，然后单片机2对得到的信号进行如下处理：当高层建筑内发生火灾时，声光报警装置会首先启动，然后液晶显示界面会显示火灾发生的时间、地点、火灾进度等。同时远程报警装置会及时将火灾情况发送给消防部门，从而方便消防部门及时了解火情、救灾进度；当没有发生火灾时，此时会关闭声光报警装置，同时液晶显示器会显示目前采集到的建筑物内的各种信息。

2.3 消防联动控制设计

在模块中，单片机2将处理的信号传递给单片机3，单片机3根据得到的信号进行分析处理，然后出发不同的消防防火设备。具体结构如图4所示。

3 系统软件设计

3.1 系统整体流程设计

根据系统工作原理和具体的硬件组成部分，将该系统的整体运行流程设计为如图5所示。

3.2 Web服务器的设计

后台服务器是系统运行的基础。本文关于服务器的选择主要包括Apache、Goahead等。而无论选择何种服务器，都必须确保支持TCP/IP协议，由此可以保证用户通过浏览器或软件客户端即可访问系统，从而实现对整个高层建筑的实时监控。本文对监控界面的设计主要采用C/S模式，主要目的是保障通信响应时间和系统安全性。

4 系统应用

为验证上述设计方案的价值，将上述的设计方案应用到具体的工程案例中，并取得良好的社会效益。

4.1 工程概况

项目为一中高层办公大楼，总高度29.6m，标准层面积592m2，地下层面积537592m2，地下层标准层高2.2m，办公层标准层高为3.3m，首层层高3.6m。在地下层中，设有消防电梯、泵房、配电室、空调机房、监控中心等。根据消防规范要求，本建筑项目属二类建筑，耐火等级设定为二级。

4.2 探测器布置

探测器的布置主要根据办公楼的具体设计方案进行布置，如阴燃阶段会产生大量的烟和热，则在该阶段主要布置感烟探测器；在迅速燃烧的阶段会产生大量的热量，由此布置感温探测器；在电缆夹层、竖井中则根据电缆的特性，主要敷设线性感温光缆；防火区内的任何位置到手动报警装置距离不能超过30m的范围。同时，考虑到感烟、感温探测器的数量问题，根据探测器的保护半径和面积来确定，具体見如表1。

由此，根据上述的保护半径和面积确定探测器的安装距离。而该建筑物内一个探测区域内的探测器安装数量计算则根据以下公式：

N？叟■（1）

其中，N表示安装数量，K为安全修正系数；A表示保护面积；S探测区域面积。根据上述标准层的面积数据，由于层高小于6米，那么可以估算出一层的感烟探测器在20个左右。具体数据还需要结合通道、房间等情况。

4.3 应用社会效益

该系统投入使用后，不仅提高了该建筑消防管理的自动化水平，同时也有利于消防部门及时对建筑内的消防情况的监控，为及时处理火情奠定了扎实的基础。从降低成本方面看，火灾自动报警及灭火系统联动工程成本为1157万元，与传统的消防设计方案还节约107万元，同时在人工成本管理方面，每年节约人工成本34万余元，由此表现出良好的社会效益。

5 结语

总之，单片机技术、信息技术等的大量普及和应用，大大提高了消防工作的自动化程度，提高了消防工作的日常工作效率。本文则借助现代信息技术对消防报警与联动控制系统进行了设计，并将该系统应用到实际的工作环境中，取得良好的社会和经济效益，验证了该系统的作用和价值，值的在消防部门推广应用，也为消防工作提供了新的参考。

参考文献：

[1]崔骞.智能建筑火灾自动报警与消防联动系统探讨[J].消防科学与技术，2015（11）：1484-1486.

[2]邓毅萍.消防应急照明和疏散指示系统产品技术实现[J].电气应用，2016（02）：36-39，63.

[3]颜彩飞.大型综合商业建筑消防智能控制系统设计与实现[J].电子制作，2016（06）：35.

[4]张立彬.商场消防联动系统的功能与设计研究[J].消防界（电子版），2016（04）：70.

[5]肖艳.智能楼宇中的火灾自动报警系统[J].中国公共安全，2015（14）：67-75.

[6]焦卫兵.新科技建筑中关于火灾自动报警系统的合理设计[J].电子技术与软件工程，2013（16）：198.