火灾自动报警系列产品功能改进的探讨*

2021-04-13王立光刘永峰

现代建筑电气 2021年3期

王立光, 王超, 赵阳, 刘永峰

(吉林建筑大学, 吉林长春 130118)

0 引言

GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[1](简称“新火规”)实施以来,与1998版相比增加了许多功能要求,例如防火门监控功能、消防电源监控功能、电气火灾监控功能、消防控制室图形显示及远传功能等。

新火规实施后,为了实现上述功能要求,市场上相继推出了防火门监控系统、消防电源监控系统以及电气火灾监控系统等系列产品[2-3]。一般,上述各个系统产品均由若干专用的控制器、传感器、执行器组成,3种设备之间通过特定的总线协议通信完成相应功能。虽然产品基本已经定型,并已经成功应用于各种类型建筑物,但这些完成特定功能的系统(简称“专项系统”)往往只能封闭运行,产品功能不完善,尚不能完全实现新火规的要求。

1 存在问题

(1) 专项系统的控制器与消防控制室图形显示装置之间的数据交换尚未实现。按照新火规要求,消防控制室图形显示装置应能显示建筑物内设置的全部消防系统及相关设备的动态信息,但目前市场上的专项系统只能在本系统控制主机上显示相应信息。分析有以下几个原因:

① 目前市场上消防控制室图形显示装置本身产品不成熟,缺乏与专项系统的软硬件接口。这类产品一般由传统的火灾自动报警系统厂家研发生产,仅能做到与自家生产的火灾自动报警系统主机之间的数据交换,能够图形显示传统火灾自动报警系统的各种探测器及输入/输出模块等设备的动态信息。

② 目前市场上专项系统控制主机也缺乏与消防控制室图形显示装置的软硬件接口。新火规实施以来,由于市场巨大,吸引大量非传统的消防设备生产厂家的加入,再加上传统火灾自动报警系统生产厂家,所以市场上短时间内就推出了大量的该类产品。但由于得不到消防控制室图形显示装置生产厂家的配合,再加之缺乏消防产品的制造经验(对于非传统的消防设备生产厂家来说),使得该类产品往往只能封闭运行,缺乏与消防控制室图形显示装置的数据交换接口。

③ 消防职能部门在消防工程验收时对专项系统功能要求不严格,使得功能不完善的该类产品也能通过验收,厂家也缺乏完善该功能的动力。即使是传统的火灾自动报警系统生产厂家,自家生产的专项系统产品也没能实现上述功能。

消防控制室图形显示系统现行框图、目标框图分别如图1、图2所示。

图1 消防控制室图形显示系统现行框图

图2 消防控制室图形显示系统目标框图

(2) 专项系统的控制器与火灾报警控制器之间数据交换也未实现。提到的3种专项系统在实际项目应用中一般只需监视,不需控制,所以也无需在控制器内进行逻辑编程。只有防火门监控系统的常开防火门需要控制,而其逻辑编程的前置条件就是明确火灾发生区域(防烟分区、防火分区或楼层)。而此条件需要火灾报警控制器给出,这就要求防火门监控系统的控制器与火灾报警控制器之间要能够以协议的方式进行数据交换。这将会涉及以下两方面问题:

① 由于国家对该类产品的外联接口协议没有统一要求,则实际工程应用时就需不同产品生产厂家之间协商解决接口协议的匹配问题。

② 目前市场上的火灾报警控制器只有接入系统的各类火灾探测设备和联动控制设备(输入/输出模块)的动作信息和状态信息,而没有明确火灾发生区域的中间状态信息。所以防火门监控系统只能全盘接收火灾报警控制器提供的各个火灾探测设备的动作信息,进行逻辑编程。由于中间状态信息数量远少于火灾探测设备的数量,这样就会增大防火门监控系统的编程工作量。

2019年3月1日实施了GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》,由传统的火灾自动报警系统按照配电回路直接控制的应急照明和疏散指示系统,转而要求自成体系,自行监控本系统内各个灯具。其中集中控制系统的原理与上述3种专项系统类似,也需要火灾报警控制器能够提供明确火灾发生区域的中间状态信息。

火灾自动报警系统现行框图、目标框图分别如图3、图4所示。

图3 火灾自动报警系统现行框图

图4 火灾自动报警系统目标框图

(3) 新火规对任意一台火灾报警控制器或消防联动控制器所连接的设备总数均规定了上限,目的就是保障系统工作的稳定性、可靠性。但目前的火灾自动报警系统仍采用传统控制方法,即火灾报警和联动控制由一套逻辑程序完成,这就造成某个项目设置有若干个火灾报警控制器和消防联动控制器,且每个设备所连接的信息点个数没有超出规范的规定,但这些设备所连接的信息点必须都要汇集到其中一台设备上(火灾报警控制器(联动型)或消防联动控制器),才能统一编程,也没有降低整体风险。

另外,按照新火规要求,火灾自动报警系统需要掌控的信息总类增多,不仅包含传统的直接触发信息(包括各种火灾探测器、手动报警按钮等触发的信息)、间接触发信息(包括水流指示器、信号阀、70°防火阀、280°排烟阀、压力开关、消火栓报警按钮等触发的信息)、联动反馈信息(包括各种消防设备动作后反馈的信息),还包含运行状态信息(包含电源工作状态、设备故障状态、手自动状态等)、预火警信息(包含各种电气火灾监控探测器探测的信息)。过多的信息无疑会增大系统的压力,降低系统工作的稳定性、可靠性。

2 解决办法

新火规图示已经给出系统框图(目标值),见图2、图4。相应的生产厂家只要在原有设备的基础上稍作修改,即能解决上述问题。

(1) 将传统的火灾报警控制器(联动型)或消防联动控制器按照特定功能明确定义为报警类控制器(即火灾报警控制器)和联动类控制器(防排烟控制器、消防泵控制器、应急广播控制器等等)。其中,报警类控制器只负责火警信息的确认工作,在硬件上只需接入各种直接触发类设备,在软件上增加明确火灾发生区域的中间状态信息,只需明确所连接的直接触发类设备与中间状态信息之间的逻辑关系即可;联动类控制器(包括上文提及的专项系统),在硬件上只许接入与本系统相关的间接触发类设备、需联动控制的消防设备,在软件上只需明确所连接的联动模块与中间状态信息之间的逻辑关系即可。

(2) 所有控制器必须提供外联的软硬件接口,接口协议必须符合国家行管部门的统一要求,做到无缝连接,以免不同生产厂家之间设备连接通信时增加集成开销。通过这些接口,一方面实现报警类控制器将中间状态信息广播给联动类控制器,另一方面所有控制器将连接的各种设备信息均传输给消防控制室图形显示装置,达到统一显示要求。

3 实例

某建筑物由地下一层、屋顶层及中间若干层组成,每层为一个防火分区。其中,1F设有消防控制室;-1F设有消防泵房;屋顶设有防排烟风机房、电梯机房等。该建筑物火灾自动报警系统由以下几个控制器及其相关设备组成:火灾报警控制器(A),风系统控制器(B),水系统控制器(C),防火门控制器(D),应急照明控制器(E),其他系统控制器(F)以及消防控制室图形显示装置。某建筑物火灾自动报警系统原理图如图5所示。

图5 某建筑物火灾自动报警系统原理图

以该建筑物3F着火为例,描述火灾自动报警系统的工作原理。当3F火灾探测器(A1或A2)、手动报警按钮(A3)发出火警信号,该信号通过报警总线传递给火灾报警控制器(A),A根据预设程序确认火情(3F着火了),此信息即为中间状态信息,A将此信息经上层总线广播给B、C、D、E、F。B根据预设程序,启动正压送风机(B5),启动排烟风机(B6),开启3F正压送风口(B1)和排烟口(B2)。C根据预设程序,启动消火栓泵(C7)。D根据预设程序,关闭3F常开防火门(D1),将防火卷帘(D3)降至1.8 m。E根据预设程序,开启3F消防应急灯具(E3)。F根据预设程序,切除3F非消防用电(F1);开启全楼的应急广播(F2)、火灾声光警报器(F3);控制电梯(F4)降至1F。

另外,当70°防火阀(B3)或280°防火阀(B4)动作时,直接将信号通过风系统总线传递给风系统控制器(B),B根据预设程序直接停正压送风机或排烟风机;当消火栓按钮(C1)、流量压力开关(C4)、报警阀压力开关(C5)、干管压力开关(C6)等动作时,直接将信号通过水系统总线传递给水系统控制器(C),C根据预设程序,直接启动消火栓泵(C7)或喷淋泵(C8);当感温探测器(专用)(A2)动作时,直接将信号通过防火门系统总线传递给防火门控制器(D),D根据预设程序,直接控制防火卷帘(D3)降至地面。

以上所有设备的动作信息(包括平时运行状态信息,即不必单设消防电源监控系统)均通过各自系统总线传递给各自控制器,各控制器将收集到的所有信息均上传给消防控制室图形显示装置。