浅谈火灾自动报警系统设计应用

陈绍水

(福建华合现代建筑设计有限公司,福建 厦门 361000)

0 引言

当今社会，随着人类活动的快速发展，住宅、商场、学校、工厂等各式建筑如雨后春笋，由此带来的各种突发事故，严重威胁着人们生命和财产安全。火灾是一种常见的突发事件，发生后会给人们带来极大的危害，对人们生命和财产的威胁尤其严重。如何预防火灾和减少火灾的危害，首要是做好对火灾的预防工作；其次因火灾是无法避免的，在发生火灾时，用及时、有效的扑救措施，把火灾危害降到最低。在人类活动中，安全、有效的火灾自动报警系统能有效保障人们生命和财产及减少火灾给人类社会带来的损失。

1 火灾自动报警系统发展史

火灾是一种常见的事故，据相关资料统计，建筑火灾占比高达80%。仅1997一年，我国城乡居民住宅火灾就发生3万多起，死亡1 316人，分别占全国火灾总数和死亡总数的38.6%和48.3%；2021年发生高层住宅火灾3 438起，死亡155人，分别占全国火灾总数和火灾死亡人数的84.7%和92.3%。2002年1月，位于某省的化学原料药基地临海园区的医药化工有限公司生产车间发生爆炸火灾事故，造成3人死亡，直接经济损失300多万元。2013年，广东省某化工厂发生火灾，事故造成8人死亡，13人受伤[1]。

这些建筑火灾发生的主因是建筑内部的设备发生故障，由于建筑内没有安装火灾自动报警系统或者系统不起作用，火灾未及时发现，直到火势已经蔓延才被发现，造成了巨大的人员和财产损失。

为了防止类似的火灾事故再次发生，许多企业开始加强消防设施的建设，其中包括安装火灾自动报警系统。例如，2017年，河南省某制药厂在进行改造和扩建时，安装了火灾自动报警系统。该系统的探测器覆盖了整个厂房，并且与消防设备紧密结合。在2019年的一次火灾事故中，该火灾自动报警系统及时发现并报警，阻止了火灾蔓延，对保障生命和财产安全发挥了至关重要的作用[2]。

时至今日，我国火灾报警装置的研制经历了一个漫长而曲折的进化过程，从无到有，从简到繁，从非智能到智能，一代代科研人员辛苦付出才有今天的成就。我国有关火灾报警器的研究开始于19世纪70年代，到了80年代，面对改革开放的新局面，我国的火灾报警装置还是一味的模仿，缺乏自主创新，没有属于自己的专利技术。也基于改革开放的前期铺垫，90年代迎来了外资潮，外资企业给我国带来不仅是产业的多样化，更多的是技术的多样化，迎来了发展生机。国内企业与外资合作，获得技术支持，发展开拓了国内外市场。通过技术革新，更新产品的性能，我国技术水平和产品均在国际标准之上。这段时期是我国火灾报警装置的黄金时期，当时企业是以轻工业或者服务业为主，缺乏具有自主知识产权的技术行业。在学习国外先进技术的基础上，不断努力创新，利用自身的优势，独立创新，研发特色产品。

现如今，无论是时代背景还是政策支持，我国的火灾报警装置，拥有了能和外资企业一争高下的实力和契机。我国自主研发的消防产品活跃在消防抗战前线，他们不仅承担着促进社会经济发展的重大任务，还要为我国民众提供更多优质的产品和完善的服务。我们要“Create by China” ，而不是“Made in China”。拥有自己独立创新，核心技术的火灾报警装置开创中国模式，定能在世界全球一体化的大背景下，在国际舞台拥有一席之地。

2 火灾报警器发展趋势

鉴于当前日新月异、快速发展的国际形势，不管是系统设计还是应用，针对新兴技术、新材料、新应用，都应朝着智能、安全、稳定、集成等方向发展，升级改造，开发独具中国特色的火灾报警系统。

2.1 网络化

火灾报警器利用计算机技术和无线技术将探测、控制、报警灯各系统经IEEE、TCP等协议进行连接，以此实现大数据整合[3]，再利用计算机网络进行各个模块系统组合，使之成为一个大型的网络，实现相关信息以及资源之间的信息共享。如此一来，开发人员仅通过网络就可以进行宏观检测处理，避免了因各独立系统检测不完整，无法果断处理问题的情况。

利用计算机技术将控制器、探测器、各系统之间以及城市报警中心等通过设定的网络协议进行彼此连接，以此实现对远程数据的调用，实时监控火灾自动报警系统。相关独立系统还可组成一个大型网络，网络内部各系统之间的资源和信息互联互通，城市119报警中心人员就能及时、准确掌握相关火情信息，宏观管理各系统，及时发现问题并通知相关单位进行灭火处理。

2.2 智能化

智能型控制器、探测器，分别承担不同的职能，可大幅提高系统的巡检速度、安全性和稳定性。传感器收集湿度、温度、烟雾浓度等数据模拟量，并通过模糊逻辑和人工神经双络技术等进行相关计算，对产生的火灾进行判断，包括火场范围、火势大小、烟的浓度、烟雾弥漫方向等，甚至利用电子地图进行位置提示，对出动人员和扑救方法等给出合理化建议，以此保证各环节各方面快速准确反应联动，把人员伤亡和财产损失降到最低。在持续探测的过程中及时记录温度、烟雾浓度、湿度等环境因素数据发展趋势更加有利于后期判断火灾原因、火灾产生的具体时间，成为调查此次火灾事件责任的重要依据之一。

2.3 多样化

系统发展至今，单传感器技术偏多，按照原理大致分为温度、湿度、烟雾、火焰等传感器，目前较先进的技术也就是结合两种或几种传感器融合，其中最有效的传感器类型便是烟感探测器。但随着科学发展，纳米、静电、声波探测等技术代表了火灾探测技术新方向。其中，因纳米材料的化学活性好，更适用于制成烟雾探测器，更快、更准确地探测易燃易爆物品、烟雾浓度、蒸汽湿度等，有相关预警处理措施，因此该项目也就成为重点研究方向。

随着WI-FI、Zigbee等无线技术的发展，设备连接方式也呈多样性。根据具体环境、场合选择更适合、更方便、更可靠的通信技术，不仅仅局限于有线连接设备，设备之间有线和无线技术的融合，相辅相成，各探测器之间可实现数据传递、交流，从点、网状探测器逐渐向星型网络探测器发展[4]。

2.4 小型化

火灾报警器朝着网络化发展，利用网络化模块中的设备、资源等替代小型报警设备，设备体积变小，甚至部分报警设备可以不再单独设置，以此实现子系统控制和探测设备小型化。依托网络中的设备、服务资源进行判断、控制、报警，报警器的安装、使用更经济适用。

2.5 社区化

根据现行规范，目前我国火灾自动报警系统仅在部分建筑上安装，反观其他发达国家，很多居民家庭都安装了火灾自动报警系统。随着我国经济的不断发展，人们安全意识的增强，火灾自动报警系统技术的日趋完善，在普通家庭积极推广防火联动报警设备或独立式感烟探测器，可有效预防居民家庭火灾，切实保障人们家庭生活安全。

3 火灾自动报警系统工作原理及应用

火灾自动报警系统是一种建立在感知、处理和传输技术上的综合应用系统，由控制器、探测器、消防电话、报警按钮、声光报警器等组成。探测器是检测火灾的主要部件，控制器则是火灾自动报警系统的核心部件，探测器发出的信号传至控制器，控制器根据信号的类型和强度进行判断和处理，发出报警信号，触发声光报警器并向消防电话发送信号，以便值班人员及时采取措施。这些设备和系统的联动可以在火灾发生时，协同作战，增强火灾预防和消防救援的能力。同时，火灾自动报警系统还需要定期进行检查和维护，以保证系统能够长期稳定工作。

在进行火灾自动报警系统的设计和使用时，需要充分考虑场所的特点和需求，综合考虑控制器、探测器、声光报警器等多方面因素，确保系统能够快速、准确地检测火灾并及时向相关单位发出警报信息。通过合理的设计和使用，大大提升火灾预防和消防救援的能力，减少火灾事故的发生和造成损失。

下面以一栋约5万m2，主楼为酒店、裙房为商业综合体的高层公共建筑为例，讲讲火灾自动报警系统的设计及应用。

(1)根据现行规范相关要求，本项目需要设置火灾自动报警系统，系统形式为集中报警系统。消防值班室设置在一层，疏散门直通室外。消防控制室内设置联动控制台，有手动和自动控制、手动硬线直接控制三种控制方式。防排烟、正压送风、消火栓、自动喷水、电梯迫降、气体灭火、火灾应急广播等系统均能通过联动控制台监视和控制。火灾发生时，普通照明、动力配电等非消防负荷电源可使用手动或自动切断。

在日常设计时，结合值班需求、人工成本及管理等综合因素考虑，消控室经常与门卫值班室兼用，从而达到设计合规、使用合理性的完美结合。

(2)本项目设大地下室，消控室预留孔洞，管线通过竖向桥架引至地下室，后再经地下室桥架引自各单体。按楼栋、楼层、防火分区等合理规划报警点位。

(3)以往的设计，整个报警系统上的点位呈现手拉手一路的模式，存在信号传输不稳定、反馈不及时、后期维护难等一系列问题。因此《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)版新规对于火灾报警控制器所连接报警设备总数、地址总数和每一总线回路连接设备的总数均做了数量限制要求，且预留量不应低于额定容量的10% 。规范要求每只总线短路隔离器保护的设备总数不应超过32点，因此，回路的设置就要综合考虑，每回路一般控制在25～28个设备为宜，保证回路“负荷”合理的同时，也为后期改造留有一定空间。

(4)除特殊场所外，如变配电室、发电机房设置感烟、感温组合探测器，厨房设置感温探测器，其余场所如客房、商铺、地下室、走道、前室等均设置感烟探测器。本次裙房为步行街，为无遮挡的大空间，在顶层采取线型光束感烟火灾探测器，根据规范要求设计到位。

一次设计时，探测器的布置根据梁系图布置，根据梁突出顶棚的高度，低于200mm，可忽略梁的影响；大于600mm，按每个梁间设置；200～600mm之间，根据GB50116-2013附录F.G确定探测器的数量。二次装修时，可忽略梁系影响，探测器按吊顶布局布置；当顶棚与吊顶间净高超过0.8m时，若吊顶内有可燃物，顶棚和吊顶都需要设置探测器。

(5)在消控室设置多线制消防专用电话总机和可直接报警的外线电话。在消防水泵房、防排烟风机房、柴油发电机房、变配电室、消防电梯机房等处设置消防专用电话分机，其余场所设置带电话插孔的手动火灾报警按钮。手动火灾报警按钮一般设置在疏散通道或出入口处，从一个防火分区或者楼层内的任何位置到最近的手动火灾报警按钮的步行距离不能超过30m，相邻两个报警按钮之间的距离应根据实际情况，控制在25～28m为宜。

(6)本工程设置消防应急广播系统，在地下室、走道、门厅等公共场所设置广播扬声器，按楼层或者防火分区分回路，建筑物内任何一处至扬声器的直线距离不大于25m。要求在报警区域设置火灾声光警报器，声压级别不低于60dB；遇到环境噪声大于60dB的场所，声压级应高于背景噪声15dB。其中注意的是，消防应急广播与普通广播或背景音乐广播合用时，应具有强制切入消防应急广播的功能。

(7)除上述几个主要系统外，消防电源监控、电气火灾监控、防火门监控、余压监控、气体灭火等系统，应根据相应规范要求，合理设置。各系统在消防控制室集中控制下，有效预防火灾的发生，最大限度保护人民生命和财产安全。

目前我国建筑高度大于100m的住宅建筑要求设置火灾自动报警系统；54～100m之间的，也只要求公共部位设置，套内建议设置。随着人们生活品质和防火意识的提高，这个标准可相应提高，有条件的住宅套内都建议设置适合的火灾自动报警系统。

4 结 语

火灾自动报警系统能及时发现火情并采取相应措施，避免火灾事故的发生，是预防火灾事故的主要措施之一。近年来，随着国家立法及人们的安全意识的提高，很多提升改造项目都新增火灾自动报警系统。通过合理的设计和使用，可以有效提高火灾预防和消防救援的能力，减少火灾事故的发生和造成损失。需要注意的是，火灾自动报警系统并不能完全替代人的判断和干预，因此在火灾预防和应急处理中，须加强相关人员的培训和应急演练，提高火灾防范和应急处理能力，确保系统的有效性和可靠性。

综上所述，火灾自动报警系统的设计和使用对于预防和减少火灾事故的发生具有重要意义。在当今社会，我们更应重视火灾防范和消防设备的建设，加强安全意识和培训，做好火灾预防和应急处理工作，以保障人民生命财产安全。