高大空間場(chǎng)所火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警方式分析比較

張 磊 賈宇向

（1.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007；2.河南廣播電視大學(xué)，河南 鄭州 450008）

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，尤其是當(dāng)前物流行業(yè)的迅猛擴(kuò)張，各地的物流園如雨后春筍一般蓬勃建設(shè)起來(lái)。這些標(biāo)準(zhǔn)化倉(cāng)庫(kù)、高架倉(cāng)庫(kù)大多用于存放各類(lèi)商品、貨物，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)較高，通常都是丙類(lèi)倉(cāng)庫(kù)，火災(zāi)危險(xiǎn)性大。所以這些存放貨物價(jià)值不菲的高大空間倉(cāng)庫(kù)的消防問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視和關(guān)注?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期，通過(guò)火災(zāi)探測(cè)器，顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時(shí)間等，使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少因火災(zāi)造成的生命和財(cái)產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭(zhēng)的有力工具。一般民用或公共建筑中通常采用點(diǎn)型紅外感煙或感溫探測(cè)器。但根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50116-98《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)于被保護(hù)的空間高度大于12米小于20米時(shí)，不能采用點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警。因此高架倉(cāng)庫(kù)、會(huì)議展廳等高大空間的建筑只能選擇其他的報(bào)警方式，目前適用于高大空間的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)有以下三種：空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，紅外光束感煙探測(cè)系統(tǒng)，圖像型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

1 空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)又稱(chēng)極早期吸氣式空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，主要由一臺(tái)安裝在墻壁上的探測(cè)主機(jī)，及與主機(jī)相連的PVC管網(wǎng)組成，這些PVC管網(wǎng)可以根據(jù)建筑的大小和房間分割布置，可以水平布置在屋頂下，也可以垂直布置在墻壁上，在配接的PVC管道上每隔一段距離設(shè)置一定數(shù)量的小孔，這些小孔就是報(bào)警探測(cè)的采樣點(diǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)，由主機(jī)內(nèi)的空氣泵通過(guò)這些采樣點(diǎn)將保護(hù)區(qū)域內(nèi)的空氣傳遞到探測(cè)主機(jī)上，通過(guò)探測(cè)主機(jī)上的激光分辨系統(tǒng)判斷是否有火情，采樣管的末端設(shè)置管帽封閉。一套空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通?？梢跃浼s2000平方米的區(qū)域。該系統(tǒng)探測(cè)原理是激光探測(cè)原理，通過(guò)探測(cè)主機(jī)主動(dòng)抽氣，可以從各個(gè)采樣點(diǎn)（管道上的小孔）收集保護(hù)區(qū)域的空氣，通過(guò)檢測(cè)這些空氣來(lái)判斷是否有火情。由于采用了激光探測(cè)技術(shù)，主機(jī)可以檢測(cè)各種介質(zhì)燃燒的煙霧，檢測(cè)范圍寬，可檢測(cè)粒子直徑范圍0.001～20um。檢測(cè)的靈敏度可達(dá)到0.005～20%obs/m（折光率/米）連續(xù)可調(diào)，能極早期預(yù)報(bào)警。通過(guò)激光探測(cè)器，智能接收器，和三維圖像分析，可以設(shè)定四級(jí)報(bào)警閥值，有效避免誤報(bào)警。能夠通過(guò)開(kāi)放協(xié)議與其他報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，作為其他探測(cè)系統(tǒng)的一部分工作。該系統(tǒng)維護(hù)時(shí)僅需對(duì)主機(jī)進(jìn)行維護(hù)，并通過(guò)主機(jī)反吹氣，將PVC管網(wǎng)中污物吹出即可。適用于通訊機(jī)房、微機(jī)室、潔凈室、大面積高大空間，例如大型物流倉(cāng)庫(kù)，卷煙廠煙葉庫(kù)等。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：是靈敏度高，報(bào)警時(shí)間早，安裝靈活，具有開(kāi)放的組網(wǎng)功能，而且不受探測(cè)區(qū)域的污穢環(huán)境影響，可以在腐蝕性氣體環(huán)境長(zhǎng)期工作，維護(hù)方便。缺點(diǎn)是：不能明確火災(zāi)發(fā)生的具體位置。

2 紅外光束感煙探測(cè)系統(tǒng)

紅外光束感煙探測(cè)系統(tǒng)主要由安裝在建筑物頂部的一對(duì)紅外發(fā)射和接受裝置組成。該系統(tǒng)探測(cè)原理是檢測(cè)紅外光對(duì)煙霧的衰減程度，可以檢測(cè)可見(jiàn)的天然物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧顆粒。檢測(cè)靈敏度一般在5～9obs/m（折光率/米）。利用紅外線(xiàn)組成探測(cè)源，利用煙霧的擴(kuò)散性可以探測(cè)紅外線(xiàn)周?chē)潭ǚ秶畠?nèi)的火災(zāi)，線(xiàn)型光束感煙探測(cè)器通常是由分開(kāi)安裝的、經(jīng)調(diào)準(zhǔn)的紅外發(fā)光器和收光器配對(duì)組成的；其工作原理是利用煙減少紅外發(fā)光器發(fā)射到紅外收光器的光束光量米判定火災(zāi)，這種火災(zāi)探測(cè)方法通常被稱(chēng)做煙減光法，常見(jiàn)的線(xiàn)型紅外光束感煙火災(zāi)探測(cè)器有對(duì)射型和反射型兩種。

對(duì)射型光束感煙探測(cè)器由發(fā)射器和接收器兩部分組成，發(fā)射器與接收器都需要供電，接收器直接接收發(fā)射器發(fā)出的紅外光，當(dāng)有煙霧出現(xiàn)時(shí)接收器接收到的紅外光會(huì)減弱，通過(guò)“煙減光法”的方式進(jìn)行探測(cè)。

反射型光束感煙探測(cè)器是由收發(fā)光器和反光板組成的一線(xiàn)型光束感煙探測(cè)器，收發(fā)光器發(fā)光源部分發(fā)出的紅外光束撞到反光板上后，便返回到收發(fā)光器的收光部分，二者之間無(wú)信號(hào)傳輸線(xiàn)路。其優(yōu)點(diǎn)是該型式的線(xiàn)型光束感煙探測(cè)器同樣直接由該探測(cè)區(qū)域上的通用電源供電，不需要外部電源。另外，這種型式的線(xiàn)型光束感煙探測(cè)器具有的自動(dòng)復(fù)位光束的特點(diǎn)。

一套紅外光束感煙探測(cè)裝置通?？梢跃溟L(zhǎng)度100米～200米，寬度不超過(guò)14米的區(qū)域，約1400～2800平方米。該系統(tǒng)安裝和維護(hù)時(shí)均需要對(duì)紅外發(fā)射和接收器進(jìn)線(xiàn)檢測(cè)調(diào)校，中間不得有遮擋物，安裝位置要避免陽(yáng)光直接照射。適用于高大的空間的廠房、倉(cāng)庫(kù)等。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)價(jià)格便宜，保護(hù)面積大，1400～2800平方米的范圍，相當(dāng)于普通點(diǎn)式感煙探測(cè)器的20倍以上。缺點(diǎn)是：（1）靈敏度低，不具備在火災(zāi)陰燃不可見(jiàn)煙或極早期發(fā)現(xiàn)火情的能力。紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警靈敏度一般為2-5%減光率，與點(diǎn)式感煙3-5%減光率靈敏度相比差不多，加劇了因?yàn)榇罂臻g安裝高度高造成的反應(yīng)慢，發(fā)現(xiàn)火情更晚。這對(duì)保護(hù)高價(jià)值倉(cāng)儲(chǔ)、會(huì)議展廳來(lái)說(shuō)無(wú)疑是非常致命的缺點(diǎn)。因此從某種意義上說(shuō)，紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)是犧牲探測(cè)靈敏度換來(lái)大空間高安裝高度應(yīng)用。（2）報(bào)警時(shí)間較空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)晚，煙霧到達(dá)路程長(zhǎng)、過(guò)程中易稀釋飄散等造成報(bào)警時(shí)間晚，探測(cè)容易受到各種因素的影響。安裝靠近屋頂時(shí)還會(huì)因?yàn)槲蓓斕?yáng)照射后的熱空氣屏障效應(yīng)，詳見(jiàn)GB50116-98的8.1.11條文說(shuō)明，因此很難把握合適安裝高度。該熱空氣屏障在煙和氣流通向探測(cè)器的道路上形成障礙，特別是帶有金屬屋頂?shù)膫}(cāng)庫(kù)，使煙在熱屏障下邊開(kāi)始分層，可能造成的探測(cè)盲區(qū)。（3）該系統(tǒng)維護(hù)不方便，需要定期校準(zhǔn)發(fā)射和接受器。

3 圖像型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

圖像型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、圖像火災(zāi)探測(cè)器及監(jiān)控中心組成，其中圖像火災(zāi)探測(cè)器主要由圖像采集、圖像預(yù)處理、圖像分割、特征提取等部分組成，通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)將攝像機(jī)拍攝到的火焰等信息自動(dòng)的采集確認(rèn)并反饋到監(jiān)控中心。圖像報(bào)警系統(tǒng)警戒區(qū)域的大小主要取決于攝像機(jī)的安裝位置及攝像機(jī)的清晰度等因素。由于該系統(tǒng)探測(cè)的原理是將攝像機(jī)拍攝的圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)圖像檢測(cè)，所以探測(cè)到攝像機(jī)只能檢測(cè)到拍攝范圍內(nèi)的可見(jiàn)火災(zāi)，對(duì)于早期火情和陰燃的火情不能準(zhǔn)確檢測(cè)。該報(bào)警系統(tǒng)可以接入安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，報(bào)警與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)。適用于裝設(shè)有視頻監(jiān)控的各類(lèi)場(chǎng)所，特別是高大空間，室外場(chǎng)所等。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：可以通過(guò)視頻準(zhǔn)確的判斷火災(zāi)的位置，報(bào)警直觀，誤報(bào)率較低?？梢园惭b設(shè)置在室外，用于室外堆場(chǎng)，罐區(qū)，露天設(shè)備的火災(zāi)報(bào)警。缺點(diǎn)是：報(bào)警靈敏度低，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)較晚（必須有明煙或明火），易受遮擋，容易產(chǎn)生探測(cè)死角，有漏報(bào)的危險(xiǎn)，室外設(shè)置時(shí)容易受強(qiáng)光，雨雪等天氣因素影響。

4 工程應(yīng)用分析

因?yàn)榛馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是十分重要的電氣系統(tǒng)，系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系著發(fā)生火情時(shí)人員生命安全和現(xiàn)場(chǎng)財(cái)產(chǎn)損失程度，早一點(diǎn)報(bào)警就能為人員疏散爭(zhēng)取多一點(diǎn)時(shí)間，就能為消防員滅火提供準(zhǔn)確的指示和幫助。所以火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范設(shè)計(jì)安裝，并通過(guò)消防部門(mén)驗(yàn)收認(rèn)可才能投入使用。要求報(bào)警系統(tǒng)滿(mǎn)足可靠性高，靈敏性高等要求。當(dāng)前高大空間的倉(cāng)庫(kù)、工廠、賓館大廳、展廳等場(chǎng)所應(yīng)用最多的是紅外光束感煙探測(cè)系統(tǒng)和空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。紅外光束感煙系統(tǒng)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用，目前技術(shù)成熟應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)和范圍廣，是三者當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的?？諝獠蓸踊馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)是近年來(lái)才在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用的，技術(shù)先進(jìn)可靠，主要被應(yīng)用在一些要求較高，紅外光束感煙系統(tǒng)不能勝任的場(chǎng)所（例如污穢、腐蝕環(huán)境）。圖像型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由于報(bào)警靈敏性較低，且容易產(chǎn)生探測(cè)死角等缺點(diǎn)，所以單獨(dú)應(yīng)用很少。但可以與視頻監(jiān)控系統(tǒng)連接，作為后備的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，或用于室外石化罐區(qū)，危險(xiǎn)性堆場(chǎng)等的火災(zāi)警戒，其優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。在選擇火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器時(shí)除了考慮以上因素外，還要考慮不同系統(tǒng)的造價(jià)差異，通?？諝獠蓸踊馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)備價(jià)格較高，配套管道價(jià)格較低，維護(hù)成本較低；紅外光束感煙探測(cè)器的設(shè)備價(jià)格適中，但維護(hù)成本較高；圖像型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)需要依托視頻監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備成本較高，維護(hù)成本高。

［1］GB50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社.