城市軌道交通段場大庫內(nèi)火災(zāi)探測器設(shè)置方案研究

【摘 要】本文根據(jù)城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內(nèi)的環(huán)境特點(diǎn)，提出線型光束感煙火災(zāi)探測器（傳統(tǒng)線性光束感煙火災(zāi)探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器、圖像型火焰探測器三種探測器設(shè)置方案，并對(duì)三種方案的技術(shù)性能進(jìn)行了剖析，為城市軌道交通段場庫內(nèi)的火災(zāi)探測方案提供了參考。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；段場大庫；火災(zāi)探測

0.概述

城市軌道交通車輛段承擔(dān)著車輛的大修和架修以及定修及以下修程作業(yè)，停車場承擔(dān)著列檢和停車作業(yè)，必要時(shí)還可承擔(dān)雙周/三月檢和臨修作業(yè)。車輛段和停車場（簡稱段場）內(nèi)一般設(shè)置有凈高一般約十到十一米的運(yùn)用庫和檢修庫等具有高大空間的大庫。

而隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，土地資源變得日益緊缺，為提高土地的利用效率，目前個(gè)別城市對(duì)車輛段或停車場提出了上蓋物業(yè)開發(fā)的需求，有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內(nèi)柱網(wǎng)密集，而普通的段場庫內(nèi)基本無柱網(wǎng)，兩種類型的段場火災(zāi)探測方案的選擇上也有所區(qū)別。

1.段場庫內(nèi)火災(zāi)探測需求

車輛段、停車場是軌道交通線網(wǎng)中的重要設(shè)施，一般發(fā)生災(zāi)害將對(duì)列車的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，根據(jù)GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，車輛基地車輛停放車間、維修車間等應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測器。庫內(nèi)火災(zāi)探測器接入整個(gè)段場的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，以便在火災(zāi)初期探測到燃燒產(chǎn)生的煙霧和熱光輻射等，并在消防控制室的火災(zāi)報(bào)警控制器及圖形工作站上顯示火災(zāi)發(fā)生的位置，聯(lián)動(dòng)相關(guān)消防設(shè)施，以便及時(shí)組織進(jìn)行人員疏散和火災(zāi)撲救。

同時(shí)，段場內(nèi)的大庫一般高度較高，面積很大，同時(shí)還有開放式門窗等，這些因素導(dǎo)致了庫內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧在上升過程中一是與上部空氣混合容易消散冷卻，二是不利于煙霧的迅速擴(kuò)散，普通的點(diǎn)型探測器需要煙霧擴(kuò)散到達(dá)探測器后才能有效探測，無法實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)探測并報(bào)警。

2.火災(zāi)探測方案比選

根據(jù)GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，段場內(nèi)大空間火災(zāi)探測可能的選擇方案主要有以下三種：線型光束感煙火災(zāi)探測器（傳統(tǒng)線性光束感煙火災(zāi)探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器、圖像型火焰探測器。

2.1線型光束感煙火災(zāi)探測器

2.1.1系統(tǒng)構(gòu)成

傳統(tǒng)線型光束感煙火災(zāi)探測器由發(fā)光器和收光器（或反射板）配對(duì)構(gòu)成，通過輸入模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，具有火警、故障無源輸出觸點(diǎn)，并可通過傳統(tǒng)報(bào)警輸出模塊進(jìn)行復(fù)位。

新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器由發(fā)射器以及成像器配對(duì)組成，一個(gè)成像器可以配對(duì)多個(gè)發(fā)射器，通過輸入模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，具有火警、故障無源輸出觸點(diǎn)，并可通過傳統(tǒng)報(bào)警輸出模塊進(jìn)行復(fù)位。

2.1.2工作原理

傳統(tǒng)線型光束感煙火災(zāi)探測器其利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴(kuò)散性可以探測紅外線周圍固定范圍內(nèi)的火災(zāi)，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（或反射板）的光束光量來判斷火災(zāi)，這種火災(zāi)探測方法通常被稱做煙減光法。

傳統(tǒng)線性光束感煙探測器必須與反射器配套使用，當(dāng)探測器光路上出現(xiàn)煙霧時(shí)，會(huì)使到達(dá)接收器的信號(hào)減弱，當(dāng)減光率達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，探測器就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，光束全被擋住，會(huì)產(chǎn)生故障信號(hào)，以防止非火災(zāi)的遮擋引起的誤報(bào)。

傳統(tǒng)紅外光束感煙火災(zāi)探測器又分為對(duì)射型和反射型兩種。

雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器工作原理類似傳統(tǒng)型線性光束感煙探測器，利用減光法來判斷火災(zāi)。更為先進(jìn)的是，雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器應(yīng)用了紅外加紫外雙束光源，利用紅外光及紫外光的波長差異，作用在不同直徑的粒子顆粒上產(chǎn)生不同的穿透性效果，來辨別顆粒類型，其能夠?qū)⒂捎诨馂?zāi)產(chǎn)生的煙霧同水蒸氣、霧霾、灰塵甚至蜘蛛爬蟲、行車產(chǎn)生的遮擋辨別開來，從而避免誤報(bào)。

除此之外，雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器的接收頭，使用了CMOS成像芯片技術(shù)，而不是傳統(tǒng)對(duì)射探測器所采用的普通光感原件。CMOS成像技術(shù)能在其視場范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)1對(duì)多的立體式保護(hù)，其反射器與接收器之間的校準(zhǔn)，也因此十分方便。同時(shí)，也克服了傳統(tǒng)對(duì)射探測器由于建筑物熱脹冷縮、自然沉降等引起的對(duì)不對(duì)射準(zhǔn)等情況的發(fā)生，盡管可能有偏移現(xiàn)象產(chǎn)生，但只要發(fā)射器還在成像器的視場里，探測器就能正常工作，故后期維護(hù)量也大大小于傳統(tǒng)對(duì)射探測器。

2.1.3技術(shù)性能分析

（1）紅外光束感煙火災(zāi)探測器特點(diǎn)。

保護(hù)范圍大，特別對(duì)于地鐵段場大庫這種大面積長距離的場所很適宜；環(huán)境適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)，在濕度較高、強(qiáng)電磁場的場所中可使用；適用于高大空間，最大安裝高度達(dá)到20米。

（2）不適宜使用傳統(tǒng)紅外光束感煙火災(zāi)探測器的場所。

有大量粉塵、水霧滯留； 可能產(chǎn)生蒸氣和油霧； 在正常情況下有煙滯留；固定探測器的建筑結(jié)構(gòu)由于振動(dòng)等原因會(huì)產(chǎn)生較大位移的場所。不適用于柱網(wǎng)較密集的有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場。

在這些場所中，可考慮使用雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器。

（3）應(yīng)用情況。

國內(nèi)地鐵早期的車輛段、停車場內(nèi)火災(zāi)探測普遍采用傳統(tǒng)紅外光束感煙火災(zāi)探測器，應(yīng)用過程中主要發(fā)現(xiàn)在車輛進(jìn)出庫時(shí)，由于振動(dòng)探測器容易產(chǎn)生誤報(bào)；同時(shí)，還需要定期對(duì)發(fā)光器和收光器（或反射板）進(jìn)行維護(hù)，避免灰塵對(duì)正常探測產(chǎn)生影響，而庫內(nèi)較高的安裝高度使得運(yùn)營維護(hù)存在一定的不方便性。

正是由于傳統(tǒng)對(duì)射探測器存在這樣的問題，在車輛段、停車場，新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器已經(jīng)展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，并呈現(xiàn)出替代傳統(tǒng)對(duì)射型探測器的趨勢。目前，國內(nèi)新建的部分軌道交通車輛段、停車場大庫內(nèi)已經(jīng)開始在成批量的使用雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器。

2.2管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器

2.2.1系統(tǒng)構(gòu)成

管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器由空氣采樣管網(wǎng)、火災(zāi)報(bào)警裝置及顯示控制單元構(gòu)成?？諝獠蓸庸芫W(wǎng)由采樣管及其配件，如毛細(xì)采樣管、彎管、采樣管連接件、三通、末端帽等組成，一臺(tái)探測器的采樣管總長不宜超過200米，單管長度不宜超過100米，采樣孔總數(shù)不宜超過100個(gè)，單管上的采樣孔數(shù)量不宜超過25個(gè)，可根據(jù)被探測范圍、路徑合理考慮布設(shè)方案。

2.2.2工作原理

管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器，通過分布在探測區(qū)域的采樣孔，將空氣樣品抽吸到報(bào)警裝置內(nèi)進(jìn)行分析，并顯示出所保護(hù)區(qū)域的煙霧濃度和報(bào)警、故障狀態(tài)等。

火災(zāi)報(bào)警裝置是系統(tǒng)的核心設(shè)備，探測器由抽氣泵、過濾器、激光腔、控制電路等組成。抽氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管網(wǎng)從被保護(hù)區(qū)域抽取空氣作為樣品送入激光腔，在激光腔內(nèi)利用激光照射空氣樣品，其中煙霧粒子所造成的散射光被陣列式接收器接收，接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后送到探測器的控制電路，信號(hào)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為煙霧濃度以及設(shè)定的報(bào)警閾值，產(chǎn)生一個(gè)適宜的輸出信號(hào)。從而發(fā)出各級(jí)警報(bào)，依次為警覺級(jí)、行動(dòng)級(jí)、火警1級(jí)、火警2級(jí)。

吸氣式感煙火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)的每個(gè)采樣孔視作一個(gè)點(diǎn)式感煙探測器。

2.2.3技術(shù)性能分析

（1）管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器特點(diǎn)。

1）吸氣式感煙火災(zāi)探測器屬于主動(dòng)探測，具有很高的靈敏度，能在火災(zāi)發(fā)生的早期階段即探測到火災(zāi)的發(fā)生，靈活的報(bào)警靈敏度設(shè)定，可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境在一個(gè)寬廣的范圍內(nèi)任意設(shè)定4級(jí)報(bào)警閾值。

2）具有環(huán)境自動(dòng)補(bǔ)償功能，不會(huì)受粉塵、霧氣等影響而造成誤報(bào)；采用內(nèi)外置組合式過濾系統(tǒng)及智能煙霧識(shí)別算法，可對(duì)煙霧及灰塵進(jìn)行分辨，從而大大降低由于環(huán)境干擾而導(dǎo)致的誤報(bào)警。

3）適合安裝在高大空間的場所。

4）采用空氣采樣管主動(dòng)吸取環(huán)境中的火災(zāi)生成物，對(duì)于難被探測的封閉空間（如機(jī)柜內(nèi)），也可以采用毛細(xì)管采樣的方式，深入機(jī)柜內(nèi)取樣，解決封閉空間阻隔的問題。

5）設(shè)備安裝維護(hù)簡單，在不需要拆吊頂和停機(jī)的情況下，僅需在探測器安裝位置對(duì)管道進(jìn)行定期吹洗即可完成整個(gè)采樣系統(tǒng)的維護(hù)。

6）可以方便的與FAS， BAS及綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過多種方式進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

7）可以隨時(shí)在采樣管路上添加氣體探測模塊，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控及反恐（毒氣探測）。

（2）管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器適用范圍。

管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器主要適用于具有高速氣流的場所，點(diǎn)型感煙、感溫探測器不適宜的大空間、建筑高度超過12米的場所，以及需要進(jìn)行隱蔽探測和人員不宜進(jìn)入的場所；還特別適用于需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測的重要場所。

（3）應(yīng)用情況。

近幾年，國內(nèi)地鐵車輛段、停車場大庫和車站站廳、站臺(tái)公共區(qū)和設(shè)備區(qū)走廊已經(jīng)有許多應(yīng)用管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器的案例，由于其突出的極早期報(bào)警和安裝維護(hù)簡單的特點(diǎn)，很適合地鐵大庫和車站公共區(qū)和設(shè)備區(qū)走廊這些區(qū)域。此外，對(duì)有上蓋物業(yè)的段場，即使柱網(wǎng)較密集，管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器也是適用的。

2.3圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)

2.3.1系統(tǒng)構(gòu)成

圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)主要由前端設(shè)備圖像型火災(zāi)探測器、后端設(shè)備視頻分配器、硬盤錄像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器及屏幕墻等構(gòu)成，并通過輸入模塊接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，具有火警、故障無源輸出觸點(diǎn)。

2.3.2工作原理

圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)采用高分辨率CCD傳感器作為前端探測器件，安裝在火災(zāi)監(jiān)控現(xiàn)場，采集現(xiàn)場的視頻圖像，通過視頻專用電纜傳輸?shù)綀D像型火災(zāi)探測系統(tǒng)主機(jī)上，由主機(jī)上的管理軟件對(duì)現(xiàn)場視頻圖像進(jìn)行分析、識(shí)別，如果圖像中某一區(qū)域的灰度變化、閃爍頻率、顏色和運(yùn)動(dòng)模式等參數(shù)符合火焰或煙霧的特有特征，則管理軟件做出火警判別，并發(fā)出火警報(bào)警信號(hào)。

2.3.3技術(shù)性能分析

（1）圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)特點(diǎn)。

1）技術(shù)領(lǐng)先：面型探測、三維圖像處理；視覺圖像和智能分析控制一體化。

2）高效抑制虛警，準(zhǔn)確區(qū)分真實(shí)火焰和各種干擾源，如：各種燈光、太陽輻射、電弧焊、耀斑輻射、黑體輻射、熱CO2氣體排放等。

3）超強(qiáng)的探測能力。探測距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)探測距離100米，特別適合室外、隧道、室內(nèi)高大空間使用；探測靈敏度高出國標(biāo)0.5倍以上；響應(yīng)速度在6-20秒內(nèi)可調(diào)；火焰探測和煙霧探測一體化。

4）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 低溫加熱功能；IP68密封等級(jí)（最高等級(jí)）； 氣體和粉塵雙重最高等級(jí)防爆。

5）豐富的報(bào)警輸出方式 提供模擬視頻、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻、開關(guān)量三種報(bào)警輸出方式，方便接入各類報(bào)警體系；可視化大大提高了值班人員的人身安全和工作效率。

（2）圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)適用范圍。

適用于商場、倉庫、地鐵、隧道、體育場館、煉油廠等大型空曠場合。特別針對(duì)室外、隧道和室內(nèi)高大空間，以及其他特殊空間特殊需求而開發(fā)的火災(zāi)探測器，還特別適用于需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測的重要場所，對(duì)于城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場，由于庫內(nèi)柱網(wǎng)密集，圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)容易被遮擋，造成報(bào)警盲區(qū)，是需要重點(diǎn)克服的問題。

（3）應(yīng)用情況。

目前圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)屬于新一代的火災(zāi)探測器，雖然其技術(shù)性能比傳統(tǒng)的點(diǎn)型火災(zāi)探測器以及線型光束感煙火災(zāi)探測器優(yōu)越很多，但是由于場段庫內(nèi)立柱密集，存在探測盲區(qū)，且其價(jià)格較傳統(tǒng)探測器相比較高，故在城市軌道交通場段庫內(nèi)的應(yīng)用較少。

3.結(jié)語

本文在根據(jù)城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)，提出線型光束感煙火災(zāi)探測器（傳統(tǒng)線性光束感煙火災(zāi)探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災(zāi)探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災(zāi)探測器、圖像型火焰探測器三種探測器設(shè)置方案，并對(duì)三種方案的技術(shù)性能進(jìn)行了剖析，為城市軌道交通段場庫內(nèi)的火災(zāi)探測提供了參考。

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