智能建筑火災自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)設計及應用效果

孫海濤

摘要：高層建筑火災通常被看成是毀滅性的事故之一，嚴重威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，如何加強高層建筑的火災事故的預防與控制，成為目前消防工作思考的重點問題。本文結合火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理，提出了一套火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)該系統(tǒng)，結合火災報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)的組成，對系統(tǒng)各個子系統(tǒng)進行了詳細設計。最后，將該系統(tǒng)應用到某建筑高層中，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效率，具有一定的參考和推廣價值。

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.

關鍵詞：火災報警；消防聯(lián)動；探測器；系統(tǒng)設計；應用效果

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

中圖分類號：TP302.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0088-03

0 引言

隨著我國高層建筑火災事故頻發(fā)，給人們群眾的生命和財產(chǎn)帶來嚴重的威脅，特別是高層建筑火災事故的傷害性更大。而火災事故頻發(fā)，也給社會帶來了不安定的因素，也給社會產(chǎn)生了很多不良的影響。如不加強對火災的控制，將會造成巨大的經(jīng)濟損失和矛盾。因此，針對人們對消防安全的需求，如何加強對建筑火災的預防和有效控制成為思考的關鍵。傳統(tǒng)的消防報警系統(tǒng)存在嚴重的局限性，如只能檢測到探測到火情的信息，卻不能及時對火情進行排除，從而為建筑物內的人員創(chuàng)造可逃生的條件。對此，加快對傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的技術升級，并通過火災報警和消防聯(lián)動的方式可有效的提升消防系統(tǒng)的效果，保障人們的生命和財產(chǎn)。

而隨著現(xiàn)代電子技術、信息技術的不斷進步，傳感器、單片機等成為目前自動控制的主流。如通過傳感器對高層建筑內火災數(shù)據(jù)的采集，可實時的將數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心。然后通過后臺控制中心對數(shù)據(jù)的分析和處理，對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進行及時分析，并根據(jù)得到的消防報警信息啟動相關的消防措施，以此及時、有效的對火情進行控制。而這些消防措施包括自動噴水系統(tǒng)、緊急疏散系統(tǒng)、放火卷簾門系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等。由此通過這些聯(lián)動設備或系統(tǒng)，達到對火情控制的目的，并降低煙霧給居民帶來的傷害。因此，本文結合現(xiàn)代智能技術，提出一款消防報警與消防設備聯(lián)動系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的實現(xiàn)進行詳細設計。

1 系統(tǒng)工作原理

消防報警和消防聯(lián)動系統(tǒng)的設計主要目的是對高層建筑防火情況進行監(jiān)控，從而對可能出現(xiàn)的火情進行實時掌握。在實際的工程中，由于高層建筑用途不同，消防報警和消防聯(lián)動中設備種類、數(shù)量不同。但是總結起來，其工作的原理都相同，可以通過圖1表示。

通過圖1可以看出，高層建筑發(fā)生火情，從而觸發(fā)探測器或現(xiàn)場人工進行報警，然后經(jīng)過火災報警控制器對火情的真實情況進判斷，最后觸發(fā)消防聯(lián)動控制系統(tǒng)，對火情進行處理，包括噴水系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、語音廣播系統(tǒng)等。

1.1 探測器工作原理

探測器作為智能消防系統(tǒng)建設的一個重要環(huán)節(jié)，其主要的作用是探測建筑物內的火情，被看成是整個建筑的“感覺器官”。對探測器來講，通常包括溫度傳感器、煙氣傳感器等組成。一旦在建筑物內產(chǎn)生火焰、熱量和煙霧等，在達到一定的濃度后，探測器都可以探測到變化，進而引起電路電流和電壓的變化，最后將這些變化參數(shù)轉換為可傳輸?shù)碾娦盘?，并迅速發(fā)送報警信號給報警控制器。

1.2 火災報警控制器工作原理

火災報警控制器是火災報警系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)的作用是為火災探測器提供高穩(wěn)定的工作電源，并對火災探測器的傳輸進行監(jiān)控。而一旦系統(tǒng)發(fā)生火災，火災報警控制器會直接發(fā)出相關的指令，啟動相關的消防設備。同時將火災地點和火情傳輸給大樓控制中心和消防部門，讓相關的部門及時對火情采取措施。

1.3 消防聯(lián)動控制原理

該部分的工作原理主要包括噴水系統(tǒng)、消防緊急廣播系統(tǒng)等。當報警控制器發(fā)出指令，會自動觸發(fā)聯(lián)動控制系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)。如當發(fā)生火災險情的時候，會自動進行廣播，從而通過建筑內人員及時進行撤離。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 火災探測系統(tǒng)設計

探測系統(tǒng)的設計以AT89C55單片機作為核心。AT 89C55單片機中包含20kbyte大小的可反復擦寫的Flash存儲器，從而不需要對存儲器進行擴展，即可把持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，AT 89C55單片機的供電電壓范圍寬，在4.0～6.0V的范圍，從而在一定程度上減少電壓波動給系統(tǒng)運行帶來的影響，保障系統(tǒng)采集和控制。探測器的類型主要包括溫度、煙霧、CO濃度、CO2濃度等。通過探測器對上述數(shù)據(jù)的采集后，通過A/D數(shù)模轉換將信號傳遞給處理器。具體結構設計如圖2所示。

2.2 主控中心報警與控制模塊設計

根據(jù)上述的控制原理，將該模塊的結構設計為如圖3所示。

在該模塊，圖2中的單片機1將分析處理得到的信號通過無線網(wǎng)絡傳輸給主控報警與控制模塊中的單片機2，然后單片機2對得到的信號進行如下處理：當高層建筑內發(fā)生火災時，聲光報警裝置會首先啟動，然后液晶顯示界面會顯示火災發(fā)生的時間、地點、火災進度等。同時遠程報警裝置會及時將火災情況發(fā)送給消防部門，從而方便消防部門及時了解火情、救災進度；當沒有發(fā)生火災時，此時會關閉聲光報警裝置，同時液晶顯示器會顯示目前采集到的建筑物內的各種信息。

2.3 消防聯(lián)動控制設計

在模塊中，單片機2將處理的信號傳遞給單片機3，單片機3根據(jù)得到的信號進行分析處理，然后出發(fā)不同的消防防火設備。具體結構如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 系統(tǒng)整體流程設計

根據(jù)系統(tǒng)工作原理和具體的硬件組成部分，將該系統(tǒng)的整體運行流程設計為如圖5所示。

3.2 Web服務器的設計

后臺服務器是系統(tǒng)運行的基礎。本文關于服務器的選擇主要包括Apache、Goahead等。而無論選擇何種服務器，都必須確保支持TCP/IP協(xié)議，由此可以保證用戶通過瀏覽器或軟件客戶端即可訪問系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對整個高層建筑的實時監(jiān)控。本文對監(jiān)控界面的設計主要采用C/S模式，主要目的是保障通信響應時間和系統(tǒng)安全性。

4 系統(tǒng)應用

為驗證上述設計方案的價值，將上述的設計方案應用到具體的工程案例中，并取得良好的社會效益。

4.1 工程概況

項目為一中高層辦公大樓，總高度29.6m，標準層面積592m2，地下層面積537592m2，地下層標準層高2.2m，辦公層標準層高為3.3m，首層層高3.6m。在地下層中，設有消防電梯、泵房、配電室、空調機房、監(jiān)控中心等。根據(jù)消防規(guī)范要求，本建筑項目屬二類建筑，耐火等級設定為二級。

4.2 探測器布置

探測器的布置主要根據(jù)辦公樓的具體設計方案進行布置，如陰燃階段會產(chǎn)生大量的煙和熱，則在該階段主要布置感煙探測器；在迅速燃燒的階段會產(chǎn)生大量的熱量，由此布置感溫探測器；在電纜夾層、豎井中則根據(jù)電纜的特性，主要敷設線性感溫光纜；防火區(qū)內的任何位置到手動報警裝置距離不能超過30m的范圍。同時，考慮到感煙、感溫探測器的數(shù)量問題，根據(jù)探測器的保護半徑和面積來確定，具體見如表1。

由此，根據(jù)上述的保護半徑和面積確定探測器的安裝距離。而該建筑物內一個探測區(qū)域內的探測器安裝數(shù)量計算則根據(jù)以下公式：

N？叟■（1）

其中，N表示安裝數(shù)量，K為安全修正系數(shù)；A表示保護面積；S探測區(qū)域面積。根據(jù)上述標準層的面積數(shù)據(jù)，由于層高小于6米，那么可以估算出一層的感煙探測器在20個左右。具體數(shù)據(jù)還需要結合通道、房間等情況。

4.3 應用社會效益

該系統(tǒng)投入使用后，不僅提高了該建筑消防管理的自動化水平，同時也有利于消防部門及時對建筑內的消防情況的監(jiān)控，為及時處理火情奠定了扎實的基礎。從降低成本方面看，火災自動報警及滅火系統(tǒng)聯(lián)動工程成本為1157萬元，與傳統(tǒng)的消防設計方案還節(jié)約107萬元，同時在人工成本管理方面，每年節(jié)約人工成本34萬余元，由此表現(xiàn)出良好的社會效益。

5 結語

總之，單片機技術、信息技術等的大量普及和應用，大大提高了消防工作的自動化程度，提高了消防工作的日常工作效率。本文則借助現(xiàn)代信息技術對消防報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)進行了設計，并將該系統(tǒng)應用到實際的工作環(huán)境中，取得良好的社會和經(jīng)濟效益，驗證了該系統(tǒng)的作用和價值，值的在消防部門推廣應用，也為消防工作提供了新的參考。

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