大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)研究

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山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司 山西 太原 030032

當(dāng)前，傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)存在著設(shè)計不當(dāng)、基礎(chǔ)參數(shù)選擇不精確、配套設(shè)施不完善、與消防聯(lián)動控制之間的邏輯關(guān)系不清等問題。當(dāng)明確火災(zāi)發(fā)生位置后，還存在無法第一時間判斷出火災(zāi)的嚴(yán)重程度、影響范圍等問題，進(jìn)而無法制定出合理的救援方案。因此，火災(zāi)報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)不僅要努力爭取寶貴的救援時間，同時還應(yīng)當(dāng)為下一步行動提供良好條件，從而有效避免更嚴(yán)重的事故發(fā)生。對此，本文開展針對大型建筑的火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)研究。

1 大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 消防貯水池設(shè)置

消防貯水池與各個消防給水裝置，例如加壓水泵、閉式自動噴水裝置、室內(nèi)消火栓、微型自動掃描滅火裝置的三套穩(wěn)壓裝置等集中安設(shè)在大型建筑的專用消防水池及水泵房內(nèi)[1-3]?？蓪⑾蕾A水池分設(shè)為三格，并保證其總有效容積大于1 500 m3。各個消防給水裝置中的加壓泵以3臺為一組，其中2臺作為備用加壓泵。每個裝置的3臺加壓泵分別從3個水池內(nèi)吸水，為貯水與供水提供充足的水量條件。2座消防專用水箱安裝在大型建筑屋頂?shù)乃溟g當(dāng)中，并保證每座有效容積在47.5 m3以上，其中用于消防貯水的有效容積應(yīng)大于35 m3，冷卻塔補(bǔ)水應(yīng)大于12.5 m3。

1.2 室內(nèi)外消火栓設(shè)置

室外消火栓采用低壓制消火栓類型，管網(wǎng)沿大型建筑周邊環(huán)狀布置，通過從大型建筑周邊道路下的給水管引入2條DN200 mm供水管直接供水。由于大型建筑發(fā)生火災(zāi)時的撲救用水量較大，因此，僅僅依靠供水管提供水資源是十分有限的。當(dāng)給水管網(wǎng)供水量不足時，還需要通過室外消防供水泵自水池抽水提供并補(bǔ)充消防用水量。在大型建筑的6.40 m平臺及±0 m地面上均設(shè)置室外地下式消火栓，每個消火栓設(shè)DN65 mm和DN100 mm型號栓口各1個，6.40 m平臺消火栓連接管道非埋地部分為干式[4]。室外消火栓距路邊不大于2 m，距建筑物外墻不小于5 m。

室內(nèi)消火栓采用臨時高壓制類型消火栓，豎向不分區(qū)，管網(wǎng)立體成環(huán)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置，消火栓栓口處的出水壓力大于0.4 MPa時，采用減壓措施，并將栓口處的出水壓力設(shè)置為0.25～0.35 MPa。除不宜用水撲救的部位外，按防火分區(qū)設(shè)置消火栓，保證每一點(diǎn)均有兩股密集射流不小于 14.5 m的水柱同時到達(dá)，消火栓之間的距離應(yīng)保證不大于30 m。消火栓均設(shè)于組合式消防柜內(nèi)，消防柜寬、高尺寸為700 mm×1 800 mm，根據(jù)柜體設(shè)置位置及防火要求，柜體厚度可選擇280、240、200 mm和160 mm等規(guī)格[5]。當(dāng)消防柜設(shè)于管道井墻體時，其后壁構(gòu)造為2層鋼板內(nèi)夾防火材料，以保證墻體耐火時間要求。大型建筑±0 m層組合式消防柜采用白色鋼板箱，其他層根據(jù)裝飾要求確定組合式消防柜（鋼板）外涂顏色，但所有組合式消防柜必須有明顯的標(biāo)志。室內(nèi)消火栓安裝完成后，取屋頂層試驗(yàn)消火栓和首層2處消火栓做試射試驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計要求為合格。檢驗(yàn)方法為實(shí)地試射檢查，水槍充實(shí)水柱不小于13 m。

1.3 閉式自動噴水裝置設(shè)置

閉式自動噴水裝置包括濕式閉式自動噴水裝置和干式閉式自動噴水裝置2種，除不宜用水撲救和凈空高度大于12～18 m位置，以及已設(shè)置其他自動滅火裝置部位外，大型建筑的室外汽車庫和空調(diào)機(jī)房設(shè)干式自動噴水裝置，其余部位設(shè)濕式自動噴水裝置[6]。噴頭的設(shè)置應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：

1）同一根配水支管上直立型、下垂型噴頭間距及相鄰配水支管的間距應(yīng)當(dāng)滿足表1所示的參數(shù)要求，且不宜小于 2.4 m。

表1 噴頭布置參數(shù)要求

2）閉式自動噴水裝置的噴頭距離燈具和風(fēng)口之間距離不應(yīng)小于0.4 m。

3）噴頭上方濺水盤與大型建筑底面的距離應(yīng)當(dāng)超過75 mm，且不大于150 mm。

4）當(dāng)大型建筑中的梁、通風(fēng)管道、成排布置的管道結(jié)構(gòu)，以及橋架等障礙物的寬度大于1.2 m時，在其下方還應(yīng)當(dāng)增設(shè)適量噴頭裝置，并在其上方縫隙處安裝集熱板。

自動噴水裝置采用臨時高壓制噴水型號，報警閥前水源側(cè)管網(wǎng)布置為網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，報警閥后側(cè)管網(wǎng)為枝狀結(jié)構(gòu)。每套報警閥控制噴頭數(shù)：濕式不超過800個，干式不超過500個。自動噴水裝置的每個防火分區(qū)或每層的配水管上設(shè)水流指示器，報警閥和水流指示器前均設(shè)控制閥并為信號閥[7]。報警閥、水流指示器動作時均向消防中心發(fā)出聲光信號。供水動壓＞0.4 MPa配水管上的水流指示器前加減壓孔板。末端試水裝置試水接頭出水口流量系數(shù)等同于同樓層或防火分區(qū)內(nèi)的最小流量系數(shù)噴頭。流量系數(shù)K＝80噴頭，噴頭接管直徑DN15 mm，短立管直徑為DN25 mm。流量系數(shù)K＝115噴頭，噴頭接管直徑DN20 mm，短立管直徑為DN32 mm。閉式自動噴水裝置共設(shè)11套濕式報警閥，1套干式報警閥和4套水泵接合器。閉式自動噴水系統(tǒng)設(shè)加壓水泵3臺，兩用一備，設(shè)隔膜式氣壓罐穩(wěn)壓裝置1套。

2 大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 聯(lián)動控制動作設(shè)計

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生，系統(tǒng)中的任何一個具備報警功能的裝置開始啟動時，相應(yīng)防火分區(qū)的警鈴響起，相關(guān)聯(lián)動控制同時進(jìn)入到工作狀態(tài)當(dāng)中，并通過設(shè)置的反饋信號傳輸?shù)较揽刂浦行模@示火災(zāi)自動報警人機(jī)交互界面。聯(lián)動控制動作具體流程如圖1所示。

消防控制中心內(nèi)通過對各個消防水泵的狀態(tài)檢測，顯示各個水泵的工作狀態(tài)，控制電磁閥動作并接受相應(yīng)的反饋信號[8]。當(dāng)探測器等報警接收器發(fā)出相應(yīng)信號時，系統(tǒng)自動根據(jù)各個探測器的數(shù)據(jù)判斷是否為火災(zāi)報警，根據(jù)數(shù)據(jù)異常情況，確定準(zhǔn)確的火災(zāi)區(qū)域，開啟氣體滅火系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、消防廣播、防火卷簾、門禁系統(tǒng)等控制功能，并做出相應(yīng)動作，包括啟動氣體滅火、啟動噴水裝置、啟動正壓送風(fēng)機(jī)、關(guān)閉其他風(fēng)機(jī)、切斷非應(yīng)急電源、切換應(yīng)急廣播指導(dǎo)逃生、降火災(zāi)區(qū)域卷簾、讓所有逃生通道的門禁失效等[9]。最后當(dāng)判斷災(zāi)情結(jié)束后，由管理人員對系統(tǒng)的集中報警控制器進(jìn)行手動復(fù)位。

2.2 人機(jī)交互界面設(shè)計

本文系統(tǒng)主要選用型號為FS4000的消防控制中心圖形顯示軟件來展現(xiàn)人機(jī)交互界面，該軟件主要包括計算機(jī)及相關(guān)的配套接口模塊等。對FS4000控制軟件設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限管理，將火災(zāi)監(jiān)控操作權(quán)限劃分為3個等級，分別為值班人員、管理人員和系統(tǒng)管理人員。本文系統(tǒng)操作權(quán)限及權(quán)限級別如表2所示。

圖1 聯(lián)動控制動作具體流程示意

表2中包括操作權(quán)限共5項，其中“×”表示為該等級沒有權(quán)限；“√”表示為該等級有權(quán)限。本文系統(tǒng)中的大部分操作均需要一定權(quán)限要求，通常情況下，只有打開大型建筑平面圖、查找相關(guān)設(shè)備等操作不需要權(quán)限[10]。若想執(zhí)行相應(yīng)的權(quán)限操作，則需要具備對應(yīng)的權(quán)限，進(jìn)入系統(tǒng)的方式為選擇系統(tǒng)菜單中的操作人員進(jìn)入指令，再通過輸入對應(yīng)的登錄賬號和密碼確定即可。

表2 本文系統(tǒng)操作權(quán)限及權(quán)限級別

3 試驗(yàn)論證分析

為驗(yàn)證本文設(shè)計的大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)具有更高的實(shí)用性，從而滿足對大型建筑火災(zāi)救援的需要，將本文系統(tǒng)與傳統(tǒng)消防系統(tǒng)進(jìn)行仿真對比試驗(yàn)。首先利用仿真試驗(yàn)軟件，構(gòu)建2座高度、占地面積等參數(shù)完全相同的大型建筑設(shè)施，并分別在對應(yīng)的A、B、C、D、E等5個位置，添加固體物質(zhì)火災(zāi)、可熔化固體物質(zhì)火災(zāi)、氣體火災(zāi)、金屬火災(zāi)、帶電火災(zāi)等5種不同類型火災(zāi)的相關(guān)參數(shù)，模擬實(shí)際大型建筑物的火災(zāi)事故，再分別利用本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)對2座大型建筑的火災(zāi)進(jìn)行滅火動作。設(shè)置本文系統(tǒng)為試驗(yàn)組，傳統(tǒng)系統(tǒng)為對照組。比較試驗(yàn)組與對照組發(fā)現(xiàn)滅火及完成滅火后的用時，并繪制成如圖2所示的試驗(yàn)結(jié)果。

圖2 試驗(yàn)結(jié)果對比

由圖2中的2條數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)組發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警的用時在0.40～0.70 s范圍內(nèi)，而對照組發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警的用時在1.00～2.40 s范圍內(nèi)，因此試驗(yàn)組發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警用時明顯小于對照組。同時，本文仿真試驗(yàn)選擇了5種不同類型的火災(zāi)，通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對照組在對D位置的金屬火災(zāi)類型較為敏感，而對其他4種類型火災(zāi)反應(yīng)速度較慢，而對照組對不同火災(zāi)類型的反應(yīng)速度相差不大。因此通過試驗(yàn)證明，本文提出的大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)可以有效縮短發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的報警用時，進(jìn)一步為火災(zāi)救援提供條件。

4 結(jié)語

本文從硬件與軟件2個方面出發(fā)，開展了大型建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)研究，并采用設(shè)計對比試驗(yàn)的方式驗(yàn)證了本文設(shè)計系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具備一定的作用。在后期的發(fā)展中應(yīng)加大該系統(tǒng)在大型建筑火災(zāi)防治中的應(yīng)用，建設(shè)全面化火災(zāi)預(yù)警數(shù)據(jù)庫，存儲在火災(zāi)工程中的多種外界影響數(shù)據(jù)。

本文屬于探索性技術(shù)研究，系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中會受到科學(xué)技術(shù)、消防設(shè)備制造技術(shù)等諸多因素的影響，只有緊隨時代的腳步，在不斷的實(shí)踐中完善系統(tǒng)的功能，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。