火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)在樓宇建筑中的應(yīng)用分析

徐登峰

【摘要】現(xiàn)階段，我國已經(jīng)迎來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的黃金時(shí)期，加之不斷深入的城鎮(zhèn)化進(jìn)程，相比以往城鎮(zhèn)人數(shù)激增，隨之帶動我國建筑行業(yè)的進(jìn)步，同時(shí)出現(xiàn)越來越多的智能樓宇建筑。進(jìn)入新的歷史發(fā)展時(shí)期，中國的GDP在持續(xù)攀升，伴隨不斷增長的社會財(cái)富總量，高樓大廈就像雨后春筍一樣，而當(dāng)中的智能樓宇建筑正逐漸成為建筑行業(yè)的主流發(fā)展方向?；趶V泛普及與積極發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，和人類生活相關(guān)的一系列基本設(shè)施也在朝著智能化方向發(fā)展，而最具代表性的就是火災(zāi)自動化報(bào)警系統(tǒng)，將此系統(tǒng)應(yīng)用到樓宇建筑中可以提升檢測火災(zāi)發(fā)生的效率、具有更高的可靠度及靈敏度。同樣伴隨著發(fā)展進(jìn)步的信息化網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)，采集火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)的方法也出現(xiàn)一定變化，例如常見的現(xiàn)場總線技術(shù)，便在很大程度上促進(jìn)報(bào)警系統(tǒng)多樣化性能的提高。應(yīng)正確認(rèn)識到網(wǎng)絡(luò)發(fā)展更有利于共享數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上也會實(shí)現(xiàn)智能化、自動化管理火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，僅需中心與其他部門聯(lián)動便能進(jìn)行高度統(tǒng)一的管理調(diào)度。與此同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展以及樓宇建筑的建設(shè)，火災(zāi)自動化報(bào)警系統(tǒng)已成為不可逆轉(zhuǎn)的主流趨勢。并且實(shí)現(xiàn)自動化會掀起火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的再一次發(fā)展熱潮，當(dāng)前很多研究人員針對此系統(tǒng)的報(bào)警、探測及處理等其他功能展開深入地分析研究，有關(guān)成果也得到一定的普及與運(yùn)用，對此，本文將立足火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，簡要分析其在樓宇建筑的相關(guān)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能;樓宇建筑;火災(zāi)自動報(bào)警;

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

緒論

在20世紀(jì)末，國內(nèi)的消防事業(yè)獲得快速發(fā)展，不管是生產(chǎn)還是研究系統(tǒng)產(chǎn)品，無論是工程設(shè)計(jì)還是標(biāo)準(zhǔn)化等方面均獲得較大進(jìn)展，當(dāng)中的自動化與數(shù)字化占比不斷提高，能夠?qū)崿F(xiàn)初步的設(shè)計(jì)、調(diào)試、安裝以及管理的自動化[1]。針對當(dāng)前科技發(fā)展的重要機(jī)遇以及市場所面對的競爭挑戰(zhàn)，有必要乘此東風(fēng)積極發(fā)展火災(zāi)報(bào)警技術(shù)。以往的火災(zāi)報(bào)警相比現(xiàn)代化火災(zāi)自動報(bào)警系，最明顯的差別在于探測器整體性能，此系統(tǒng)可以在一定程度上行提高處理火災(zāi)信息數(shù)據(jù)能力以及原本的自動化水平，在降低誤報(bào)機(jī)率的同時(shí)提高其可靠性。

一、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)基本概述

1.原理結(jié)構(gòu)

通常情況下，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體如圖1所示。基于圖片分析：如果探測設(shè)備監(jiān)控的區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)，設(shè)備收集的所有火災(zāi)信號，比如煙霧、高溫以及火焰等，均會轉(zhuǎn)換成為一種電子信號，而且要及時(shí)比對沒有出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)模型，若是進(jìn)入到異常狀態(tài)，系統(tǒng)會自動發(fā)起警報(bào)。與此同時(shí)，還能夠借助火災(zāi)報(bào)警設(shè)備當(dāng)中的聲光裝置實(shí)現(xiàn)災(zāi)情預(yù)警。至于系統(tǒng)中的報(bào)警自動化控制設(shè)備會利用其自身的警報(bào)裝置，及時(shí)提醒有關(guān)工作人員處理火災(zāi)或者是遠(yuǎn)離現(xiàn)場;系統(tǒng)中的控制設(shè)備能夠?qū)⑴艧?、斷電器以及?yīng)急照明等有關(guān)裝置啟動，這樣可以避免火勢進(jìn)一步蔓延或是擴(kuò)大。若是消防員能夠?qū)⒒馂?zāi)制止且及時(shí)消滅，此時(shí)該系統(tǒng)會自動恢復(fù)全部的部件而且對其展開監(jiān)控。

2.基本性能

基于不斷發(fā)展的建筑施工技術(shù)，我們能在城市中見到很多智能以及高層建筑。同樣樓宇建筑的出現(xiàn)也會促進(jìn)此系統(tǒng)的發(fā)展。一般情況下，對于監(jiān)控系統(tǒng)組成依據(jù)是發(fā)生火災(zāi)的主要因素、滅火和防火的特征。至于火災(zāi)報(bào)警所具備的裝置和功能如下：

①總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及智能化探測火災(zāi)方法。

②通過氣味與溫度等相關(guān)傳感設(shè)備、探測設(shè)備對于災(zāi)情數(shù)據(jù)加以采集并傳輸至控制端[2]。

③需確保系統(tǒng)可以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行工作，有關(guān)防火設(shè)備具備較強(qiáng)的聯(lián)動控制能力，而且操作便捷。

④報(bào)警設(shè)備高靈敏性，能自動化將閾值歸正。

⑤性能優(yōu)良的辨別火災(zāi)基本模型，如果發(fā)生火災(zāi)可以進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，大大降低錯(cuò)誤率。

⑥具備和電源、報(bào)警、消防以及監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，針對有關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)及時(shí)保護(hù)。

⑦擁有直觀簡潔的操作界面，且系統(tǒng)相關(guān)操作步驟更加簡單。

二、火災(zāi)自動報(bào)警分類

1.集中報(bào)警

關(guān)于報(bào)警控制設(shè)備需要安設(shè)在消防值班室，如果不能將集中報(bào)警在消防控制室設(shè)置，那么其輸出信號必須引到這里，主要是為實(shí)現(xiàn)針對建筑物所有火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集約管理及統(tǒng)一監(jiān)控。

2.控制中心報(bào)警

通常放置于消防控制室，聯(lián)動控制和其他消防設(shè)備，能夠進(jìn)行分散控制或者是集中遙控。相關(guān)反饋消防設(shè)備的信號，應(yīng)該集中呈現(xiàn)在控制室內(nèi)部的監(jiān)視屏幕上，這樣有助于針對防火設(shè)施的有效管理及全面控制。通常探測區(qū)域的數(shù)量能夠達(dá)到數(shù)百乃至于上千。

3.區(qū)域報(bào)警

如果運(yùn)用區(qū)域報(bào)警，需要保證其他區(qū)域的控制設(shè)備在3臺以內(nèi)，由于沒有對此控制器設(shè)置，若是有過多的火災(zāi)報(bào)警區(qū)并且相對分散，則不方便實(shí)現(xiàn)集中管理以及監(jiān)控。

三、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

1.消防聯(lián)動控制

其輸出單元可以針對消防設(shè)備發(fā)出相關(guān)控制信號，屬于明確火災(zāi)之后的直接處理單元，針對避免火災(zāi)擴(kuò)散與方便人員疏散的一系列舉措，例如防火門、防火水幕、疏散照明等實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制。這一系統(tǒng)職能與其能否實(shí)現(xiàn)高效工作十分重要，同時(shí)也對消防滅火起到直接影響。在通常情況下，此系統(tǒng)采取多線和總線的聯(lián)動系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，從而形成一個(gè)聯(lián)動控制系統(tǒng)。在明確火災(zāi)之后，對現(xiàn)場及時(shí)發(fā)出報(bào)警廣播以及聲光信號;而且依據(jù)水流提示設(shè)備、消火栓按鈕實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)將噴淋泵、排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備啟動，同時(shí)將防火閥與排煙口打開，由此達(dá)到迫降電梯的目的而且讓消防電梯隨時(shí)進(jìn)入待命狀態(tài)。將不屬于消防負(fù)荷的電源切斷，和疏散照明、應(yīng)急照明相連接。

2.火災(zāi)識別技術(shù)

相比以往的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，以圖像識別技術(shù)為基礎(chǔ)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)會更具先進(jìn)性。其主要借助圖像算法識別火災(zāi)圖像，在此基礎(chǔ)上和光電處理技術(shù)相結(jié)合，以此清楚判斷且及時(shí)預(yù)警火情火災(zāi)。下圖為該系統(tǒng)的基本原理示意圖，這一系統(tǒng)借助監(jiān)測攝像設(shè)備拍攝現(xiàn)場環(huán)境，在提取的同時(shí)分析相關(guān)視頻信號，然后轉(zhuǎn)換成為圖像數(shù)字化信息，在此基礎(chǔ)上存儲到計(jì)算機(jī)。通過中央處理設(shè)備調(diào)用和火災(zāi)有關(guān)的圖像識別算法，處理拍攝獲得的圖像信息，針對圖像加以濾作和分割操作，將圖像有關(guān)特征值提出出來、判斷及分析特征向量，將火災(zāi)實(shí)際情況及時(shí)上報(bào)，而且依據(jù)火災(zāi)級別發(fā)出預(yù)警以及報(bào)警。

依據(jù)圖片中的系統(tǒng)分析，應(yīng)該針對例如火焰的邊緣與面積、紅外輻射等相關(guān)因素展開識別分析，從而將火焰圖像有關(guān)特征數(shù)據(jù)提取出來。這種火災(zāi)報(bào)警識別系統(tǒng)的重中之重就是識別處理數(shù)字圖像的，且也是該系統(tǒng)是否可以精準(zhǔn)播預(yù)警和報(bào)警消息。在進(jìn)行火災(zāi)識別時(shí)，需要遵循以下方法：

①針對攝像設(shè)備拍攝到的圖像加以預(yù)處理，其主要內(nèi)容有圖像的灰度化、濾波以及圖像的分割、增強(qiáng)等操作[3]。

②依托相關(guān)算法識別、分析圖像當(dāng)中的物體。

③分割火災(zāi)圖像進(jìn)，通過背景差分原理，把火災(zāi)圖像當(dāng)中的目標(biāo)火焰抽離出環(huán)境背景。

④在提取完圖像后將圖像調(diào)出，主要通過合適的算法程序分析與判斷目標(biāo)圖像。以相關(guān)算法識別判斷此目標(biāo)屬于火災(zāi)早期情形，或者是一系列其他影響因素，在此基礎(chǔ)上確保處理決定的正確性。需要注意，煙霧屬于火災(zāi)現(xiàn)象相對重要且十分常見的一個(gè)方面，具備明顯的流動性。這也為今后的研究工作提供方向，在早期對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行探測時(shí)，識別煙霧的火災(zāi)相比以圖像識別技術(shù)為基礎(chǔ)的火災(zāi)識別報(bào)警，會具有更高的靈敏度，因此，其也是限制系統(tǒng)發(fā)展的一大技術(shù)難題。在火災(zāi)現(xiàn)場中將各類信息數(shù)據(jù)的采集技術(shù)加以網(wǎng)絡(luò)化、集成化，并將其運(yùn)用在火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，這也是自動化建筑消防的主流發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同的數(shù)據(jù)信息互相交換，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控以及服務(wù)通信的綜合能力。

3.消防廣播和通信

針對專用的消防通信系統(tǒng)，基于廣義角度分析主要分為：建筑內(nèi)具備的通信系統(tǒng);依據(jù)城市系統(tǒng)聯(lián)合城市消防中心，這樣能夠及時(shí)向中心發(fā)出報(bào)警，這樣對方會進(jìn)行和城市供水、供電等部門的協(xié)調(diào)工作，由此一來滅火部隊(duì)能夠及時(shí)到位，另外也能為火災(zāi)撲滅打下堅(jiān)實(shí)的環(huán)境基礎(chǔ)。至于火災(zāi)廣播和滅火控制、誘導(dǎo)疏散誘導(dǎo)維持著密切關(guān)系，現(xiàn)階段火災(zāi)廣播的常見方式如下：首先是獨(dú)立設(shè)置的廣播系統(tǒng);其次是由建筑物具備的廣播系統(tǒng)進(jìn)行兼任。

四、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)注意事項(xiàng)

本人在2012年11月-2014年，參與了11月豐臺區(qū)郭公莊車輛段項(xiàng)目四期F2公建混合住宅項(xiàng)目。工程總建筑面積76238.1㎡，地下為連體車庫，地上為住宅樓。1#住宅樓地下4層，地上15層;2#、3#、4#住宅樓地下3層，地上19層。本人主要負(fù)責(zé)協(xié)助項(xiàng)目經(jīng)理做好工程開工的準(zhǔn)備工作，初步審定圖紙、施工方案。在草橋村回遷安置房及公共服務(wù)設(shè)施項(xiàng)目（二期），本人負(fù)責(zé)幫助項(xiàng)目部技術(shù)人員解決工程當(dāng)中的技術(shù)問題，對一般技術(shù)問題做出處理方案，在涉及到火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)建方法方面，總結(jié)整理出以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

1.設(shè)置探測器

如實(shí)封閉或者是敞開的樓梯間需要對探測區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)規(guī)劃，探測設(shè)備每間隔2至3層安置一個(gè)。針對電纜豎井而言，需要對探測區(qū)域單獨(dú)劃分而且要設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)探設(shè)備。這主要是為避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)火勢順著電纜繼續(xù)燃燒。能夠在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中，在建筑以及電線的選型方面提出十分具體詳細(xì)的規(guī)定，可是考慮到具體施行的現(xiàn)狀和難度，將火災(zāi)探測設(shè)備安裝在電纜豎井尤為必要，而且依據(jù)豎井具體的防火要求，間隔2至3層或者是每1層設(shè)置探測設(shè)備1個(gè)[4]。至于前室以及需要單獨(dú)進(jìn)行探測區(qū)域的規(guī)劃，尤其是豎井和前室、走道和樓梯間是相通的，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣極容易流過或者是聚集，屬于消防工作開展及人員疏散的一個(gè)必經(jīng)之地，因此需要設(shè)置火災(zāi)探測設(shè)備。針對常規(guī)的電梯前室即使不屬于疏散的一個(gè)必經(jīng)之地，可若是前室連同電梯豎井，依然在火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣很容易流過或者是聚集，需要對探測區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)規(guī)劃并對火災(zāi)探測設(shè)備進(jìn)行安置。除以上區(qū)域外，電梯機(jī)房也應(yīng)該裝設(shè)，具體原因如下：電梯屬于樓宇建筑關(guān)鍵的垂直交通設(shè)施;如果在電梯機(jī)房出現(xiàn)火災(zāi)具有較大危險(xiǎn)性;豎井必須具備開孔，例如通風(fēng)孔等其他開孔;當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，往往豎井會變成火勢進(jìn)一步蔓延的主要通道，對機(jī)房設(shè)施造成嚴(yán)重威脅?；诖?，將火災(zāi)探測設(shè)備安置于電梯機(jī)房十分必要。

2.設(shè)備選用

（1）自動報(bào)警控制設(shè)備

依據(jù)性質(zhì)與作用針對該設(shè)備進(jìn)行劃分按，能夠劃分成區(qū)域以及集中報(bào)警控制設(shè)備。這兩種控制設(shè)備在組成以及原理方面大致相似，可在具體選擇上存在如下差異：前者信號主要源于各類探測設(shè)備，而后者的輸入通常情況下源于區(qū)域報(bào)警探測設(shè)備。前者的控制面積相對較小，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)應(yīng)用，而后者主要負(fù)責(zé)全部系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)單獨(dú)應(yīng)用。前者一定要擁有強(qiáng)大的自檢功能，后者則需要實(shí)現(xiàn)巡檢以及自檢功能。因?yàn)樵谏舷聟^(qū)域存在明顯區(qū)別，所以在具體應(yīng)用時(shí)絕對不可以將兩者混淆。如果監(jiān)測區(qū)域范圍相對較小，能夠單獨(dú)應(yīng)用區(qū)域報(bào)警控制設(shè)備構(gòu)建火災(zāi)自動化報(bào)警系統(tǒng)，可若是集中報(bào)警控制設(shè)備則無法代替而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立應(yīng)用。

（2）火災(zāi)探測設(shè)備

針對火災(zāi)探測設(shè)備而言，其屬于火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)尤為關(guān)鍵的一個(gè)設(shè)備，依據(jù)探測對象能夠大致劃分成感煙、感溫以及感光等相關(guān)火災(zāi)探測設(shè)備，若是依據(jù)測控范圍還能夠劃分成點(diǎn)型、線型這兩種火災(zāi)探測設(shè)備。前者僅可以針對警戒區(qū)域內(nèi)的某一點(diǎn)附近溫度等相關(guān)參數(shù)加以控制，常見設(shè)備為點(diǎn)型感溫、離子感火災(zāi)探測器等，而后者能夠針對警戒區(qū)域中某線路附近的溫度、煙霧等參數(shù)加以有效探測，常見設(shè)備為紅外線、激光線以及纜式等火災(zāi)探測設(shè)備[5]。

3.系統(tǒng)布線

首先避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)因?yàn)橄揽刂啤⑾劳ㄐ懦霈F(xiàn)中斷，導(dǎo)致無法正常進(jìn)行滅火工作無，引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失;其次，避免電磁干擾例如電動機(jī)、變壓器，針對系統(tǒng)造成影響。由此可見，針對系統(tǒng)房中的傳輸線路以及通信、消防控制等相關(guān)線路應(yīng)該都使用阻燃型電纜，而且這種電纜上面的金屬管等裝置要加以保護(hù)。對于其中的聯(lián)動控制設(shè)備，其中的手動控制部分則應(yīng)需使用耐火型電纜，同樣也應(yīng)該對其金屬管進(jìn)行有效保護(hù)。與此同時(shí)，關(guān)于敷設(shè)方式要選擇明敷的方式，無論是金屬管還是金屬線槽均應(yīng)保證防火保護(hù)舉措的落實(shí)。

結(jié)論：

應(yīng)正確認(rèn)識到，這一系統(tǒng)可以將樓宇建筑存在的火災(zāi)隱患及時(shí)準(zhǔn)確地找出，同時(shí)采用針對性的措施加以有效撲救，從而把引發(fā)嚴(yán)重后果的火災(zāi)遏制在初期或者是阻燃期，這樣有利于避免災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大。由此可見，該系統(tǒng)所發(fā)揮的作用至關(guān)重要，在樓宇建筑中，如果能夠擁有等級更高的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，則能更好地保護(hù)建筑安全?？傊?，在實(shí)現(xiàn)樓宇建筑自動化的同時(shí)，要高度重視自動化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用。

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