淺談火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

陳紹水

(福建華合現(xiàn)代建筑設(shè)計有限公司,福建 廈門 361000)

0 引言

當(dāng)今社會，隨著人類活動的快速發(fā)展，住宅、商場、學(xué)校、工廠等各式建筑如雨后春筍，由此帶來的各種突發(fā)事故，嚴(yán)重威脅著人們生命和財產(chǎn)安全。火災(zāi)是一種常見的突發(fā)事件，發(fā)生后會給人們帶來極大的危害，對人們生命和財產(chǎn)的威脅尤其嚴(yán)重。如何預(yù)防火災(zāi)和減少火災(zāi)的危害，首要是做好對火災(zāi)的預(yù)防工作；其次因火災(zāi)是無法避免的，在發(fā)生火災(zāi)時，用及時、有效的撲救措施，把火災(zāi)危害降到最低。在人類活動中，安全、有效的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能有效保障人們生命和財產(chǎn)及減少火災(zāi)給人類社會帶來的損失。

1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)展史

火災(zāi)是一種常見的事故，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，建筑火災(zāi)占比高達(dá)80%。僅1997一年，我國城鄉(xiāng)居民住宅火災(zāi)就發(fā)生3萬多起，死亡1 316人，分別占全國火災(zāi)總數(shù)和死亡總數(shù)的38.6%和48.3%；2021年發(fā)生高層住宅火災(zāi)3 438起，死亡155人，分別占全國火災(zāi)總數(shù)和火災(zāi)死亡人數(shù)的84.7%和92.3%。2002年1月，位于某省的化學(xué)原料藥基地臨海園區(qū)的醫(yī)藥化工有限公司生產(chǎn)車間發(fā)生爆炸火災(zāi)事故，造成3人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失300多萬元。2013年，廣東省某化工廠發(fā)生火災(zāi)，事故造成8人死亡，13人受傷[1]。

這些建筑火災(zāi)發(fā)生的主因是建筑內(nèi)部的設(shè)備發(fā)生故障，由于建筑內(nèi)沒有安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)或者系統(tǒng)不起作用，火災(zāi)未及時發(fā)現(xiàn)，直到火勢已經(jīng)蔓延才被發(fā)現(xiàn)，造成了巨大的人員和財產(chǎn)損失。

為了防止類似的火災(zāi)事故再次發(fā)生，許多企業(yè)開始加強消防設(shè)施的建設(shè)，其中包括安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。例如，2017年，河南省某制藥廠在進(jìn)行改造和擴建時，安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)的探測器覆蓋了整個廠房，并且與消防設(shè)備緊密結(jié)合。在2019年的一次火災(zāi)事故中，該火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并報警，阻止了火災(zāi)蔓延，對保障生命和財產(chǎn)安全發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[2]。

時至今日，我國火災(zāi)報警裝置的研制經(jīng)歷了一個漫長而曲折的進(jìn)化過程，從無到有，從簡到繁，從非智能到智能，一代代科研人員辛苦付出才有今天的成就。我國有關(guān)火災(zāi)報警器的研究開始于19世紀(jì)70年代，到了80年代，面對改革開放的新局面，我國的火災(zāi)報警裝置還是一味的模仿，缺乏自主創(chuàng)新，沒有屬于自己的專利技術(shù)。也基于改革開放的前期鋪墊，90年代迎來了外資潮，外資企業(yè)給我國帶來不僅是產(chǎn)業(yè)的多樣化，更多的是技術(shù)的多樣化，迎來了發(fā)展生機。國內(nèi)企業(yè)與外資合作，獲得技術(shù)支持，發(fā)展開拓了國內(nèi)外市場。通過技術(shù)革新，更新產(chǎn)品的性能，我國技術(shù)水平和產(chǎn)品均在國際標(biāo)準(zhǔn)之上。這段時期是我國火災(zāi)報警裝置的黃金時期，當(dāng)時企業(yè)是以輕工業(yè)或者服務(wù)業(yè)為主，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)行業(yè)。在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷努力創(chuàng)新，利用自身的優(yōu)勢，獨立創(chuàng)新，研發(fā)特色產(chǎn)品。

現(xiàn)如今，無論是時代背景還是政策支持，我國的火災(zāi)報警裝置，擁有了能和外資企業(yè)一爭高下的實力和契機。我國自主研發(fā)的消防產(chǎn)品活躍在消防抗戰(zhàn)前線，他們不僅承擔(dān)著促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大任務(wù)，還要為我國民眾提供更多優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和完善的服務(wù)。我們要“Create by China” ，而不是“Made in China”。擁有自己獨立創(chuàng)新，核心技術(shù)的火災(zāi)報警裝置開創(chuàng)中國模式，定能在世界全球一體化的大背景下，在國際舞臺擁有一席之地。

2 火災(zāi)報警器發(fā)展趨勢

鑒于當(dāng)前日新月異、快速發(fā)展的國際形勢，不管是系統(tǒng)設(shè)計還是應(yīng)用，針對新興技術(shù)、新材料、新應(yīng)用，都應(yīng)朝著智能、安全、穩(wěn)定、集成等方向發(fā)展，升級改造，開發(fā)獨具中國特色的火災(zāi)報警系統(tǒng)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)化

火災(zāi)報警器利用計算機技術(shù)和無線技術(shù)將探測、控制、報警燈各系統(tǒng)經(jīng)IEEE、TCP等協(xié)議進(jìn)行連接，以此實現(xiàn)大數(shù)據(jù)整合[3]，再利用計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各個模塊系統(tǒng)組合，使之成為一個大型的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)相關(guān)信息以及資源之間的信息共享。如此一來，開發(fā)人員僅通過網(wǎng)絡(luò)就可以進(jìn)行宏觀檢測處理，避免了因各獨立系統(tǒng)檢測不完整，無法果斷處理問題的情況。

利用計算機技術(shù)將控制器、探測器、各系統(tǒng)之間以及城市報警中心等通過設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行彼此連接，以此實現(xiàn)對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的調(diào)用，實時監(jiān)控火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。相關(guān)獨立系統(tǒng)還可組成一個大型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各系統(tǒng)之間的資源和信息互聯(lián)互通，城市119報警中心人員就能及時、準(zhǔn)確掌握相關(guān)火情信息，宏觀管理各系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)問題并通知相關(guān)單位進(jìn)行滅火處理。

2.2 智能化

智能型控制器、探測器，分別承擔(dān)不同的職能，可大幅提高系統(tǒng)的巡檢速度、安全性和穩(wěn)定性。傳感器收集濕度、溫度、煙霧濃度等數(shù)據(jù)模擬量，并通過模糊邏輯和人工神經(jīng)雙絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行相關(guān)計算，對產(chǎn)生的火災(zāi)進(jìn)行判斷，包括火場范圍、火勢大小、煙的濃度、煙霧彌漫方向等，甚至利用電子地圖進(jìn)行位置提示，對出動人員和撲救方法等給出合理化建議，以此保證各環(huán)節(jié)各方面快速準(zhǔn)確反應(yīng)聯(lián)動，把人員傷亡和財產(chǎn)損失降到最低。在持續(xù)探測的過程中及時記錄溫度、煙霧濃度、濕度等環(huán)境因素數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢更加有利于后期判斷火災(zāi)原因、火災(zāi)產(chǎn)生的具體時間，成為調(diào)查此次火災(zāi)事件責(zé)任的重要依據(jù)之一。

2.3 多樣化

系統(tǒng)發(fā)展至今，單傳感器技術(shù)偏多，按照原理大致分為溫度、濕度、煙霧、火焰等傳感器，目前較先進(jìn)的技術(shù)也就是結(jié)合兩種或幾種傳感器融合，其中最有效的傳感器類型便是煙感探測器。但隨著科學(xué)發(fā)展，納米、靜電、聲波探測等技術(shù)代表了火災(zāi)探測技術(shù)新方向。其中，因納米材料的化學(xué)活性好，更適用于制成煙霧探測器，更快、更準(zhǔn)確地探測易燃易爆物品、煙霧濃度、蒸汽濕度等，有相關(guān)預(yù)警處理措施，因此該項目也就成為重點研究方向。

隨著WI-FI、Zigbee等無線技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備連接方式也呈多樣性。根據(jù)具體環(huán)境、場合選擇更適合、更方便、更可靠的通信技術(shù)，不僅僅局限于有線連接設(shè)備，設(shè)備之間有線和無線技術(shù)的融合，相輔相成，各探測器之間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、交流，從點、網(wǎng)狀探測器逐漸向星型網(wǎng)絡(luò)探測器發(fā)展[4]。

2.4 小型化

火災(zāi)報警器朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)化模塊中的設(shè)備、資源等替代小型報警設(shè)備，設(shè)備體積變小，甚至部分報警設(shè)備可以不再單獨設(shè)置，以此實現(xiàn)子系統(tǒng)控制和探測設(shè)備小型化。依托網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、服務(wù)資源進(jìn)行判斷、控制、報警，報警器的安裝、使用更經(jīng)濟(jì)適用。

2.5 社區(qū)化

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，目前我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)僅在部分建筑上安裝，反觀其他發(fā)達(dá)國家，很多居民家庭都安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們安全意識的增強，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善，在普通家庭積極推廣防火聯(lián)動報警設(shè)備或獨立式感煙探測器，可有效預(yù)防居民家庭火災(zāi)，切實保障人們家庭生活安全。

3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是一種建立在感知、處理和傳輸技術(shù)上的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，由控制器、探測器、消防電話、報警按鈕、聲光報警器等組成。探測器是檢測火災(zāi)的主要部件，控制器則是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的核心部件，探測器發(fā)出的信號傳至控制器，控制器根據(jù)信號的類型和強度進(jìn)行判斷和處理，發(fā)出報警信號，觸發(fā)聲光報警器并向消防電話發(fā)送信號，以便值班人員及時采取措施。這些設(shè)備和系統(tǒng)的聯(lián)動可以在火災(zāi)發(fā)生時，協(xié)同作戰(zhàn)，增強火災(zāi)預(yù)防和消防救援的能力。同時，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)還需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，以保證系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定工作。

在進(jìn)行火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計和使用時，需要充分考慮場所的特點和需求，綜合考慮控制器、探測器、聲光報警器等多方面因素，確保系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地檢測火災(zāi)并及時向相關(guān)單位發(fā)出警報信息。通過合理的設(shè)計和使用，大大提升火災(zāi)預(yù)防和消防救援的能力，減少火災(zāi)事故的發(fā)生和造成損失。

下面以一棟約5萬m2，主樓為酒店、裙房為商業(yè)綜合體的高層公共建筑為例，講講火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用。

(1)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范相關(guān)要求，本項目需要設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，系統(tǒng)形式為集中報警系統(tǒng)。消防值班室設(shè)置在一層，疏散門直通室外。消防控制室內(nèi)設(shè)置聯(lián)動控制臺，有手動和自動控制、手動硬線直接控制三種控制方式。防排煙、正壓送風(fēng)、消火栓、自動噴水、電梯迫降、氣體滅火、火災(zāi)應(yīng)急廣播等系統(tǒng)均能通過聯(lián)動控制臺監(jiān)視和控制?；馂?zāi)發(fā)生時，普通照明、動力配電等非消防負(fù)荷電源可使用手動或自動切斷。

在日常設(shè)計時，結(jié)合值班需求、人工成本及管理等綜合因素考慮，消控室經(jīng)常與門衛(wèi)值班室兼用，從而達(dá)到設(shè)計合規(guī)、使用合理性的完美結(jié)合。

(2)本項目設(shè)大地下室，消控室預(yù)留孔洞，管線通過豎向橋架引至地下室，后再經(jīng)地下室橋架引自各單體。按樓棟、樓層、防火分區(qū)等合理規(guī)劃報警點位。

(3)以往的設(shè)計，整個報警系統(tǒng)上的點位呈現(xiàn)手拉手一路的模式，存在信號傳輸不穩(wěn)定、反饋不及時、后期維護(hù)難等一系列問題。因此《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB50116-2013)版新規(guī)對于火災(zāi)報警控制器所連接報警設(shè)備總數(shù)、地址總數(shù)和每一總線回路連接設(shè)備的總數(shù)均做了數(shù)量限制要求，且預(yù)留量不應(yīng)低于額定容量的10% 。規(guī)范要求每只總線短路隔離器保護(hù)的設(shè)備總數(shù)不應(yīng)超過32點，因此，回路的設(shè)置就要綜合考慮，每回路一般控制在25～28個設(shè)備為宜，保證回路“負(fù)荷”合理的同時，也為后期改造留有一定空間。

(4)除特殊場所外，如變配電室、發(fā)電機房設(shè)置感煙、感溫組合探測器，廚房設(shè)置感溫探測器，其余場所如客房、商鋪、地下室、走道、前室等均設(shè)置感煙探測器。本次裙房為步行街，為無遮擋的大空間，在頂層采取線型光束感煙火災(zāi)探測器，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)計到位。

一次設(shè)計時，探測器的布置根據(jù)梁系圖布置，根據(jù)梁突出頂棚的高度，低于200mm，可忽略梁的影響；大于600mm，按每個梁間設(shè)置；200～600mm之間，根據(jù)GB50116-2013附錄F.G確定探測器的數(shù)量。二次裝修時，可忽略梁系影響，探測器按吊頂布局布置；當(dāng)頂棚與吊頂間凈高超過0.8m時，若吊頂內(nèi)有可燃物，頂棚和吊頂都需要設(shè)置探測器。

(5)在消控室設(shè)置多線制消防專用電話總機和可直接報警的外線電話。在消防水泵房、防排煙風(fēng)機房、柴油發(fā)電機房、變配電室、消防電梯機房等處設(shè)置消防專用電話分機，其余場所設(shè)置帶電話插孔的手動火災(zāi)報警按鈕。手動火災(zāi)報警按鈕一般設(shè)置在疏散通道或出入口處，從一個防火分區(qū)或者樓層內(nèi)的任何位置到最近的手動火災(zāi)報警按鈕的步行距離不能超過30m，相鄰兩個報警按鈕之間的距離應(yīng)根據(jù)實際情況，控制在25～28m為宜。

(6)本工程設(shè)置消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)，在地下室、走道、門廳等公共場所設(shè)置廣播揚聲器，按樓層或者防火分區(qū)分回路，建筑物內(nèi)任何一處至揚聲器的直線距離不大于25m。要求在報警區(qū)域設(shè)置火災(zāi)聲光警報器，聲壓級別不低于60dB；遇到環(huán)境噪聲大于60dB的場所，聲壓級應(yīng)高于背景噪聲15dB。其中注意的是，消防應(yīng)急廣播與普通廣播或背景音樂廣播合用時，應(yīng)具有強制切入消防應(yīng)急廣播的功能。

(7)除上述幾個主要系統(tǒng)外，消防電源監(jiān)控、電氣火災(zāi)監(jiān)控、防火門監(jiān)控、余壓監(jiān)控、氣體滅火等系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求，合理設(shè)置。各系統(tǒng)在消防控制室集中控制下，有效預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，最大限度保護(hù)人民生命和財產(chǎn)安全。

目前我國建筑高度大于100m的住宅建筑要求設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)；54～100m之間的，也只要求公共部位設(shè)置，套內(nèi)建議設(shè)置。隨著人們生活品質(zhì)和防火意識的提高，這個標(biāo)準(zhǔn)可相應(yīng)提高，有條件的住宅套內(nèi)都建議設(shè)置適合的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)火情并采取相應(yīng)措施，避免火災(zāi)事故的發(fā)生，是預(yù)防火災(zāi)事故的主要措施之一。近年來，隨著國家立法及人們的安全意識的提高，很多提升改造項目都新增火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。通過合理的設(shè)計和使用，可以有效提高火災(zāi)預(yù)防和消防救援的能力，減少火災(zāi)事故的發(fā)生和造成損失。需要注意的是，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)并不能完全替代人的判斷和干預(yù)，因此在火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急處理中，須加強相關(guān)人員的培訓(xùn)和應(yīng)急演練，提高火災(zāi)防范和應(yīng)急處理能力，確保系統(tǒng)的有效性和可靠性。

綜上所述，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計和使用對于預(yù)防和減少火災(zāi)事故的發(fā)生具有重要意義。在當(dāng)今社會，我們更應(yīng)重視火災(zāi)防范和消防設(shè)備的建設(shè)，加強安全意識和培訓(xùn)，做好火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急處理工作，以保障人民生命財產(chǎn)安全。