火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作原理及聯(lián)動(dòng)應(yīng)用分析

作者簡(jiǎn)介：洪斌（1982- ），男，漢族，浙江奉化人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：（建筑電氣）消防。

摘要：為全面提升建筑初級(jí)火災(zāi)的處理能力，充分利用建筑內(nèi)部的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)開展相應(yīng)的滅火及救援工作，更好地實(shí)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)動(dòng)管理，從根本上減少火災(zāi)帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。本文簡(jiǎn)要分析了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)聯(lián)動(dòng)應(yīng)用內(nèi)容展開討論。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；工作原理；聯(lián)動(dòng)

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，大型化、高層化建筑逐漸增多?；诨馂?zāi)救援綜合管理要求，我們必須整合具體控制內(nèi)容，建立完整的系統(tǒng)運(yùn)行管理模式，發(fā)揮火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)作用，維護(hù)建筑火災(zāi)管理水平，提高安全保障效能。

一、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作原理

（一）組成及作用

在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，主要組成部分包括火災(zāi)觸發(fā)器件、火災(zāi)警報(bào)裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、聯(lián)動(dòng)控制器及具有輔助功能的裝置設(shè)施等，從而組成完整的系統(tǒng)應(yīng)用控制體系。其主要作用是通過火災(zāi)觸發(fā)器件來自動(dòng)探測(cè)器火災(zāi)或人工確認(rèn)火災(zāi)，從而發(fā)出火災(zāi)警報(bào)來提醒現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員撤離，聯(lián)動(dòng)控制相關(guān)消防設(shè)備的啟動(dòng)，最終達(dá)到控火、控?zé)煛缁?、疏散、救援等多種目的[1]。

（二）工作原理

為了更加明確火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理，結(jié)合系統(tǒng)的基本情況，對(duì)主要組成元件予以分析，了解其運(yùn)行工作原理，便于開展后續(xù)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)升級(jí)工作。

1.火災(zāi)觸發(fā)器件

觸發(fā)器件包括自動(dòng)觸發(fā)和人工觸發(fā)兩種。目前常見的人工觸發(fā)器以手動(dòng)報(bào)警按鈕為主，其工作原理較為簡(jiǎn)單，通過人為按壓就能起到報(bào)警作用。自動(dòng)觸發(fā)器主要產(chǎn)品有感煙、感溫、火焰、可燃?xì)怏w及復(fù)合型，依據(jù)探測(cè)區(qū)域的環(huán)境狀況和初期火災(zāi)特點(diǎn)來選擇。例如：對(duì)于民用建筑內(nèi)的辦公、商場(chǎng)等場(chǎng)所，其火災(zāi)初期以大量煙霧為主，優(yōu)先選擇感煙探測(cè)器；對(duì)于廚房、吸煙室等場(chǎng)所，雖然火災(zāi)初期也是以煙霧為主，但平時(shí)該場(chǎng)所就有煙霧逗留，設(shè)置感煙探測(cè)器容易引起誤報(bào)，因此一般選擇感溫探測(cè)器；有的液體類火災(zāi)在初期以直接的明火為主，產(chǎn)煙量較少，則選擇火焰探測(cè)器。探測(cè)器的工作原理就是將火災(zāi)時(shí)的煙氣、溫度、火焰等物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成電信號(hào)發(fā)送至火災(zāi)報(bào)警控制器，起到及時(shí)的報(bào)警作用。

2.火災(zāi)警報(bào)裝置

火災(zāi)警報(bào)裝置設(shè)置在建筑內(nèi)的每個(gè)報(bào)警區(qū)域，一般在有人活動(dòng)的場(chǎng)所都會(huì)設(shè)置，以聲光警報(bào)器或警鈴為主，其主要目的就是發(fā)生火災(zāi)時(shí)提示現(xiàn)場(chǎng)人員。因此，它在建筑內(nèi)會(huì)被均勻設(shè)置，以保證其聲音強(qiáng)度可以使每個(gè)區(qū)域或角落都能聽到。其工作原理較為簡(jiǎn)單，當(dāng)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，只要滿足聯(lián)動(dòng)邏輯要求（一般指同一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的兩個(gè)探測(cè)器動(dòng)作），火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警主機(jī)就會(huì)啟動(dòng)全樓的聲光報(bào)警器，提示現(xiàn)場(chǎng)人員撤離。

3.火災(zāi)報(bào)警控制器和聯(lián)動(dòng)控制器

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)用于接收、顯示和傳遞火警信號(hào)，并能發(fā)出控制信號(hào)和其他輔助功能的控制指示，為火災(zāi)探測(cè)器、警報(bào)裝置、模塊提供穩(wěn)定的工作電源，監(jiān)視各類末端設(shè)備及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)，接收、轉(zhuǎn)換、處理探測(cè)器等設(shè)備輸出的報(bào)警信號(hào)，指示具體部位及時(shí)間，同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)輔助控制等諸多功能。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)探測(cè)器和手動(dòng)報(bào)警按鈕觸發(fā)信號(hào)傳送至聯(lián)動(dòng)控制器，聯(lián)動(dòng)控制器按照預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別判斷，在滿足邏輯關(guān)系條件時(shí)，控制相應(yīng)的自動(dòng)消防設(shè)施啟動(dòng)，消防控制室的值班人員也可以通過手動(dòng)操作直接啟動(dòng)相應(yīng)消防設(shè)施，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)消防功能。自動(dòng)消防設(shè)施正常啟動(dòng)后，其運(yùn)行信息會(huì)反饋至聯(lián)動(dòng)控制器，為值班人員判斷自動(dòng)消防設(shè)施是否正常啟動(dòng)提供依據(jù)[2-3]。

二、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)應(yīng)用分析

基于消防聯(lián)動(dòng)管理標(biāo)準(zhǔn)，在明確相應(yīng)設(shè)施元件運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，要進(jìn)一步整合資源結(jié)構(gòu)，滿足控制管理的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，更好地將消防水泵系統(tǒng)、噴淋水泵控制系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、氣體自動(dòng)滅火控制系統(tǒng)、消防通信控制系統(tǒng)等予以聯(lián)動(dòng)管理，推動(dòng)自防自救等工作順利展開，實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)管理的基本目標(biāo)。

（一）消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)方式

目前較為常見的設(shè)備聯(lián)動(dòng)方式包括手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)模式是操作人員直接依據(jù)火災(zāi)控制器或者是設(shè)備聯(lián)動(dòng)柜的應(yīng)用情況完成設(shè)備的手動(dòng)控制操作；自動(dòng)控制則主要分為火災(zāi)前自動(dòng)控制和火災(zāi)后自動(dòng)控制，按照分級(jí)報(bào)警的控制模式落實(shí)具體工作內(nèi)容。比如，本來并沒有發(fā)生火災(zāi)，若是系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)警，就能借助分級(jí)控制的方式進(jìn)行確認(rèn)和信號(hào)轉(zhuǎn)換，有效提高報(bào)警管理工作的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[4]。

（二）具體控制系統(tǒng)作業(yè)內(nèi)容

目前，在民用建筑和工業(yè)建筑中常見的自動(dòng)消防設(shè)施按其功能大致可分為：防火分隔設(shè)施、防排煙系統(tǒng)、消防應(yīng)急廣播、消防電梯、消防給水設(shè)施和自動(dòng)滅火系統(tǒng)等。

1.防火分隔設(shè)施

防火分隔設(shè)施作為劃分防火分區(qū)的重要組成部分，其作用是火災(zāi)時(shí)在一定時(shí)間內(nèi)阻止火勢(shì)向同一建筑內(nèi)的其他區(qū)域蔓延，將火勢(shì)控制在一個(gè)防火單元內(nèi)，方便消防滅火與救援行動(dòng)。

防火分隔設(shè)施中常見的自動(dòng)消防設(shè)施有防火卷簾、防火門（常開）、防火分隔水幕和防火閥等。防火卷簾分疏散通道上的和非疏散通道上的，非疏散通道上的防火卷簾在火災(zāi)時(shí)下降到底即可，而疏散通道上的防火卷簾一般需要分兩步下降，即防火分區(qū)內(nèi)兩個(gè)探測(cè)器動(dòng)作或防火卷簾專用煙感探測(cè)器動(dòng)作后，防火卷簾先下降至1.8米處，其主要目的是起到防煙作用，其底部還能為人員疏散提供便利；防火卷簾0.5-5米內(nèi)設(shè)置的專用溫感動(dòng)作后，防火卷簾下降至底部，起到防火分隔作用[5]。在這里主要討論專用溫?zé)煾械脑O(shè)置情況，目前，所謂的專用探測(cè)器是通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的回路設(shè)置的，只是他們的聯(lián)動(dòng)邏輯對(duì)防火卷簾來說屬于專用的。其線路設(shè)置其實(shí)還屬于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)的，當(dāng)火災(zāi)時(shí)，前期的探測(cè)器可以探測(cè)到火災(zāi)的發(fā)生，當(dāng)火災(zāi)進(jìn)入中后期后，報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)線可能存在被燒毀的現(xiàn)象，如此情況下探測(cè)器均無法正常工作，因此防火卷簾的專用探測(cè)器也會(huì)失效，導(dǎo)致它的設(shè)施形同虛設(shè)，因此，認(rèn)為專用探測(cè)器的回路應(yīng)與防火分區(qū)內(nèi)的火災(zāi)探測(cè)器的回路區(qū)分，不單是探測(cè)器專用，回路也應(yīng)專用。這樣才能真正做到設(shè)備專用的要求。

2.防排煙系統(tǒng)

火災(zāi)時(shí)的煙氣是火災(zāi)最主要的危險(xiǎn)源之一。大量火災(zāi)傷亡事故都是煙氣失控所造成的，煙氣不但危害現(xiàn)場(chǎng)人員，還是火災(zāi)蔓延的最主要因素。因此，對(duì)煙氣的控制也是火災(zāi)時(shí)最主要的把控因素之一。

防煙系統(tǒng)一般設(shè)置在樓梯間和前室，該場(chǎng)所作為疏散和救援的必經(jīng)之地，應(yīng)該盡量保證其安全性，特別是樓梯間，一旦煙氣進(jìn)入，容易造成火災(zāi)的縱向蔓延。因此，在樓梯間和前室設(shè)置防煙系統(tǒng)，可以防止煙氣進(jìn)入該場(chǎng)所。依據(jù)目前的規(guī)范要求，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)迅速啟動(dòng)本防火分區(qū)的防煙系統(tǒng)，樓梯間按梯段啟動(dòng)。地上部分著火時(shí)，啟動(dòng)地上防煙系統(tǒng)，而地下部分著火時(shí)，則啟動(dòng)地下防煙系統(tǒng)，對(duì)于前室則啟動(dòng)本層及上下層的送風(fēng)口[6-8]。

排煙系統(tǒng)主要設(shè)置在走道、房間等容易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，其主要目的是火災(zāi)時(shí)將有毒有害高溫?zé)煔馀懦鲋潦彝猓鸬娇責(zé)?、控火的作用，為人員疏散提供有利條件。由于煙氣的控制要求比較高，火災(zāi)時(shí)必須控制在一個(gè)防煙分區(qū)內(nèi)。因此，聯(lián)動(dòng)邏輯按防煙分區(qū)啟動(dòng)，著火時(shí)，只啟動(dòng)本防煙分區(qū)內(nèi)的排煙設(shè)施，其余不應(yīng)啟動(dòng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，存在設(shè)備多啟動(dòng)現(xiàn)象。由于防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)較多都是一臺(tái)風(fēng)機(jī)一個(gè)系統(tǒng)，因此設(shè)備多啟動(dòng)對(duì)其防煙效果影響不明顯。排煙系統(tǒng)則往往是一臺(tái)風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)多個(gè)防煙區(qū)域，一旦設(shè)備多啟動(dòng)，很容易造成防煙分區(qū)的排煙量不足，影響建筑內(nèi)空氣流動(dòng)，對(duì)控?zé)煵焕?。因此，在?shí)際應(yīng)用中，不但要避免防排煙系統(tǒng)設(shè)備未啟動(dòng)現(xiàn)象，更要避免設(shè)備多啟動(dòng)現(xiàn)象，盡量做到一一對(duì)應(yīng)，物盡其用。

3.自動(dòng)滅火系統(tǒng)

常見的自動(dòng)滅火系統(tǒng)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)等。這里主要闡述自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制要求。

（1）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是應(yīng)用最廣的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，相對(duì)于其他滅火系統(tǒng)，其有著造價(jià)成本和維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)。常見的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)有濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)和雨淋系統(tǒng)，依據(jù)保護(hù)對(duì)象的環(huán)境和要求來選擇，民用建筑內(nèi)應(yīng)用最廣的是濕式系統(tǒng)。

濕式系統(tǒng)由閉式噴頭、濕式報(bào)警閥組、水流指示器、壓力開關(guān)、供水及配水管道和供水設(shè)施組成，準(zhǔn)工作狀態(tài)下，管道內(nèi)充滿用于啟動(dòng)系統(tǒng)的有壓水。閉式噴頭內(nèi)設(shè)有熱敏元件，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，噴頭就會(huì)爆破出水滅火，噴頭出水后管網(wǎng)內(nèi)的水就會(huì)成流動(dòng)狀態(tài)，濕式報(bào)警閥會(huì)開啟，隨后壓力開關(guān)動(dòng)作，壓力開關(guān)動(dòng)作后可直接啟動(dòng)噴淋泵，噴淋泵啟動(dòng)后就能提供充足的水量和水壓，起到自動(dòng)滅火功能。濕式系統(tǒng)從探測(cè)火災(zāi)到自動(dòng)滅火可獨(dú)立完成，不需要火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，報(bào)警系統(tǒng)只起到監(jiān)視和輔助功能。雖然壓力開關(guān)有直接啟泵的功能，但是為確?？煽啃?，我們?cè)谧詣?dòng)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)加入聯(lián)動(dòng)控制邏輯，壓力開關(guān)動(dòng)作后由報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制噴淋泵的啟動(dòng)，萬一壓力開關(guān)直接啟泵功能失效，我們還能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)啟泵。

干式系統(tǒng)的組成和工作原理跟濕式系統(tǒng)差不多，它的管道內(nèi)也充滿用于啟動(dòng)系統(tǒng)的有壓氣體。由于保護(hù)區(qū)域環(huán)境限制，當(dāng)溫度低于4℃時(shí)，水就有可能存在結(jié)冰現(xiàn)象，因此濕式系統(tǒng)不適用，一般我們就用干式系統(tǒng)代替。報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于干式系統(tǒng)來講也可以起到監(jiān)視和輔助作用。相對(duì)于濕式系統(tǒng)，這里多了一條邏輯程序，當(dāng)干式系統(tǒng)動(dòng)作后，由于管網(wǎng)內(nèi)平時(shí)充滿氣體，需要進(jìn)行快速排氣，所以當(dāng)壓力開關(guān)動(dòng)作后，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)聯(lián)動(dòng)控制干式系統(tǒng)快速排氣閥的開啟。

雨淋系統(tǒng)設(shè)置的是開式噴頭（無熱敏元件），因此它缺少對(duì)火災(zāi)的探測(cè)功能，該系統(tǒng)的啟動(dòng)需要通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)時(shí)，聯(lián)動(dòng)控制器就會(huì)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)區(qū)域的雨淋閥，而雨淋閥的啟動(dòng)一般由報(bào)警系統(tǒng)的控制模塊控制電磁閥的啟動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)消防泵的控制如同濕式系統(tǒng)。雨淋閥啟動(dòng)后，它所連接的所有開式噴頭均能噴水滅火，因此該系統(tǒng)適用于火災(zāi)蔓延速度較快和閉式噴頭開放不及時(shí)的場(chǎng)所。

（2）氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)的使用成本較高，因此要盡可能防止系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作。我們?cè)跉怏w防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置兩種探測(cè)器，一般以溫感和煙感為主，系統(tǒng)的啟動(dòng)需要相鄰的兩個(gè)不同類型的探測(cè)器動(dòng)作才能啟動(dòng)，既相鄰的一個(gè)溫感和一個(gè)煙感動(dòng)作。依據(jù)目前規(guī)范，氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制邏輯如下：當(dāng)防護(hù)區(qū)一個(gè)探測(cè)器動(dòng)作后，就需要啟動(dòng)防護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)聲光警報(bào)器，提示現(xiàn)場(chǎng)人員撤離。當(dāng)相鄰不同類型的探測(cè)器動(dòng)作后（一溫+一煙），啟動(dòng)防護(hù)區(qū)內(nèi)開口設(shè)備關(guān)閉（防火閥），停止空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，形成一個(gè)密閉空間，為氣體噴放做準(zhǔn)備。進(jìn)入30秒延時(shí)階段后，在這期間，如果發(fā)現(xiàn)是誤報(bào)或危險(xiǎn)已經(jīng)解除，則可以通過門口的緊急啟停按鈕來終止系統(tǒng)的啟動(dòng)。延時(shí)結(jié)束后，聯(lián)動(dòng)控制器就會(huì)啟動(dòng)儲(chǔ)氣瓶或驅(qū)動(dòng)瓶上的電磁閥，打開氣體瓶噴放氣體，同時(shí)防護(hù)區(qū)入口處的氣體噴放指示聲/聲光就會(huì)響起。氣體噴放時(shí)，管道上的壓力信號(hào)器會(huì)動(dòng)作反饋，聯(lián)動(dòng)控制器接收到反饋信號(hào)后就會(huì)啟動(dòng)防護(hù)區(qū)門口的氣體釋放燈，代表該場(chǎng)所氣體正在噴放，防止人員誤入。

4.消防電梯控制系統(tǒng)

隨著高層建筑數(shù)量的不斷增多，為更好地提升火災(zāi)救援工作的基本水平，要對(duì)建筑消防電梯予以重視，充分利用消防控制室內(nèi)的電梯控制顯示盤完成階段性處理，保證相應(yīng)控制環(huán)節(jié)的可靠性?；蛘邔?duì)建筑物消防控制室、電梯轎廂開關(guān)予以控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效匯總處理。一旦接收到火災(zāi)信號(hào)，及時(shí)將電梯落在首層或轉(zhuǎn)換層，確保乘客自行離開，并且隨后停止電梯運(yùn)行，確保消防人員能及時(shí)使用應(yīng)急消防電梯開展救援工作。

5.應(yīng)急廣播系統(tǒng)

出于對(duì)整個(gè)建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的考慮，還需要設(shè)置緊急廣播系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)問題時(shí)，及時(shí)進(jìn)行廣播通知，強(qiáng)制切換為緊急廣播狀態(tài)，配合分層分區(qū)控制處理模式，第一時(shí)間通知建筑內(nèi)的住戶及時(shí)撤離。

結(jié)語

總而言之，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用具有重要的研究意義。我們要明確火災(zāi)探測(cè)器和控制器的運(yùn)行原理，以便于能結(jié)合其運(yùn)行要求設(shè)置對(duì)應(yīng)的設(shè)備，在發(fā)揮設(shè)備應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，及時(shí)匯總獲取的信息數(shù)據(jù)，并配合火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行要求，逐步落實(shí)全過程火災(zāi)報(bào)警控制環(huán)節(jié)，為火災(zāi)救援活動(dòng)順利開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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