火灾报警与联动控制系统.pdf

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1、2 0 0 4 年第 1 1 期消 防 技 术 与 产 品 信 息火灾报警与联动控制系统张敏，王功胜“(1.赤峰市元宝山区公安分局，内蒙古 赤峰0 2 4 0 0 0;2.佳惠机电设备维修中心，山西 汾阳0 3 2 2 0 0)摘要:随着科技的进步，用于火灾报警与消防联动的器材和系统，越来越具有智能化的特征。微电子技术、检测技术、自动控制技术和计算机技术广泛应用到消防领域，使火灾探测技术、自 动报替技术、消防设备联动控制技术、火灾监控系统等有了飞速的发展。消防系统已从过去简单、被动的体系演变为今天自 动探测、自动报警的智能系统。实践证明，性能良好的消防系统可以防患于未然，成为现代建筑物不可缺少

2、的安全保障。但由于各种因素的影响，建筑中由于消防系统安装不合理而造成危害的案例屡见不鲜。本文试图就建筑物的消防系统进行初步的探索。关健词:消防系统;组成;器材;特点;应用模拟量信号，可分为开关量(O N/O F F)探测器和模拟量 探测器(A n a l o g u e S e n s o r),(1)开关量探测器火灾报警探测器在其内部电路设计过程中，人为地赋予一个固定的报警阀值。当报警因素(如烟雾浓度、环境温度等)达到一定程度时，探测信号超过了探测器内部电路翻转闭值.探测器进人报警状态，并通过报警通信线路传输到火灾报警控制器。火灾自动报警控制装置接收的是开关量信号，并不知道烟气浓度或温度的具

3、体数值。有误报的可能。(2)模拟量探测器探测器从所在环境中收集烟气浓度或温度随时间的变化数据，将设置场所的烟气浓度的模拟量数据转换为多位数字信号传送给火灾自动报警控制装置，火灾自动报警控制装置分析其数据，将其和火灾试验所得数据进行比较，判断是否有火灾发生，从而发出报警。这样可以减少误报警的可能性，并减少误报警造成的损失。和普通型探测器相比，它可以准确地探测到火灾初期阶段的状况，也可以根据需要在火灾自动报警控制装置上设定探测器的烟气浓度探测级别。2.2 离子感烟式火灾探测器 该探测器采用空气离子火灾探测方法，通常只适用于点型火灾探测。根据探测器内电离室的结构形式，离子感烟式火灾探测器又可分为双源

4、和单源感烟式两种。感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件，电离室两极间的空气分子受放射源不断辐射出的a 射线照射。高速运动的a 粒子撞击空气分子，从而使两极1 火灾探测器的分类 火灾探测器依据不同的探测方法可分为不同类型。按其待测的火灾参数可以分为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器，以及烟温、温光、烟温光等复合式火灾探测器，见图1,此外，火灾探测器还可根据操作后是否能复位，分为可复位火灾探测器与不可复位火灾探测器。可复位探测器是在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，不需要更换组件即能从报警状态恢复到监视状态。根据复位的方式有启动复位、遥控复位、手动复位三种。不可复位探测器是

5、在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，需要更换组件才能从报警状态恢复到监视状态。2 各种火灾探测器的功能特点 火灾探测器是整个报警系统的检测单元，它将火灾发生初期所产生的烟、热、光转变为电信号，输人火灾自动报警系统，经过火灾自动报警系统处理后，发出报警或相应的动作。根据监测的火灾特性的不同，火灾探测器可分为感烟式、感温式、光电式、可燃气体式和复合式。它们各有自己的特点，但也有一定的局限和适用范围，要根据安装高度、预期火灾特性及环境条件等选用。2.1 开关f探测器和模拟，探测器 按照火灾探测器发出探测信号是开关量信号还是.州 卜.刊 卜.州 卜.州 卜.叫 卜.州 卜.叫 卜.州 卜 一十.

6、州 卜.州 卜.州 卜.叫 卜.州 卜 一 叫 卜.州 卜一 州 卜 翻 叫 卜.州 卜 翻 州 卜“.十.州 卜.叫 卜.州 卜.州 卜 年会论文集，北京，1 9 9 4.1 2.1 4 赵英然.消防应急照明的设计和安装.S A C/T C 1 1 3/S C 6 第 5 届学术论文集，西安，1 9 9 6.1 1.1 5 赵英然.智能建筑工程中的消防验收.2 0 0 3 I S F S F E学 术论文集，北京，2 0 0 3.1 0.收稿 日期:2 0 0 4-0 7-2 8;修回日期:2 0 0 4-0 9-3 0作者简介:北京市西直门内大街1 9。号电子信箱:z h a o y i

7、n g r a n v i p.1 6 3.c o m万方数据张敏等:火灾报誓与联动控制系统2 0 0 4 年第 1 1 期定温式点型一+一 一差温式感温火灾探测器线型叮双金属型匕差定温式洲卜热敏电阻 匕 膜合型 厂多点型 一 一 定温式州月.L-M A 型一-.差温式空气管型离子式点型光电式电容型双源型单源型散射型减光型王工感烟火灾探测器 厂激线型州 L 红半导体型光型外光束型智能火灾探测器智能光电型智能电子差定温感温型智能紫外火焰型智能红外光束型电离室的离子电流变化大，可以得到较大的电压变化量，从而提高离子感烟探测器的灵敏度。当火灾发生时，烟雾粒子进人电离室，电离部分(区域)的正离子和负离

8、子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的几率增加，从而可将烟雾浓度大小以离子电流的变化量大小表示出来，实现对火灾参数的检测。2.3 光电感烟式火灾探测器 根据烟雾粒子对光的吸收和散射作用，光电感烟式火灾探测器可分为减光式和散射光式两种。(1)减光式光电感烟火灾探测原理进入光电检测暗室内的烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用，使通过光路上的光通量减少，从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流相对于初始标定值的变化量大小，反映了烟雾的浓度。电子线路对该火灾信号进行阑值比较放大、类比判断处理或数据对比计算，通过传输电路发出相应的火灾信号。减光式光电感烟火灾探测原理可用于点型探测器。点型探测器

9、用微小的暗箱式烟雾检测室探测火灾产生的烟雾浓度大小。减光式光电感烟火灾探测原理更适于线型火灾探测，如分离式主动红外光束感烟探测器。减光式光电感烟探测原理如图2 所示。丢 备备烟雾 各备杏 杏备可嫌气体探测器受光元件一、一、-、一 入 一 入 一、一、发光元件感 光 火 灾 探，器 检侧双技术火灾探测器气敏半导体型铂丝型光电型固体电介质型红外火焰型紫外火焰型一感温感烟型一感温感光型 光感温感烟型 光感烟型暗室.、-、一-、一tt 个 f烟雾t t 1 t其它火灾探测器分离式红外光束感温感烟型超声波型漏电流感应型静电感应型微差压型 图 1 火灾探测器分类间空气分子电离为正离子和负离子。这样，电极之

10、间原来不导电的空气具有了导电性。在电场作用下，正、负离子规则运动，使电离室呈现典型的伏安特性，形成离子电流。电离室结构可分为双极性和单极性两种:整个电离室被 a 射线照射的称为双极性电离室;当电离室局部被a 射线照射时，使一部分形成电离区，而未被 a 射线照射的部分成为非电离区，从而形成单极性电离室。一般感烟探测器的电离室均设计成单极性的。当发生火灾时，烟雾进人电离室后，单极性电离室要比双极性 图2 减光式光电感烟探侧原理图 (2)散射光式光电感烟火灾探测原理进入暗室的烟雾粒子对发光元件(光源)发出的一定波长的光产生散射(粒径大于光的波长时将产生散射作用)，使处于一定夹角位置的受光元件(光敏元

11、件)的阻抗发生变化，产生光电流。此光电流的大小与散射光强弱有关，并且由烟粒子的浓度和粒径大小及着色与否来决定。当烟粒子浓度达到一定值时，散射光的能量就足以产生一定大小的光电流(无烟雾粒子时，光电流大小约为暗电流)，用于激励外电路发出火灾信号。散射光式光电感烟火灾探测原理如图3 所示。散射光式光电感烟火灾探测方式只适用于点型探测器结构。其遮光暗室中发光元件与受光元件的夹角万方数据2 0 0 4 年第 1 1 期消 防 技 术 与 产 品 信 息丢 各鑫 各杏 备备一、一、一、一 入-、-入 一、发光元件暗室t，又尸、rr r、，0仁 过t t t t t受光元件烟雾图3 散射光式光电感烟火灾探侧

12、原理图在9 0 -1 3 5。之间，夹角愈大，灵敏度愈高。不难看出，散射光式光电感烟是利用一套光学系统作为传感器，将火灾烟雾对光传播特性的影响用电的形式表示出来并且加以利用。由于光学器件，特别是发光元件的寿命有限，因此，在电一 光转换环节多采用交流供电方案。一般通过振荡电路使发光元件产生间歇脉冲光，并且发光元件和受光元件多采用红外发光元件(砷化稼二极管，发出峰值波长 0.9 4 p m)，而受光元件采用硅光敏二极管。一般散射光式光电感烟火灾探测器中光源的发光波长约 0.9 4 p m，光脉冲宽度 1 0 p m，发光间歇3 s-5 s，对粒径 0.9 p m-1 0 p m的烟雾粒子能够灵敏探

13、测，而对0.0 1 p m-0.9 p m的烟粒子浓度变化无反应。2.4 感温式火灾探测器 感温式火灾探测器根据其作用原理分为如下 3类。(1)定温式探测器定温式探测器是在规定时间内，由火灾引起的温度上升超过某个规定值时启动报警，分为线型和点型两种结构。线型是当局部环境温度上升到规定值时，可熔绝缘物体熔化使两导线短路，从而产生火灾报警信号。点型是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏半导体电阻等元件，在规定的温度值上产生火灾报警信号。(2)差温式探测器差温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警，它也有线型和点型两种结构。线型差温式探测器是根据广泛的热效应而动作的。

14、点型差温探测器是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏半导体电阻元件等。(3)差定温式探测器差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理，将两种探测器结构组合在一起。差定温式探测器一般多为膜盒式或热敏半导体电阻式等点型的组合式探测器。2.5 感光式火灾探测器 感光式火灾探测器主要是指火焰光探测器，目前广泛使用紫外式和红外式两种类型。紫外火焰探测器是应用紫外光敏管(光电管)来探测光波长0.2 p m 0.3 p m以下的由火灾引起的紫外辐射，多用于油品和电力装置火灾监测。红外火焰探测器是利用红外光敏元件(硫化铅、硒化铅和硅光敏元件)的光电导或光伏效应来敏感地探测低温产生的红外辐射，

15、光波范围一般大于0.7 6 p m。由于自 然界中物体温度高于热力学温度 0 K都会产生红外辐射，故利用红外辐射探测火灾时，一般还要考虑燃烧灭焰的间歇性形成的闪烁现象，以区别于背景红外辐射。燃烧火焰的闪烁频率一般约在3 H z-3 0 H z.2.6 可燃气体探测器 可燃气体探测器主要用于宾馆厨房或燃料气储备间、汽车库、压气机站过滤车间、溶剂库、炼油厂、燃油电厂等存在可燃气体的场所。按照使用气敏元件或传感器的不同，可燃气体的探测分为 4 种类型:热催化型、热导型、气敏型和三端电化学型。热催化原理是利用可燃气体在足够氧气和一定高温条件下发生在铂丝催化元件表面无焰燃烧放出热量并引起铂丝元件电阻变化

16、，从而达到探测可燃气体浓度的目的。热导原理是利用被测气体与纯净空气导热性的差异和金属氧化物表面燃烧的特性，将被测气体浓度转换成热丝温度或电阻的变化，达到测定气体浓度的目的。气敏原理是利用灵敏度较高的气敏半导体元件吸附可燃气体后电阻变化的特性来达到测量的目的。三端电化学原理是利用恒电位解法，在电池内安置 3 个电极并施加一定的极化电压，以透气薄膜同外部隔开，被测气体透过此膜达到工作电极，发生氧化还原反应，从而使传感器产生与气体浓度成正比的输出电流，达到探测目的。采用热催化原理和热导原理测量可燃气体时，不具有气体选择性，通常以体积百分浓度表示气体浓度。采用气敏原理和电化学原理测量可燃气体时，具有气

17、体选择性，适于气体成分检测和低浓度测量。可燃气体探测器一般只有点型结构形式，其传感器输出信号的处理采用闭值比较方式。2.7 火焰光探测器 火焰光探测器常用紫外与红外复合式，一般为点e 1 皮米(p m)二1 0-I m万方数据张敏等:火灾报普与联动控制系统2 0 0 4 年第 1 1 期型结构，其有效性取决于探测器的光学灵敏度(4.5 c m焰高的标准烛光距探测器0.5 m或 1.0 m时，探测器有额定输出)、视锥角(即视野，通常7 0 0.1 2 0 0)、响应时间(小于或等于 i s)和安装定位。火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟热时，应选用火焰光探测器。火灾形成阶段以迅速增长的烟火

18、速度发展，产生较大的热量或同时产生大量的烟雾和火焰辐射时，应选用感温、感烟和火焰探测器或组合使用它们。2.8 智能探测器 智能探测器自动检测和跟踪由灰尘积累引起的工作状态的漂移，当这种漂移超出给定范围时，自 动发出故障信号。同时这种探测器能跟踪环境变化，自 动调节探测器的工作参数，因此，大大降低了由灰尘积累和环境变化所造成的误报。火灾自动报警系统可对灰尘积累、环境温度、湿度、电磁干扰、香烟烟雾等因素进行监视，并用一定算法进行补偿，从而降低误报和漏报率。智能探测是一种分布式系统。它将一部分智能从中央控制器中分离出来，降低了总线的信息负荷，提高了系统的响应速度。随着人们对火灾规律认识的加深以及传感

19、技术、微电子技术的进步，智能化探测传感器将会得到更广泛的开发与应用。目前智能探测器内部有微处理器芯片或单片集成电路，有的可以根据神经网络和模糊逻辑进行多准则评估。它具有结构简单、有容错能力和环境适应性强等优点。3 火灾探测器的选用原则 一般情况下，感烟与火焰探测器的使用温度小于5 0 0C，定温探测器为 1 0 0C -3 5 0C;在。以下探测安全工作的条件是其本身不允许结冰，且多采用感烟或火焰探测器。环境的气流速度对于感温和火焰探测器工作无影响，感烟探测器则要求气流速度小于5 m/s。环境中有限的正常振动，对于点型火灾探测器一般影响很小，对分离式光电感探测器影响较大，要求定期调校。环境空气

20、湿度小于 9 5%时，一般不影响火灾探测器的工作;当有雾化烟雾或凝露存在时，对感烟和火焰探测器的灵敏度有影响。环境中存在烟、灰及类似的气溶胶时，直接影响感烟探测器的使用;对感温和火焰探测器，如避免湿灰尘，则使用不受限制。环境中的光干扰对感烟和感温探测器的使用无影响，对火焰探测器则无论直接与间接都将影响工作可靠性。感温式火灾探测器可分为定温、差温和差定温三种，其使用环境条件要求不高，一般在感烟探测器不能使用的场所均可使用。尽管在感烟探测器可用的场所也可使用感温探测器，但其探测速度却大大低于感烟方式，因此，在感烟和感温探测器均可使用的场所多选用感烟式，在有联动控制要求时则采用感烟与感温组合式或复合

21、式。此外，点型电子感温探测器受油雾污染会影响热敏元件的特性，因此对环境污染应特别考虑。感温探测器的主要适用场所有:相对湿度经常高于9 5%以上的场所，有大量粉尘、水雾滞留的场所，可能发生无烟火灾的场所，正常情况下有烟和蒸气滞留的场所以及其他不宜用感烟探测器的厅堂和公共场所。对于可能产生隐燃火或需要早期报警以避免重大损失的场所，各种感温火灾探测方式均不适应;正常温度在0 以下的场所，不宜用点型定温探测器，可用差温或定温探测器;正常情况下温度变化较大的场所，可用定温探测器。必须采用双报警信号或双信号组合报警的场所，一般都是重要性强、火灾危险性较高的场所。这时一般采用感烟、感温和火焰探测器的同类型或

22、不同类型组合起来产生双报警信号。同类型组合通常是指同一探测器具有两种不同灵敏度的输出，如具有两极灵敏输出的双信号式光电复合感烟探测器;不同类型组合则包括复合探测器和探测器的组合使用，如热烟光电式复合探测器，感烟探测器一感温探测器配对组合使用等。火灾探测报警与灭火设备有联动要求时，必须以可靠为前提，只有在获得双报警信号后，或者再加上延时报警判断后，才能产生联动控制信号。综上所述，各种火灾探测器原理特点及适用范围如表 1 所示。除此之外，为了使火灾探测器有相应的灵敏度，确保其有效性。一般情况下，感烟探测器的安装使用高度h 簇1 2 m，随着房间高度上升，使用的感烟探测器灵敏度相应提高;感温探测器的

23、使用高度 h 簇8m，房间高度也与感温探测器的灵敏度有关，灵敏度高，适于较高的房间;火焰探测器的使用高度由其光学灵敏度范围(9 m-3 0 m)确定，房间高度增加，要求火焰探测器灵敏度提高。应当指出，房间顶棚的形状(尖项形、拱顶形)和空间不平整顶棚对房间高度的确定有影响，应根据具体情况以及探测器的保护面积和保护半径等确定。4 火灾自 动报警系统 火灾自动报警系统通常由火灾探测器、区域报警控制器和集中报警控制器以及联动模块和控制设备等组成。控制器是火灾信息处理和报警控制设计的核心，最终通过控制设备实施消防动作。4.1 基本型报.系统 基本型火灾报警有区域报警系统、集中报警系统万方数据2 0 0

24、4 年第 1 1 期消 防 技 术 与 产 品 信 息4 9表 1 各种火灾探测器原理特点及适用范围类型工作原理特点适宜选用场所不适宜选用场所备注感温式火灾探测 器(H e a tDe t e c t o r)物质在燃烧时释放出大量的热，探测器中的热敏元件发生物理变化，从而将温度信号转变成电信号，传翰给火灾报警控制器，发出火灾报普信号。感温式火灾探测器按探测面的不同，分为点型和线型两种;按工作方式分为定温式和差温式定温式点型感温火灾探测器有多种类型。应用比较广泛的传感器件为不同 膨 胀系 数的 益属片和 半导 体热敏电阻。定温式线型感温火灾探测器实际上是一条热敏电缆，它有两根弹性钢丝、呈绝缘状

25、态。在每一热敏电缆中有微小电流。当热敏电缆线路上温度上升达到额定动作温度时，绝缘材料熔化，两根钢丝互相接触，此时回路电流骤然增大，控制器发出声光报警(1)相 对 湿 度 经 常 高 于9 5%0(2)可能发生无烟火灾。(3)有大量粉尘。(4)在正常情况下有烟和燕汽滞留。(5)发电机房、锅炉房、烘干车间、汽车库等。(6)吸烟室、小会议室等。(7)其他不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所。(1)有可能产生阴燃火的区域。(2)房间净高大于 8 m,(3)火灾危险性大，必须早期报警。(4)温度在 0 以下(不宣选用定温火灾探测器)。(4)正常情况下温度变化较大(不宜选用差温火灾探侧器)。当环境 温度达

26、到所 规 定的某一 温度值 时，即 动作。感烟式火灾探测 器(S m o k eD e t e c t o r)(分为离子式、光电式两种类型)利用火灾发生时所产生的烟雾，通过烟雾敏感检测元件检测并发出报警信号的装it。按敏感元件的不同，感烟式火灾探测器分为离子感烟式和光电感烟式两种。散射光式感烟火灾探测器检侧室内装有发光元件和受光元件。受光元件接收不到发光元件发出的光，不产生光电流。火灾发生时，烟雾进人探测器的检测室，由于烟粒子的作用，发光元件发射的光产生散射，散射光被受光元件所接收，受光元件阻抗变化，产生光电流，将烟雾信号转变成电信号，发出警报。(1)电子计算机房、通信机房、电影或电视放映室

27、等(2)饭店、旅馆、商场、教学楼、办公楼的厅堂、卧室、办公室等。(3)楼梯、走道、电梯机房书库、档案库。(4)有电气火灾危险的场所。(1)气流速度大于 5 m/s;湿度大于9 5 写。(2)有大量粉尘、水雾滞留并可能产生腐蚀性气体。(3)有烟滞留或产生醇类、醚类、醛类、酮类等有机物质。(4)产生燕汽和油雾且能够滞留。(5)存在高颇电磁千扰。(1)(3)为离子式 火灾探 侧 器 不适宜选用。(4)(5)为光电式式 火灾探 侧器 不 适 宜 选用场所。感光探测器(火焰探测器)(F l a meDe t e c t o r)(1)红外线火焰探测器对波长大于 7 0 0 n m(纳米)的红外线非常敏感

28、。(2)紫外线火焰探测器对波长小于 4 0 0 n m(纳米)的紫外线非常敏感感光式火灾探测器也叫做火焰探测器。这种探测器适用于生产、储存和运输高度易燃物品的场所。由于光线传播速度极快，这种探测器对起火速度快、且无烟雾遮蔽的明火火灾反应迅速。感光式火灾探测器分为红外线火焰探测器和紫外线火焰探测器。(1)无阴燃阶段的火灾。(2)火灾时有强烈的辐射。(3)需要对火焰作出快速反应。(1)在火焰出现前有浓烟扩散且探测器的镜头易被污染。(2)可能发生无焰火灾。(3)探测器易受阳光或其他光源直接或间接照射或探测器的“视线”易被遮挡。(4)明火作业以及X射线、弧光等影响。可燃气体探测器(Ga s D e t

29、 e c t o r)用于检侧建筑物内某些可燃气体(如煤气)，防止可燃气体泄漏造成火灾。这种探测器对某些可燃气体反应迅速。散发可燃气体、蒸气的场所(如乙烯装置、裂解汽油装置、合成酒精装置、高压聚乙烯装置、合成甲醉装置等的泵房、阀组间法兰盘)或者车库等。无可燃气体和可燃蒸气的场所。和控制中心报警系统三种模式。(1)区域报警系统区域报警系统由火灾探测器、手动报警器、区域火灾报警控制器或通用控制器和火灾警报装置等构成，这种系统适用于小型建筑等对象的单独使用，报警区域内最多不超过3 台区域控制器，若多于3 台，可考虑集中报警系统。区域火灾报警器按其接线方式的不同，分为分线制区域报警器和总线制区域报警器

30、两种;区域报警器既可以在一定区域内组成独立的火灾报警系统，也可以与集中报警控制器连接起来，组成大型火灾报警系统，并作为集中报警控制器的一个子系统。按其外形不同，分为壁挂式、柜式和台式三种。分线制区域火灾报警器分为1 0,2 0,3 0,5 0,1 0 0 个回路等几种，根据需要，容量还可以扩充。分线制区域火灾报警器由若干个电路单元组成，它的作用是将监视区域内探测器、手动报警按钮、水流指示器等送来的电压或电流信号转换为声、光信号并报警，同时在显示板上以数字的形式显示出着火部位。它还为探测器提供2 4 V直流稳压电源，并输出火灾报警信号给集中报警器，还备有操作其他设备的输出接点。总线制区域报警器采

31、用单片计算机技术，连接线少，安装及开通方便。使用总线制接线方式时，探测器必须配用相应的编码底座;使用分线制连接方式时，探测器使用普通安装底座。使用编码底座，区域报警器可与离子感烟式火灾探测器、感温式火灾探测器、编码手动报警按钮等组成火灾报警系统。总线制区域报警器万方数据张敏等:火灾报警与联动控制系统2 0 0 4 年第 1 1 期最多可以连接上千个编码器件。(2)集中报警系统 集中报警系统由火灾探测器，区域火灾报警控制器或通用控制器及集中火灾报警控制器等组成。这种系统适用于高级宾馆、写字楼等对象。集中火灾报警器随时采集各区域火灾报警器火灾或故障信号，使值班人员及时采取有效措施，扑灭火灾或排除故

32、障。集中火灾报警器可以连接 1 3 2 个区域火灾报警器，可连接数万个编码元件。(3)控制中心报警系统 控制中心报警系统由设置在消防控制室的消防设备、集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成;或由消防控制设备，环状布置的多台通用控制器和火灾探测器等组成。控制中心报警系统的典型结构如图4 所示。控制中心报警系统除具备火灾初起自动报警功能外，在消防中心的报警器上附设有直接通往消防部门的电话、自动灭火控制柜、火警广播系统等。当发生火灾时，立即在本区域火灾报警器上发出报警信号，同时在总服务台或消防中心的报警设备控制和手动/自动转换。一般情况下，控制中心报警系统是智能型建筑物中消防系统的

33、主要类型，是楼宇自动系统的重要组成部分。4.2 线型报.系统 线型自动报警系统分多线制系统和总线制系统两种。(1)多线制系统多线制系统是火灾探测器的早期设计。探测器与控制器的连接方式等有关，每个探测器需要两条或多条导线与控制器连接，以发出每个点的火灾报警信号。也就是说，多线制系统的探测器与控制器采用硬线一一对应连接，有一个探测点便要一组硬线对应到控制器，依靠直流信号工作和检测。多线制系统的线制常见的有2 n+2,n+1 等线制，如图5 所示。F IK-JA手动火灾报警按钮火灾报普控制 器显一火 灾 事 故 广 播霹 一 匡 石 奄 箭蠢 一 巨 竺 竺 竺 竺 竺台 一1联 动 控 制 装 置

34、固定灭火系统控制装置 圈4 控制中心报，系统上发出报警信号，并显示发生火灾的楼层、房号或区域的代号，开动火警广播，组织人员安全疏散和启动消防电梯。而后，报替联动信号驱动自动灭火控制柜工作，首先启动防火门，封闭火灾区域，并在火灾区域自动喷洒水或灭火剂灭火;其次开动消防泵和自动排烟装置。在计算机程序的控制下，根据火警探测器提供的现场火势信息，随机采取各种有效的自动灭火措施。消防人员可根据火灾发生的情况，采取人工直接灭火或人工操作固定式灭火设备灭火。据国外许多发达国家的有关资料介绍，建筑物中设置的火灾自动报警系统在消防工作中发挥了重要的作用。在智能建筑物中设置的火灾自动报警系统是建筑物自 动控制系统

35、的一个重要子系统，建筑物自动控制系统能对火灾自动报警系统进行监视。这种系统适用于大型建筑群、商场、宾馆、公寓综合楼等，可对各类建筑物中的消防设备实现联动 P 一电源线;T 一检测线;S 一信号线;G 一地线 圈5 多线制(N+4)连接方法 图5 为多线制连接方法，这里所示为n+4 方式。n 表示有几个探测器，每个引出一根独立的信号线;4表示有 4 条共用线，要接到各台探测器上，也就是说每个探测器要接出5 条线。常用的多线制连接方式还有2 n+2 方式，2 n 表示每个探测器引出两条信号线，2 为两个电源线，使用四线制探测器。当使用二线制探测器时，接线为n+l 方式，共用一条电源线，每个探测器引

36、出一条独立的信号线。多线制方式由于火灾报警控制器引出线较多，一般只用于探测器数量少且位置分散的消防系统。(2)总线制系统总线制系统形式是在多线制系统形式的基础上发展起来的。随着微电子器件、数字脉冲电路及微型计算机应用技术等用于火灾自动报警系统，改变了以往多线制系统的直流巡检功能，代之以使用数字脉冲信号巡检和信息压缩传输，采用大量编码及译码逻辑电路，实现探测与控制器的协议通信，大大减少了系统线制，带来工程布线的灵活性，形成支状和环状两种布线结构。当前使用较多的是两总线和四总线系统两种形式，如图6 所示。图中接线方式为四总线制接线方式，所有探测器都连接在总线上，没有独立的导线。该接线方式适用于四线

37、制探测器，当环中某部分线路出问题时，可以从闭环的另一方向传输信号，不至于影响其余部分线路的工作。万方数据2 0 0 4 年第 1 1 期消 防 技 术 与 产 品 信 息到探 侧 器”.“图 6 四总线制连接方法4.3 消防联动控制系统控制模块 在火灾报警与联动灭火系统中有各种类型的输人、输出控制模块和信号模块。控制模块的作用是控制各种联动设备的启闭。信号模块的作用是，把各种开关的动作信号反馈到报警器，在报警器上显示该开关设备的位置，从而了解火场的位置。控制模块的作用如下:(1)消火栓系统的控制显示功能:控制消防水泵的开与关。显示打开泵按钮的位置。显示消防水泵的工作、故障状态。(2)自动喷水灭

38、火系统的控制显示功能:控制自动喷水灭火系统的打开与关闭。显示喷淋水泵的工作状态，故障状态。显示报警阀，闸阀及水流指示器的工作状态。(3)二氧化碳气体自动灭火系统的控制显示功能:控制二氧化碳气体自动灭火系统的紧急启动和切断功能。控制火灾探测器联动的控制设备具有3 0 s 可调的延时功能，显示二氧化碳气体自动灭火系统的手动、自动工作状态功能。在报警、喷射各阶段，控制室应有相应的声光报警信号，且能手动切除声响信号。在延时阶段，应能自动关闭防火门、窗，停止通风及空调系统。(4)消防控制设备对联动控制对象功能:火灾报警后，停止有关部位的风机、关闭防火阀，并且接收其反馈信号功能。火灾确认后，关闭有关部位的

39、防火门、防火卷帘，接收其反馈信号功能。火灾确认后，发出控制信号，强制电梯全部停于首层，接收其反馈信号功能。(5)消防控制设备接通火灾报警装置功能:火灾确认后，如果二层及二层以上楼层发生火灾，先接通着火层及相邻的上、下层的火灾报警装置。如果首层发生火灾，先接通本层、二层及地下各层的火灾报警装置。如果地下室发生火灾，先接通地下各层、首层的火灾报警装置。(6)火灾确认后，接通火灾事故照明灯和疏散指示灯功能。具有切断非消防电源功能。各种控制模块用途如图7 所示。使用这些控制模块的目的，是利用模块的编码功能，通过总线制接线，对设备进行控制，减少系统接线。这些模块也要占用报警器的输出端口，在这一点上与配用

40、编码底座的探测器相同。模块的连接方法与控制器的连接方法相同。5 火灾自 动报警及联动灭火系统设计5.1 火灾事故广播与粉报系统设计 火灾事故的广播和业务广播系统合用时，设计时应符合以下规范要求:(1)火灾时应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转人火灾应急广播状态。(2)消防控制室应能监控用于火灾应急广播时的扩音机的工作状态，并应具有遥控开启扩音机和采用传声器播音的功能。(3)床头控制柜内设有服务性音乐广播扬声器时，应有火灾应急广播功能。(4)应设置火灾应急广播备用扩音机，其容量应不小于火灾时需同时广播的范围内火灾应急广播扬声器最大容量总和的 1.5 倍。消防控制室应能显示火

41、灾事故广播扩音机的工作状态，并能用传声器播音。其控制切换方式一般有两种:火灾事故广播系统仅利用业务广播系统的扬声器和传输线路，而火灾事故广播系统的扩音机等装置是专用的。当发生火灾时，由消防控制室切换输出线路，使其广播音响系统投人火灾事故广播。火灾事故广播系统完全利用业务广播系统的扩音机、传输线路和扬声器等装置。在消防控制室设有紧急播放盒(内含传声器放大器和电源、线路输出遥控按钮等)。发生火灾时，遥控广播音响系统紧急开启作为火灾事故广播。以上两种方法，都应注意使扬声器不管处于关闭或在播放音乐等状态下都能紧急播放火灾事故广播，特别是注意在设有扬声器开关或音量调节器的系统中的紧急广播方式(应用继电器

42、切换到火灾事故广播线路上)。设备可实现正常广播与事故广播的自动切.换功能。一般系统内的火灾警报信号和事故广播的切换都是在消防控制室手动操作的，只有在自动化程度比较高的场所是按程序自动进行的。自动切换可以在消防控制室，也可以在楼层或各防火分区进行。事故广播的内容也需根据火灾部位、人员分布情况及疏散设施位置等进行合理安排，不能只告诉火灾发生。同时，消防法规要求消防控制室必须昼夜 2 4 小时值班，值班人员均需了解建筑布局、人员分布及设备运行情况，为更好地配合人员疏散奠定基础。从经济角度分析，手动控制是较经济合理的。自动切换只有在播出内容经过语音处理，并采用计算机控制，即计算机根据预先编制的程序以及

43、由报警器送人的火灾信息，合万方数据张敏等:火灾报普与联动控制系统2 0 0 4 年第 1 1 期图7 火灾自动报.及联动灭火系统控制模块理地选用存储在计算机中的播出内容才行。但播出内容事先需根据各种火情，编制不同的内容存储在计算机中。设备设有监听扬声器，可在控制中心监听任何方式下的播音。5.2 火灾事故广播系统的设备 系统设备由节目源、音频功率放大器、广播区域控制盘及消防/背景广播切换模块和现场扬声设备组成的事故广播系统。节目源通常为无线电广播，激光唱机等设备提供，此外还有传声器、电子乐器等。它与音频功率放大器、消防控制系统等组成广播系统。消防联动控制系统可实现正常广播与事故广播的自动切换，便

44、于正常广播与事故广播共用一套音频功率放大器和现场扬声器。音频功率放大器音频功率放大器提供音频信号的功率放大，一般用定压1 2 0 V输出。音频功率放大器有过载保护功能，使用直流2 4 V或交流2 2 0 V供电。交流2 2 0 V失电时，可用后备电池供电。广播区域控制盘广播区域控制盘与音频功率放大器配合进行现场广播的分区控制，完成正常广播与事故广播的切换。它可分为多路、多区域。平时进行全区域正常广播，发生火警时，手动控制需要事故放音的区域进行火警事故广播，而其他区域仍为正常广播。吸顶扬声器，圆柱形箱体，安装在天花板上，功率为3-6 W。壁挂音箱，壁挂式广播音箱是广播系统中的现场扬声设备。壁挂音

45、箱为长方体，安装于墙壁，外壳是防火塑料，功率为3 Wo5.3 火灾事故广播扬声器的设计 火灾事故广播扬声器的设计，应符合下列要求:(1)民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所。每个扬声器的额定功率应不小于3 W，其数量万方数据2 0 0 4 年第 1 1 期消 防 技 术 与 产 品 信 息应能保证从一个防火分区内的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于2 5 m。走道内最后一个扬声器至走道末端的距离应不大于1 2.5 m.(2)在环境噪声大于6 0 d B的场所设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声1 5 d B,(3)客房设置专用扬声器时，其功率不宜小于 1.0W

46、,(4)一般确保电功率密度为0.0 2 5 0.0 5 W/m 2,5.4 火灾事故广播扩音机容，的确定 一般扩音机均采用晶体管扩音机，定压输出，线路电压一般采用国际标准电压7 0 V或1 0 0 V，负载功率为扩音机的8 0 0 o-1 2 0%。火灾事故广播设备用扩音机，其容量应不小于火灾事故广播扬声器容量较大的3 层扬声器容量的总和。广播扩音机容量一般按下式计算:尸=K,KZ Z P,式中尸 广播扩音机输出总电功率(W);P,K;P、每分路同时广播时最大电功率 (W);尸*第i 分路的用户设备额定容量;火灾事 故广播取相邻三层，数量最多的场声器 之和 K;第i 分路的同时需要系数;服务广

47、播K;取 0.2-0.4，背景音乐K、取 0.5-0.6,业务广播 K，取 0.7-0.8，火灾事故广 播K 取1.0;K,线路衰耗补偿系数;线路衰耗 1 d B时 取 1.2 6;线路衰耗 2 d B时取 1.5 8;K Z 老化系数，一般取 1.2-1-4.5.5 消防泵的控制 室内消火栓系统是建筑物内最基本的消防设备。该系统由消防给水(包括给水管网、加压泵及阀门等)设备和电控部分(包括启泵按钮、消防中心启泵装置及消防控制柜等)组成。消防中心对室内消火栓系统应有下列控制与显示功能:控制消防水泵的启、停，显示启泵按钮的位置和显示消防水泵的工作、故障状态。消防泵的手动控制有以下两种方式:(1)

48、通过消火栓按钮直接启动消防泵;(2)通过手动报警按钮，将手动报警信号送人控制室的控制器后，产生手动或自动信号控制消防泵启动，同时接收返回的水位信号。消防泵经中央监控室联动控制的过程如图8 所示。国内外也有用双触点按钮兼容消火栓和手动火灾报警按钮的做法。这种兼容的消火栓，既可满足用于消防水泵启动和在消防控制室的控制功能，又可满足火灾自动报警系统的手动报警功能，具有兼容性，将此按钮放置于消火栓旁边墙上合二为一。控制中心报警系统手动报替器I-，二 I.I，“.。I恨 誉 份 蒯 裕1泪 叻 笨 份 蒯 济水位信号器高水位信号低水位信号运转信号故障信号自动控制消防泵手动控制启动按钮停止按钮 图8 消防

49、泵联动控制示意圈 布线时，可根据消防水泵高、低区的对应启泵关系，使得每个供水区域内的水泵共用一条启泵线。接线时尽可能使得各楼层纵向位置对称，按钮的电源线和启泵线用总线连接方式，连成“或”控制关系，这样启动相对应的那台消防水泵，可以大大减少布线数。对消火栓按钮所在楼层的地址进行编码，并纳人报警二总线，而且可在火灾报警控制器上显示。根据纵横坐标的矩阵组合显示关系，可以知道任何消火栓按钮在对应纵横坐标上的编号、启泵位置号。5.6 防排烟设施的控制 (1)中心控制方式 中心控制方式通常的做法是，消防中心接到火警报警信息后，直接产生信号控制排烟阀门开启，排烟风机启动，关闭空调、送风机、防火门等，并且接收

50、各设备的返回信号和防火阀动作信号，监视各设备运行状况。中心控制方式如图9 所示。图，中心控制方式示意图 (2)模块控制方式 模块控制方式通常的做法是消防中心接收到火警信号后，产生排烟风机和排烟阀门等的动作信号，经总线和控制模块驱动各设备动作并且接收其返回信号，监测其运行状态。排烟阀的联动控制与信号反馈一个排烟阀联动万方数据张敏等:火灾报替与联动控制系统2 0 0 4 年第 1 1 期控制需设一个控制模块和一个监视模块。当探测器报警以后，控制模块接到报警器的指令，将开启排烟阀，排烟阀动作的反馈信号由监视模块完成，5.7 防火卷帘门、防火门的控制 防火卷帘门的控制分为中心联动控制和模块联动控制两种