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第17章 智能物业的消防系统及其应用管理(2)

⑤通信设备:应急通信机、一般电话、对讲电话、无线步话机等。

⑥避难设备:应急照明装置、引导灯、引导标志牌。

⑦其他设备:洒水送水设备、应急插座设备、消防水池、防范报警设备、航空障碍灯设备、地震探测设备、煤气检测设备、电气设备的监视等。

二、火灾自动报警系统保护对象分级

火灾自动报警系统的保护对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级,并且符合规定。

三、火灾自动报警系统的结构形式

火灾自动报警系统结构按不同的分类方式可以有多种形式。按火灾探测器与火灾报警控制器间连接方式的不同可分为多线制和总线制系统结构;按火灾报警控制器实现火灾信息处理及判断智能的方式不同可分为集中智能和分布智能系统结构;根据火灾自动报警系统联动功能的复杂程度及报警系统保护范围的大小,可将火灾自动报警系统分为区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统3种系统结构。

1.多线制系统结构

多线制系统结构一般要求每个火灾探测器采用两条或两条以上导线与火灾报警控制器相连接,从而保证了每个火灾探测点都能够发出火灾报警信号。火灾探测器与火灾报警控制器采用硬线一一对应连接,有一个火灾探测点便需要一组硬线与之对应,其设计、施工与维护复杂,已逐步被淘汰。

2.总线制系统结构

总线制系统结构目前应用非常广泛,它是在多线制基础上发展起来的。微电子器件、数字脉冲电路及计算机应用技术用于火灾自动报警系统,改变了以往多线制结构系统的直流巡检和硬线对应的连接方式,代之以数字脉冲信号巡检和信息压缩传输,采用大量编码、译码电路和微处理器实现火灾探测器与火灾报警控制器的协议通信和系统监测控制,大大减少了系统线制,提高了工程布线的灵活性,并形成了枝状和环状两种工程布线方式。

3.集中智能系统结构

集中智能系统结构的主要特点是,火灾探测器仅完成对火灾参数的有效采集、变换和传输工作;火灾报警控制器采用微型机技术实现信息集中处理、数据储存、系统巡检等,并由内置软件完成火灾信号特征模型和报警灵敏度调整、火灾判别、网络通信、图形显示和消防设备监控等功能。该系统结构的主要缺点是,当建筑规模庞大、火灾探测器和消防设备数目众多时,单一火灾报警主机会出现应用软件复杂庞大、火灾探测器巡检周期过长、火灾监控系统可靠性降低和使用维护不便等。

4.分布智能系统结构

在分布智能系统中,现场火灾探测器或区域控制器直接处理火灾探测信息的基本分析、环境补偿、探头清洁报警和故障判断等,从而免去中央火灾报警控制器处理大量信号的负担,使之能够从容地实现系统巡检、火灾参数算法运算、消防设备监控、联网通信等管理功能,提高了系统巡检速度、稳定性和可靠性。由于分布智能系统采用了集散化的结构,即使某一部分发生故障,也不会对其他部分造成影响,并且其联网功能强,应用网络技术,可以和建筑物自动控制系统进行集成,增强了综合防灾能力。分布智能系统结构形式是火灾监控系统的发展方向并逐渐成为主流。

5.区域火灾报警结构

区域火灾报警系统通常由区域火灾报警控制器、火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾报警装置及电源等组成。由于未设置集中报警控制器,当火灾报警区域过多而又分散时,不便于集中监控与管理。

6.集中火灾报警系统结构

集中火灾报警系统通常由集中火灾报警控制器、至少两台区域火灾报警控制器、火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾报警装置及电源等组成。

集中火灾报警系统应设置在由专人值班的房间或消防值班室内,有助于建筑物内整体火灾自动报警系统的集中监控和统一管理。

7.控制中心火灾报警系统结构

控制中心火灾报警系统通常由至少一台集中火灾报警控制器、一台消防联动控制设备、至少两台区域火灾报警控制器、火灾探测器、手动报警按钮、火灾报警装置、火警电话、火警应急照明、火灾应急广播、联动装置及电源等组成。

控制中心报警系统的火灾报警控制器设在消防控制室内,其他消防设备及联动控制设备,可采用分散控制和集中遥控两种方式。各消防设备工作状态的反馈信号,必须集中显示在消防控制室的监控台上,以便对建筑内的防火安全设施进行全面控制与管理。控制中心报警系统探测区域可多达几百个,甚至几千个。

四、火灾探测器及其选用

国际标准《火灾探测和报警系统》(ISO7240-1)中对火灾探测器的定义是:火灾探测器是火灾自动报警系统的组成部分,它至少含有一个能够连续监视,或以一定频率周期监视与火灾有关的物理和(或)化学现象的传感器,并且至少能够向控制和指示设备提供一个适合的信号,由探测器或控制和指示设备判断是否报火警或操作自动消防设备。简言之,所谓火灾探测器,是指用来响应其附近区域由火灾产生的物理和化学现象的探测器件。

火灾探测器是消防系统最基本和最关键的部件之一,正确选择火灾探测器的类型、布置火灾探测器的位置并确定火灾探测器的数量是一项非常重要的消防设计工作。

(一)火灾参数检测方法

火灾参数检测室是以物质燃烧过程中产生的各种物理或化学现象为依据,以实现早期发现为目的的。因此,可以物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换为基础,来确定采用何种火灾探测方法进行火灾参数的检测。

1.空气离化探测法

空气离化探测法是利用放射性同位素释放的α射线将空气电离,使电离室内具有一定的导电性,在电场的作用下形成离子流,当烟雾气溶胶进入电离室内,烟雾粒子将吸附其中的带电离子,产生离子电流变化,从而获得与烟浓度有直接关系的电信号,用于火灾的确认和报警。采用空气离化探测法实现的感烟探测一般称为离子感烟探测,对于火灾初期引燃阶段的烟雾气溶胶探测非常灵敏有效,可测烟雾粒子的粒径范围为0.03~10μm。

2.光电感烟探测法

光电感烟探测法是根据火灾产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用来实现感烟式火灾探测的方法。根据光散射定律,在通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光,当烟雾气溶胶进入暗箱时,其中直径大于探测光波长的着色烟粒子产生散射光,通过与发光元件成一定夹角(一般在90°~135°之间,夹角越大,灵敏度越高)的光电接收元件收到的散射光强度,可以得到与烟浓度成正比的电流或电压,以此判断火灾的发生。

3.温度(热)探测法

温度(热)探测法是根据物质燃烧放出的热量(温度)所引起的环境温度升高或其变化率大小,通过热敏元件与电子线路来探测火灾的。

4.火焰(光)探测法

根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小,其中主要是红外光辐射和紫外光辐射的大小,通过光敏元件与电子线路来探测火灾现象。

根据各类物质燃烧时的火灾信息探测要求和上述不同的火灾探测方法,可以构成各种类型的火灾探测器,主要有感烟式、感温式、感光式和可燃气体4种类型的火灾探测器。

(二)火灾探测器的构造

火灾探测器本质上是感知其装置区域范围内火灾形成过程中的物理和化学现象的部件。

原则上讲,火灾探测器既可以是人工的,也可以是自动的。由于人工很难做到24小时全天候看守,因此,一般讲到火灾探测器均是指自动火灾探测器。

无论何种火灾探测器,其基本功能要求是:①信号传感要及时,具有相当精度;②传感器本身应能给出信号指示;③通过报警控制器,能分辨火灾发生的具体位置或区域;④探测器应具有相当稳定性,尽可能地防止干扰。

因此,火灾探测器通常由传感元件、电路、固定部件和外壳3部分组成。

1.传感元件

传感元件是探测器的核心部分,它的作用是将火灾燃烧过程中的物理量或化学量,如烟雾、温度、辐射光和气体浓度等转换成电信号。

2.电路

火灾探测器中的电路通常由转换电路、抗干扰电路、保护电路、指示电路和接口电路等组成,它的作用是将传感元件转换所得的电信号进行放大并处理,变换成火灾报警控制器所需要的信号。

①转换电路:它将传感元件输出的电信号变换成具有一定幅值并符合火灾报警控制要求的报警信号。通常包括匹配电路、放大电路和阈值电路。电路组成形式取决于报警系统所采用的信号种类。

②抗干扰电路:由于温度、风速、强电磁场和人工光等外界环境条件,会影响不同类型火灾探测器的正常工作,或者造成假信号使探测器误报。因此,为了提高火灾探测器信号感知的可靠性,防止或减少误报,探测器要配置抗干扰电路来提高它的抗干扰功能。

③保护电路:它由监视电路和检查电路两部分组成,用来监视探测器和传输线路的故障,检查试验自身电路和元件、部件是否完好,监视探测器工作。

④指示电路:用以显示探测器是否动作,并给出动作信号。通常在探测器上设置动作信号灯,称作确认灯。

⑤接口电路:用以实现火灾探测器和火灾报警器间的电气连接,完成信号的输入和输出。

3.固定部件和外壳

固定部件和外壳用于固定探测器,其外壳既能保证烟雾、气流、光源、温度等物理量和化学量能够被及时感知,又能尽可能地防止灰尘及其他非感知信号进入。

(三)火灾探测器的分类

火灾探测器的种类很多,不同的火灾探测器其结构和工作原理也是不同的。通常火灾探测器可以按照其结构形式、火灾探测参量及使用环境来进行分类。

1.按结构形式分类

火灾探测器根据其传感器的结构形式,通常可以分为以下两种类型。

(1)点形火灾探测器

点形火灾探测器是目前应用最为广泛的一种探测器,它装置于被保护区域的某“点”,用于响应传感器附近的火灾产生的物理和(或)化学现象。

(2)线形火灾探测器

线形火灾探测器是指响应某一连续线路附近的火灾产生的物理和(或)化学现象的火灾探测器件,常装置于某些特定的环境区域,它可以是管状的线管式火灾探测器,也可以是不可见的红外光束线形火灾探测器。

2.按火灾探测参量分类

根据探测火灾参量的不同,火灾探测器可以分为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器及复合式火灾探测器。

(1)感烟式火灾探测器

从火灾形成的过程可以看出,在火灾形成的初起阶段会产生大量烟雾,使得周围环境的烟雾浓度迅速增大,如果此时能够感知火灾信号,将给灭火创造极为有利的条件,并最大程度地降低了火灾造成的损失。因此在实际工程中大量采用这种“早期发现”的感烟式火灾探测器。通过感烟式火灾探测器对烟雾的敏感响应,可以最早感受火灾信号。感烟式火灾探测器是目前世界上应用较普遍、数量较多的火灾探测器,它又可以分为离子型、光电型、激光型、电容型和红外光束型等多种形式。目前,常用的感烟式火灾探测器是离子感烟火灾探测器和光电感烟火灾探测器。

(2)感温式火灾探测器

感温式火灾探测器是最早被人们用于火灾探测和报警的探测器。它动作于阴燃阶段后期,属于“早中期发现”的探测器。在火灾的初期引燃阶段,使用热敏元件来探测火灾的发生是一种有效的手段,特别是那些经常存在大量粉尘、油雾、水蒸气的场所,由于无法使用感烟式火灾探测器,因此感温式火灾探测器显得尤为重要。根据监测温度参数的不同,感温式火灾探测器又可分为定温式、差温式和差定温式3种类型。定温式火灾探测器用于响应环境温度达到或超过某一预定值的场合;差温式火灾探测器以检测“温升”为目的;而差定温式火灾探测器则兼顾“温度”和“温升”两种功能。感温式火灾探测器也是工程上常用的火灾探测器种类之一,它主要适用于不适合或不完全适合感烟火灾探测器的场合。

①点形定温式火灾探测器。定温式火灾探测器是在规定时间内,火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。点形结构是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏半导体电阻等元件,在规定的温度值产生火灾报警信号。目前,常用的定温式火灾探测器有双金属型、易熔合金型和电子型几种类型。

双金属型定温火灾探测器是由热膨胀系数不同的双金属片和固定触点组成。凹面由热膨胀系数较大的材料构成,凸面由热膨胀系数较小的材料构成。当环境温度逐渐升高,热量经集热片传到双金属片。双金属片凹面因膨胀系数大于凸面膨胀系数而向四周伸展,使蝶形双金属片逐渐展平,当达到临界点(即定温值)时蝶形双金属片突然翻转,凸形向上,通过顶杆推动触点,造成电气触点闭合,从而输出报警信号。

易熔合金型定温火灾探测器的原理是利用低熔点(易熔)金属在火灾初起环境温度升高且达到熔点温度时被熔化脱落,从而使机械结构部件动作(如弹簧弹出、顶杆顶起等),造成电触点接通或断开,发出电气信号。这种探测器结构简单,牢固可靠,很少误动作。但应注意的是,易熔合金型定温火灾探测器一旦动作后,便不可复原再用,所以在安装时,不能在现场用模拟热源进行测试。

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