火灾报警与消防联动控制系统

1、第四章火灾报警与消防联动控制系统4.1概 述防火是安全防范的一个重要内容。火灾发生的初期阶段规模小而且易于扑火，但如果不能及 时发现和扑灭，则会使火势蔓延，酿成灾难。因此如何探知火灾发生，并在火灾发生示采取 疏散人员、自动灭火等-系列措施，使火灾能够尽早扑灭，损失和伤害降到最低程度，是人 类长期追求的一个目标。使用探测器來监测火情并在火灾发牛时进行报警的设施，早在19 世纪末就已被发明，但现代意义上的火灾报警设施则是电了技术和微型计算机技术结合的产 物。在我国，大约从70年代起火灾报警设备才开始在大型建筑物中使用，80年代以后，随 着我国高层建筑的兴起，火灾报警与消防联动控制技术则得到了较人的

2、发展。一个火灾报警系统一般iii火灾探测报警器件、火灾报警装置、火灾警报装置和电源四部分构 成。复杂的系统还应包括消防设备的控制系统。火灾探测报警器是能对火灾参数（如烟、温光、火焰辐射、气体浓度等）进行响应并自动产 生火灾报警信号的器件。按响应火灾参数的不同，火灾探测器分成感温、感烟、感光、气体 火灾探测器和复合火灾探测器五个基本类型。传统的火灾探测器是当被探测参数达到某一值吋报警，因此常被称为阈值火灾探测器（或称 开关量火灾探测器），但近年來出现了一种模拟量火灾探测器，它输出的信号不是开关量信号， 而是所感应火灾参数值的模拟量信号或与其等效的数字量信号。它没冇阈值，只相当于一个 传感器。另一

3、类火灾报警器件是手动按钮，它是由发现火灾的人员用手动方式进行报警。火灾报警装置是川以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其他辅助功 能的控制设备。火灾报警控制器即为其屮的一种，它能为火灾探测器提供电源，接收、显示 和传输火灾报警信号，并能对自动消防设备发出控制信号，是火灾自动报警系统的核心部分。 火灾报警控制器按其川途的不同，可分为区域火灾报警控制器，集中火灾报警控制器和通川 火灾报警控制器三种基本类型。近年来，随着火灾探测报警技术的发展和模拟量、总线制、 智能化火灾探测报警系统的逐渐应用，在许多场合，火灾报警控制器已不再分作区域、集屮 和通用三种类型，而统称为火灾报警控制器。

4、在火灾报警装置屮，还侑一些设备如屮继器、 区域显示器、火灾显示盘等装置，可视为火灾报警控制器的演变或补充，在特定条件下应川， 与火灾报警控制器同属火灾报警装置。火灾警报装置是火灾口动报警系统小用以发出区別于周围环境声、光的火灾警报信号装置。 它以特殊的声、光等信号向警报区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救 灾的措施。在火灾口动报警系统中，当接收到火灾报警信号后，能自动或手动启动相关消防设备并 显示英状态的设备称为消防控制设备，主要包括接受火灾报警控制器控制信号的自动灭火系统的控制装置、室内消火栓系统的控制装置，防排烟及空调通风系统的控制装置、常开防火 门、防火卷帝的控制装置、电

5、梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通 信设备、火灾应急照明与疏散指示标志等。消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便r 集中统一控制。也有的消防控制设备设置在被控消防设备所在现场，但其动作信号则必须返 回消防控制屮心，实行集中与分散和结合的控制方式。火灾白动报警与消防联控系统的供电应采用消防电源，备用电源采用蓄电池。图41为一典型火灾报警与消防联动系统的方椎图。消防泵启动报警系统火灾探滴消防广播系统喷淋泵启动气体灭火警报消防灭火系统报警控制系统 消防中心火灾应急电源控制照明控制系统启动排烟风机放下卷帘门防推烟系统打开推烟阀启动正压风机图41火灾报警与消防联动系统框图4.2物质

6、燃烧的过程与规律燃烧是一种伴随有光、热和炯现象的化学反应。有焰燃烧的发牛需要四个充要条件，即：一 定蜃的可燃物、氧气、温度和未受抑制的链式反应。可燃物按其物理状态可分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物三种类別。但从化学角度1:讲，可燃物都是未达到英最高氧化状态的材料。一种特定材料能否被进一步氧化燃烧取决 于它的化学性质。任何一种由碳和氢为主构成的材料都可以被氧化燃烧。某些单质物体，如 磷，也可以在空气屮燃烧，但绝人多数的可燃物都会含有一定比例的碳和氢。氧气主耍指空气小的游离态氧。某些化合物中含有的氧如在燃烧中释放出来的话也会助燃。 热量是可燃物与氧发生反应的能量来源，其外在表现为温度。燃烧对

7、以是明火来引燃处于空 气中的可燃物，也可能是可燃物升温到着火点后自燃。不同的物质其燃点温度也不同。人多数的有焰燃烧都存在着链式反应。当某种可燃物受热时，它不仅会汽化，而且该可燃物 的分子会发空热裂解作用，即它们在燃烧前会裂解成为更简单的分子。这些分子小的一些原 子间的共价键常常会发生断裂，从阳生成口由基，由于它是一种高度活泼的化学形态，能与 其他的自由基和分子反应而使燃烧持续下去，这就是燃烧的链式反应。明白了燃烧的过程，就会清楚防火和火火的基木措施就是要去掉四个条件屮的一个或几个， 使燃烧不致发生或不能持续。普通的可燃物在燃烧过程中，首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气充分的条件下才能 达到

8、全部燃烧，产生火焰，并散发出大量的热，使环境温度升高。火灾探测器就是利用燃烧 过程中发烟、发光、发热和气体浓度升高等现彖来预报火灾的。图4-2是可燃物质典型的起 火过程。从图中可以看到，火惜发展在初起和阴燃两个阶段所占的时间比较长，这是燃烧的 开始阶段。如果要想把火灾的损失控制在最低限度，保证人身不遭伤亡，火灾探测应在开始 阶段即能报警，因为此阶段尽管产生的大量气溶胶和烟雾充满了建筑物内火灾部位的空间， 但环境温度并不髙，尚未达到蔓延和发展的程度，比较容易扑灭。从曲线上还可以看到，火 灾从开始阶段到全部燃烧，要经过-段时间。对于这种燃烧速度缓慢的火灾初期，用烟感探 测最为合适。而且测最气溶胶比

9、测最温度要更灵敏。感烟探测器可以在火灾初起的短时间内 作岀反应，发出火灾报警信号，而感温、感光探测器则要在较长时间后的全燃阶段才能作出 反应。图4-2普通可燃物的起火过程火灾发生示除了火灾现场的高温高热可造成生命财产损失外，它所产生的人蜃一氧化碳、二 氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等冇毒气体可先于火燃通过楼道、管道井、楼梯井向建 筑物内漫延，其対建筑物内人员的危害比明火本身还要大。因此消防联动系统在收到火灾报警信号示除了要启动自动灭火系统外，还要启动防排烟系统，使有毒气体与非火灾区隔断， 并尽快将其排除到建筑物外。图4-3为不关门窗时有毒烟气在楼层内的流窜情况，它以 0.5m/s0.7m/s

10、的速度横向扩散，以2m/s3m/s的速度在楼梯道内上升。如川动防排烟系统后 则町有效的抑制有毒烟气在建筑物内的蔓延。图4-3火灾时不关门窗烟雾在建筑内流窜惜况4.3火灾探测器火灾探测辭按探测火灾参量的不同可分为感烟式、感温式、感光式、可燃气体探测式和复合 式五种主要类型。感烟式火灾探测器对燃烧中产生的固体或液体微粒予以响应，可以探测物质初期燃烧所产生 的气溶胶或烟雾粒了浓度。气溶胶或烟雾粒子可以减小探测器电离室的离了电流，改变光强, 改变空气电容器的介电常数或改变半导体的某些性质，因此感烟火灾探测器乂可分为离子型、 光电型、电容式或半导体型等类型。感温火灾探测辭响应界常温度、温升速率和温差等火

11、灾信号。其结构简单，与其他类型的探 测器相比，可靠性高，但灵敏度较低。常用的冇定温型（环境温度达到或超过设定值时响应）、 差温型（环境温度上升速率超过预定值时响应）和差定温型（兼冇差温、定温两种功能）三 种。感温火灾探测器使用的敏感元件主要有热敏电阻、热电偶、双金屈片、易熔金属、膜盒 和半导体材料等。感光火灾探测器又叫火焰探测器，主要对火焰辐射出的红外光、紫外光、可见光予以响应。 常用的有红外火焰型和紫外火焰型两种。气体火灾探测器主要用于易燃易爆场所探测可燃气体、粉尘的浓度，一般调整在爆炸浓度 下限的1/51/6时动作报警。其主要传感元件有伯丝、钳耙和金属氧化物半导体等儿种。 町燃气体探测器主

12、要用于厨房或燃气储备间、汽车库、溶剂库等存在可燃气体的场所。复合式火灾探测器是可以响应两种或两种以上火灾参数的火灾探测器，主要有感温感烟型、 感光感烟型、感光感温型等。探测器如果按萇结构造型分类的话乂可分为点型和线型两大类。4. 3. 1离子感烟探测器离子感烟探测器是口前应用最广泛的一种探测器。它是利用烟雾粒子改变电离室电离电流的 原理制成的。如图4-4所示，两个极板分别接在电源的正负极上，在电极z间放有（1粒子放 射源铠241,它持续不断的放射岀u粒了，a粒了以高速运动撞击极板间的空气分了，使空 气分子电离为正离子和负离子（电子），这样电极之间原来不导电的空气具有了导电性， 实现这个过程的装

13、置称为电离室。在电场作川下，正负离了冇规则的运动形成离了电流。 当火灾发生时，烟雾粒子进入电离室后，电离产生的正离子和负离子被吸附在烟雾粒子上, 使正负离子相互中和的概率增加，这样就使到达电极的有效离子数减少；另一方面，由于 烟雾粒子的作用，q射线被阻挡，电离能力降低，电离室内产生的正负离子的数量也减少, 这两者都导致电离电流减少，因此只要能检测到离了电流的变化就可检测到火灾是否发 生。图44离子感烟探测器丄作原理图45为双源式感烟探测器的电路原理和工作特性，开室结构的检测电离室和闭室结构的补 偿电离室反向串联。当检测室因烟雾作用而使离了电流减小时，相当于该室极板间等效阻抗 加人，而补偿室的极

14、板间等效阻抗不变，则施加在两电离室上的电压分压u和5发生变化, 见图45 （b）o无烟雾时，两个电离室电压分压3、6都等于12v,当烟雾使检测室的电离 电流减小时，等效阻抗增加,ui减小为u, 6增加为u2，ui，+u2'=24v。开关电路检测6 电压，当6增加到某一定值时，开关控制电路动作，发出报警信号，此信号传输给报警器, 实现了火灾自动报警。上例中两个电离室各有一个a离子发射源，称为双源式离子感烟探测器。这种探测器在我国 已大虽生产并广泛应用。但冃前一种单源双室式离子感烟探测器正在逐渐取代双源双室式感 烟探测器。单源式离了感烟探测器的工作原理与双源式基木相同，但结构形式不同。图4

15、-6 为单源双室离了感烟探测器结构示意和工作特性图。单源双室感烟探测器的检测电离室与参 考电离室比例相差较大，补偿室小，检测室大。两宗基本是敞开的，气流互通。检测室与大 气相通，而补偿室则通过检测室间接与大气相通。两室共用一个放射源，开关电器uo24vdc12 /补偿电离室检测电离爼无烟曲线k2*u®有烟时检测电离室特性©参考电室特性(a)电路原理(b)工作特性曲线图45双源式感烟探测器电路原理和工作特性图4-6单源双室离子感烟探测器电路原理与工作特性放射源发射的a射线先经过参考电离室，然后穿过位于两室屮间电极上的一个小孔进入检测 室。两宗中的空气部分被电离，各形成空间电荷

16、区。因为放射源的活度是一定的，中间电极 上的小孔面积也是一定的，从小孔进入检测室的a离子也是一定的，在正常情况下，它不受 环境影响，因此电离室的电离平衡是稳定的，图(b)中为检测电离室的特性曲线，为参 考电离室的特性曲线。交点处的电压u。为中间电极对地电压，ui为内部电极与中间电 极z间的电位差。uo+ui=uso当火灾发生时，烟雾粒子进入检测电离室，使检测室空气的等 效阻抗增加，工作特性变为曲线，而参考电离室的工作特性不变。屮间电极的对地电压 变为与®交点处对应的电压u。1,显然a?增加，而减小，uj + uxus。检测中间极板 上的电压u。的变化量au,当其超过某一阈值吋产生火灾

17、报警信号。单源双室离子式感烟探测器双源双室离子式感烟探测器相比，有以下几个优点：(1) 由于两个电离室同处在一个相通的空间，只要两者的比例设计合理，就既能保证在火灾 发生时烟雾顺利进入检测室迅速报警，又能保证在环境变化时两室同时变化而避免参数的不 一致。它的工作稳定性好，环境适应能力强。不仅对环境因素(温度、湿度、气压和气流) 的慢变化有较好的适应性，对快变化的适应性则更好，提高了抗湿、抗温性能。(2) 增强了抗灰尘、抗污染的能力。当灰尘轻微地沉积在放射源的有效发射面上，导致放射 源发射的a粒子的能量强度明显变化时，会引起工作电流变化，补偿室和检测室的电流均会 变化，从而检测室的分压变化不明显

18、。(3) 一般双源双室离子感烟探测器是通过调整电阻的方式实现灵敏度调节的，阳单源双室离 了感烟探测器则是通过改变放射源的位置来改变电离室的空间电荷分布，即源电极和屮间电 极的距离连续可调，这就可以比较方便地改变检测室的静态分压，实现灵敏度调节。这种灵 敏度调节连续而且简单，有利于探测器响应阈值的一致性。(4) 单源双室只需一个更弱的a放射源，比双源双室的电离室放射源强度减少一半，而口也 克服了双源双室两个放射源难以匹配的缺点。4. 3. 2光电式感烟探测器光电式感烟火灾探测器根据烟雾对光的吸收作用和散射作用，可分为散射光式和减光式两种 类型。1. 散射光式光电感烟火灾探测器图4-7为散射光式光

19、电感烟探测原理示意图。当无朋雾吋，发光元件发射的一定波长的光线 肓射在发光原件对应的暗室壁上，而安装衣侧壁上的受光元件不能感受到光线。但当火灾发 生时，烟雾进入检测暗室。光线在前进过程屮照射在不规则分布的烟雾粒了上，产生散射， 散射光的不规则性使一部分散射光照射在接收管上，显然烟雾粒子越多，接收光电管收到的 散射光就越强，产生的光电信号也越强。当烟雾粒子浓度达到一定值时，散射光的能量就足 以产生一定大小的激励电流，可用于激励外电路发出火灾信号。散射光式烟雾探测器只适川于点型探测器结构，其遮光暗室中发光元件与受光元件的夹角在 90°135。之间，夹角越人，灵敏度越高。不难看出，散射光式

20、光电感烟的实质是用一套 光系统作为传感器，将火灾产生的烟雾対光特性的影响，用电的形式表示出來并加以利用。 由于光学器件的寿命有限，特別是发光元件，因此在电光转换坏节采用间歇供电方式，即用 振荡电路使发光元件产生间歇式脉冲光，一般发光时间为10u s10 ms,间歇时间3s5s。 发光或受光元件多采用红外光元件神化稼二极管(发光峰值波长0.94 um)与硅光敏二 极管配对。一般，散射光式感烟探测器对粒径0.9 u m10um的烟雾粒子能够灵敏探测，而对0.01 u m09u m的烟雾粒了浓度变化无反应。2 减光式光电感烟火灾探测器减光式光电感烟探测器的受光管安装位置与散射光式光电感烟探测器不同，

21、是放在与发光管 正对的位置上，如图4-8o进入光电检测暗室内的烟雾粒了对光源发出的光产生吸收和散射 作用，使通过烟雾后的光通量减少，从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流相对于初 始标定值的变化量人小，反映了烟雾的浓度，据此可通过电子线路对火灾信息进行阈值比较 放大、判断、数据处理或数据对比计算，以发出相应的火灾信号。烟雾l-/ / / _/ f / / iii 烟雾图48减光式光电感烟探测器原理图3.线型光电感烟探测器所谓线型光电感烟探测器工作原理与遮光型光电感烟探测器类似，只不过它的发光原件与受 光元件分别作为两个独立的器件，而将整个探测区间作为“检测暗室”，不再有器件的检测暗 室。发光

22、元件安装在探测区的某个位置，接收元件安装在探测区中与发光管冇一定距离的对 应位置。在探测区无烟时，发射器发出的红外光束被接收器接收到，产生正常的光电信号， 但当烟雾扩散到探测区时，朋雾粒子对红外光线的吸收和散射作用，使到达接收器的光信号 减弱，接收器产生的光电信号也减少，对其分析判断后可产生火灾报警信号。图49为线型 红外光束感烟探测器的原理结构框图。发射器接收器间歇震荡电路v 0 = 0测量区光路放人分析电路图4-9线型红外光束感烟探测器原理图发射器通过测量区向接收器捉供足够的红外光束能量，采用间歇发光方式可延长发光管使用 寿命，通常发射脉冲宽度为13叮，周期为8ms,由间歇振荡器和发光二级

23、管完成红外光发 射。接收器硅光电二极悸作为光电转换元件，接收发射器发射来的红外光信号，把光转换为电信 号示，由接收电路放人、处理、输出、报警。接收器屮还有防课报、检杏及故障报警电路， 以提高整个系统的工作可靠性。在发射器接收器z间各有一块口径和焦距相同的双凸透镜分別作为发射透镜和接收透镜。 红外发光管和接收硅光电二极管分别置于发射与接收端的焦点上，使测量区的光路为基本平 行光线，并可方便调整发射器与接收器之间的光轴重合。4. 3. 3感温式火灾探测器感温式火灾探测器按其作用原理分为三类：定温式、差温式和差定温式。定温式是温度达到 或超过预定值时响应的感温探测器；差温式是升温速率达到预定值吋响应

24、的感温探测器；差 定温式是兼有斧温和定温两种功能的感温探测器。感温火灾探测器按其感温效果和结构形式 又可分为点型和线型两类。点型又分为定温、普温、差定温三种，而线型分为缆式定温和空 气管式差温两种。1. 定温式火灾探测器当火灾发生示探测器的温度上升，探测器内的温度传感器感受火灾温度的变化，当温度达到 报警阈值时，探测器发出报警信号，这种形式的探测器即为定温式火灾探测器。定温式火灾探测器因温度传感器不同乂可分为多种，如热敏电阻型、双金属片型、易熔合金 型等。热敏电阻是一种半导体感温元件，其温度-电阻特性有三种：负温度系数热敏电阻（ntc）、 正温度系数热敏电阻（ptc）和临界温度热敏电阻（ctr

25、）。它们的特性曲线如图410。图4-10各种热敏电阻的温度特性从图中可以看到用ctr与ptc型热敏电阻构成热控开关较为理想，而ntc型热敏电阻的线 性度更好一些。热敏电阻的特点是电阻温度系数人，因而灵敏度高，测量电路简单；体积小、热惯性小；h 身电阻大，对线路电阻叮以忽略，适于远距离测量；缺点是稳定性较差和互换性差，但现在 生产的有些热做电阻的稳定性和互换性都己经有了很大提高，完全对以用作感温探测器的传 感器。双金属片是将两种不同热膨胀系数的金属片构造在一起，当温度升高时，两种材质的金属片都将受热变形，但因其膨胀系数不同，两者的变形程度不同，就会产生一个变形力，当温度 达到某一定值时，用其带动

26、导电触点的闭合或断开來实现报警，图4-11为一种园筒状双金属 定温探测器示意图。外筒是用高膨胀系数的不锈钢片制成。筒内两条低膨胀系数的铜合金金 属片各带一个电接点，常温时铜合金金属片的长度使中间部分隆起，电接点断开。金属片的 两端固定在不锈钢筒的两端。当火灾发生时温度升高，不锈钢的热膨胀系数高于铜合金金属 片，因此变形人，使不锈钢筒两端伸长，而铜合金片变形小，但两端随不锈钢筒变形而拉紧, 使屮间的隆起消失，电接点闭合发出报警信号。铜合金片/图4-11双金属i员i筒状定温探测器结构图易熔金属丝是一种简单易行的感温探测元件，止常时川其将电路连通，当火灾发生时，火灾 温度使易熔金属丝熔断，从而使电路

27、断开而发出报警信号。还有一种玻璃泡式感温元件与易 熔金属丝的原理很相似，它是当火灾发生吋,火灾温度使玻璃泡破裂从而使附着在玻璃泡上的 导电体断开。2. 差温式感温火灾探测器正常时室内温度变化率很小，火灾发生时，有一个温度迅速升高的过程。所谓差温是指一定 时间内的温度变化量，即温度的变化速率，当检测到的这个值超过设定值时发出报警信号。 膜盒式差温探测器是一种常见的差温式感温探测器。图4-12为膜盒式差温探测器的结构图。 这种探测器由感热室、膜片、泄漏孔及电接点等构成。如果环境温度缓慢变化，空气膨胀缓 慢，则由于泄漏孔的作用使感温气室内的空气压力变化不大，膜片慕木不变形，电接点断开。 当火灾发生时

28、，空气室内的空气随周f同温度急剧升高而迅速膨胀，因为这个过程的时间很短, 泄漏孔來不及将膨胀气体泄出，致使空气室内的空气压力增高，膜盒受压产生变形，使电接图4-12牍盒式差温探测器结构示意3. 缆式线型感温探测器缆式线型感温探测器山感温电缆和终端盒组成，感温电缆线是温度敏感元件，感温缆式线型 探测器的动作，不是由明火引起的，而是由被探测物温度升高到某定值时产生。感温线缆是 一个热电阻元件，当温度升高时线缆的电阻值发生变化，rti终端盒电路來检测这个电阻变化 量并在预定值时发出报警信号。使用探测电缆时，首先要了解受保护地点的环境温度，然后來决定电缆报警温度。当环境温 度确定后，其报警温度将随电缆

29、长度减少而增加。4.3.4复合型火灾探测器无论哪种类型的火灾探测器都有其不同的优点与缺点，尚未有哪一种火灾探测器能有效、全 面地探测各类火情、适用于各种场合而不产生误报的。现实生活中火灾发生的情况是多种多 样的，往往由于火灾类型不同或探测器探测范f貝的局限，造成延谋报警，复合型探测器正是 为了解决这一问题而将两种不同探测原理的传感器件结合在一起，形成一种更有效地探测火 情的探测器，常见的复合型探测器有下列儿种：1. 差定温复合探测器羌定温复合探测器将定温探测器和旁温探测器两套机构并在一个探测器屮，对温度慢慢升到 某一定值或急剧上升时都能响m报警。若其屮的某一功能失效，另一种功能仍能起作用，因

30、而提高了工作的可靠性。2. 光电感温复合探测器这种探测器将光电感烟感温两套机构构造在一个探测器中，即可以对以烟雾为特征的早期火 情予以监视，也可以对以高温为特征的后期火情予以探测。此类探测器对缓燃、阴燃和明火 产牛的火灾现象能够做到较好地探测，综合了光电式烟感和感温两种探测器的长处，弥补了 各自的不足。3. 光电、感温、电离式复合探测器这种探测器的一个探头中装有3只传感器：光电型、感温型和电离型。它可以用在环境复杂 的场合，适用于各种区域和可能发生的火灾特性的变化，捉高了探测器的可靠性。4. 3. 5智能型火灾探测器误报现象是火灾报警系统中一个i分令人头痛的问题。一燉探测器是由传感器和电了电路

31、构 成的，周围环境的干扰可能引起传感器误动作或电子元件误动作，从而在不应报警吋发出了 报警信号。这十分容易产牛“狼来了”效应。当值班人员在多次对报警信号进行核实时发现 为误报后很容易产生麻痹松懈心理，而当火灾真的发宀吋乂会以为是误报未采取相应措施而错失救火良机。为了解决这个问题，人们开发了智能型火灾探测器。智能型火灾探测器有两种，常见的是将原來在设定值时才发出开关型报警信号的方式改为经 常性向火灾报警控制器发出现场探测参数的模拟信号，一般是将其转为数字信号进行传输， 由控制器根据其他探测器的现实悄况和历史悄况进行综合分析以判断是否有火灾发生。这就 极人的减少了因周国环境干扰引起系统误报的可能性

32、。另一种智能型火灾探测器自身带有微处理器系统，并设置了i些针对常规的、个别区域的和 不同用途的火灾灾情判定计算规则，对检测信号不断的进行分析、判断和处理，不再只是简 单的根据阈值判断火灾是否发生，阳是同时考虑到其他中间值。如“火势很弱弱适 中强一一很强”，再根据预设的有关规则把这些判断信息转化为相应的报警信号，如“烟 不多，但温度快速上升发出警报”、“烟不多，且温度没有上升发出预警报”等。这种具有微处理器的探测器具有自学功能，可以将已累积的经验分类记忆，设下特定的响应 程式，当li后类似的现象再发生时，可以根据特定的响应程式处理。这就要求探测系统不为 环境的t扰所误导，并能在片常情况发生的初期

33、，根据有限而时有才盾的信息预测将要发牛 的现彖，及时发出相应程度的警报，故阳称作智能探测器。4.4火灾报警控制器4. 4. 1火灾报警控制器的功能与分类在火灾报警系统中，火灾探测器是系统的“感觉器官”，随时监视和感知对能出现的火灾灾情。 而火灾报警控制器则是整个系统的中枢和核心。火灾报警控制器应具冇下述功能： 向探测器提供电源。(2) 能接收探测器发出的火灾信号，在火灾发牛时能够进行声光报警，并指示火灾部位和记 录报警信息。(3) nj*通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过口动消防灭火控制装置启动口动灭火设备 和消防联动设备。(4) 具有自检功能。能够自动地监视系统的工作状况，特定故障时能给

34、出声光警报信号。火灾报警控制器通常按其用途和设计使用要求不同分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警 控制器和通用火灾报警控制器三类。火灾口动报警系统的保护对彖多种多样，建筑规模大小不一，小的而积只有几十或几百平方 米，大的面积可达儿千或儿万，其至十儿万平方米，为了便于早期发现和通报火灾，也便于 系统的口常维护和管理，火灾自动报警系统的设计，一般都要将其保护对象的整个范用划分 为若干个分区，即报警区域，再将每个报警区域划分为若干个单元，即操作区域。这样划分 可以在火灾发生时迅速、准确地确定灾情部位，以便有关人员及吋采取有效措施。报警区域是将火灾门动报警系统的警戒范围按防火分区或楼层划分的部分，而设

35、在这个报警 区域的火灾报警控制器则为区域火灾报警控制器。区域火灾报警控制器玄接连接火灾探测器，处理各种报警信息。然示将报警信息送给集中火 灾报警控制器。般整个报警系统应设-台集中报警控制器。集中报警控制器下层应有两台及两台以上的区域报警器，或者设置两台及两台以上的区域显示器。区域显示器不与火灾探测器相连，只接 收集中报警控制器的火灾信息，显示本报警区域内的火灾部位，并进行声光报警。集中火灾报警控制器接收区域报警控制器或火灾探测器的火灾报警信号，对其进行分析处理, 并控制火灾报警装置，启动口动灭火设备和火灾联动设备。集中式火灾报警控制器是一套计算机控制系统。特别是采用模拟量火灾探测器的智能火灾报

36、 警系统，集屮控制器随时对探测器输入模拟信号进行智能化的分析处理，以判别是否真已发 牛火灾。这种信号处理系统需建立一个适川探测器所在环境特点的特征模型，可补偿各种坏 境干扰和灰尘积累对探测器灵頌度的影响，对通过软件编辑实现图形显示，键盘控制，翻译 等功能，还可实现吋钟、存储、密码、自检联动、联网等多种功能。通用火灾报警控制器兼有区域、集屮两级火灾报警控制器特点，可以通过设置或修改（硬件 或者软件）成为区域报警控制器或者集屮报警控制器。报警控制器的结构型式一般分壁挂式、台式和柜式三种。4.4.2火灾报警控制器系统结构较小的火灾报警控制系统由于监控的范用比较小，当只需要火警信号预报时，通常只需使用

37、 一台区域报警控制器就可以了；如果需要消防联动则应使用一台集屮火灾报警控制器。当防 范区域较大时，还需一台集中报警控制器和多台报警控制装置构成。近年來，随着火灾报警技术的发展和模拟量、总线制、智能化火灾探测报警系统fi益广泛地 应用，报警控制器己不再严格分为区域报警控制器与集小报警控制器，而通称为火灾报警控 制器，根据所能接收探测器的回路数或点数多少而适用于各种火灾报警场合。对于需要联动 控制时配上联动控制盘即可。这利报警控制辭是由单片机、存储器、操作而板接口电路、数据输出接口电路、串行通讯接 口电路构成，图4-13为系统结构方框图。rom ram操作键盘操作按钮操作输入接口时钟显示r故障地址

38、显示报警地址显示显示接口串行通讯接口火灾探测器消前联动盘工作状态显示数据纪录接口一图4j3火灾报警控制器结构框图单片机为系统的屮央处理机构，它是在一块芯片内集成了 cpu, 定量的ram、rom、串行接口、并行接口、屮断管理器等，构成了一个小的计算机系统。有的还集成有dma、显 示接口，网络控制功能等。rom、ram为内存单元扩展，由于单片机内的rom、ram有限，不能满足系统要求，所 以要进行扩展，rom为固化系统程序的只读存储器，ram为数据处理时临时存储数据的随 机存储器。尽管单片机内已配有一定的并行接口，但有些要被系统的数据总线、地址总线和控制总线占 用，且驱动能力有限，所以片外要作并

39、行接口扩展，以便与控制器面板上的操作键盘和控制 按钮等输入信号相接，还耍与数码显示器和状态指示灯等输出器件相接。一般控制器设有2 3个数码显示器，显示当前时钟、火警地址和故障探测器地址等。控制器与探测器和联动控制盘的通讯一般采用rs-485串行通讯，而单片机内的串行通讯接 口为rs-232接口，故要设串行通讯接口转换电路。磁盘为存储火灾报警控制器的工作状态、报警状态等信息的设备，冇些像“黑用了”，以备进 行工作分析和事故分析时使用。图4-14为模拟量火灾报警控制器的丄作流程图。这种系统为智能报警系统，对模型有口修正、 白适m功能，有模糊逻辑分析和判断功能。这人人提高了系统的可靠性，减少了系统的

40、误报 率。图4-14模拟量火灾报警控制器t作流程图图4-15为釆川这种火灾报警控制器构成的火灾报警系统示意图。这一系统不使用区域报警控制器，为了使各防火分区或每层楼层的管理人员能清楚了解木区 域火灾信息，设有报警显示器，以显示报警状态。冃前的火灾报警控制器几乎都已采川了二总线制。由控制器到探测器只雋接出两条线，即作为探测器的电源线，又作为信号传输线，它是将信号加载在电源上进行传输的。为了避免同一-冋路上的儿条支路zi'可某一条短路时会引起-整个回路瘫痪，一般在每个支路与 回路连接处都要加一总线隔离器。报警显示器回丨丨 报警显示器火灾报警控制器回路1回路224v电源回i i 一报警显示器

41、报警显示器总线隔离器 ©感烟探测器 o感温探测器 ©手动报警按钮 ©消火栓按钮图4-15火灾报警系统示意图集散控制型火灾自动报警系统是20世纪90年代末才在我国市场上出现的，这种系统是计算 机集散控制系统理论与计算机网络通讯技术相结合的产物。所谓集散控制系统就是将一个较人的控制系统按着一定的规律分解为若干个相对独立的了系 统，又称工作了站，每个了系统都采用一个计算机系统进行控制，由其完成木了系统内的现 场检测、报警和控制任务。而在报警屮心设有中央监控计算机，由其完成对各子系统之间的 任务协调，并监视和指挥各子系统计算机的工作，因此乂称工作主站。集小管理，分散控制

42、是集散控制系统的主要特征。工作主站是由中央监控计算机构成的火灾自动报警控制器，它是操作人员与控制系统z间的 操作界面，操作人员通过它了解整个系统的工作状态，向各个了站下达控制命令。这种控制 器的人机对活界面采用液晶显示屏，信息量比原來的led数码显示要人得多。通过操作键盘 和液晶屏，操作人员町以设置和调整时钟、h期，建立和修改联动关系表，进行报警点和联 动点的登记、清除、屏蔽和禅放，杳询报警及故障记录或系统各点的工作状态，检杳分析某 一探测点模拟量曲线等。工作了站是一个小型的报警控制器，一般分为i/o 了站和联动了站两种类型，i/o 了站通过二 总线氏接与探测器和联动控制模块相接，采集木了系统

43、内各探测器的模拟信号并将其转化为 数字信号，同时检杳系统内的手动报警按钮，输入模块的报警状态等信号，并将这些数据传 送给工作主站，i/o子站从总站接收控制命令，将其转化为操作数据后下达给执行任务的操 作模块。联动了站是用于控制重要消防联动设备的了系统，例如消防泵房、空调机房、变配电室等重 要地点的火灾联动设备。联动子站与每台控制设备之间的控制线肓接相连接。在联动了站的 盘面上设有手动控制按钮，可对连接到子站上的联动设备进行直接启停控制，联动设备的运 行状态可通过相应的指示灯进行显示和监控。子站与主站z间连线通常为4条，两条电源线，两条信号线，通讯方式通常釆用rs-485总 线进行串行通讯。图4

44、-16为集散控制火灾报警系统框图。电源总站q消防泵图416集散控制火灾报警系统框图集散控制系统中由于将控制检测任务按功能、按区域进行分解，各子系统相互独立，这大大 提高了系统的可靠性和开放性。任何一子站的故障都不会引起整个系统的瘫痪，即使是总站 发生临时故障，各了站仍可按原指令完成好木了系统内的工作。系统的开放性一是体现在功 能的可扩展性，集散火灾占动报警系统是一个标准的网络系统，其工作主站对各子站的功能 并没有特殊的限定，只要子站的数据结构方式、数据传递方式和通讯协议方式与系统的通讯 标准相符合即可联机入网，消防广播系统、消防电话通讯系统、气体灭火系统等只耍配以相 应的标准通讯接口和软件即可

45、联入总系统;系统开放性的另一方面是指系统容量的可扩展性, 白然系统可方便地增加子站进行容量扩展。4.5自动灭火系统及其联动控制消防灭火系统主要分为水灭火系统和气体灭火系统两种。在现代火灾白动报警与消防联动控 制系统屮，灭火系统应受到消防报警中心的控制和监视，以提高灭火系统的可靠性。4. 5. 1水灭火系统水灭火系统由室内消火栓系统和自动喷水灭火系统两部分构成，有时也包括水幕系统。1. 室内消火栓系统室内消火栓是建筑防火设计中应用最普遍最基本的消防设施。在灭火时，接于消火栓的水枪 充实核心段的水射流不应小于l()m13m,这就要求火灾发生时消防系统能提供足够的水压, 通常由消防泵房的消防泵来实现

46、。在每个消火栓内设置一个击破玻璃按钮，当消防人员到场拿起喷水枪并伸展水带准备喷水时 击动报警按钮，信号被火灾报警控制器接收后口动启动消防泵；也有击破玻璃按钮信号直接 去水泵控制柜启动消防泵，这要依据火灾口动报警系统的大小来定。2. 自动喷水灭火系统自动洒水喷头是自动喷水灭火系统的关键部件，喷头内配冇感温元件，通常是易熔合金或玻 璃泡。当火灾发牛时，高温使易熔合金熔化或使玻璃泡破碎，该信号使喷头水路打开而自动 喷泗。这种喷头叫闭式泗水喷头，使用这种喷头的管路各段总是充有一定压力的水。述有一 种叫开式洒水喷头，喷头内不配有感温元件，水路总是开着，而由管道屮的控制阀控制喷头, 平时阀后没有水。自动喷

47、水灭火系统的类型有湿式、干式、t湿交替式、预作用式和淋式等自动喷水灭火系统。(1) 湿式自动喷水灭火系统湿式h动喷水灭火系统由湿式报警装宜、闭式喷头和管道组成。该系统的特点是所有管道内 均常年充满压力水，一旦发生火灾，喷头动作后立即喷水。闭式泗水喷头在系统屮起定温探测的作用，喷头的热元件在火灾热环境屮升温至动作温度时 动作，有自动探测火灾的功能，热元件动作后，释放机构脱落，压力水开启喷头进行喷洒灭 火。利丿ij喷头开放喷水后管道内形成水压差使水流动并驱动水流指示器、湿式报警阀、水力警铃 和压力开关等动作，实现就地和远程自动报警。湿式自动喷水系统受环境温度的影响较大，低温环境会使水结冰，高温环境

48、会使管道内的压 力增大，二者都会対处于准工作状态下的系统产牛破坏作用。另外喷洒过程只能靠喷头在一 定温度下自动动作，无法实现人员t预的紧急启动。喷头如不动作，则将无法实现自动喷水 灭火。图4-17是湿式h动喷水灭火系统示意图。系统的专川组件包括闭式洒水喷头，水流指示器和湿式报警阀组。湿式报警阀组rti湿式报警 阀、延迟器、水力警铃、压力开关、湿示启闭状态的控制阀、试水装置、放水试验阀和压力 表等组成。试水装置是用于检验湿式报警阀与压力开关状态是否正常的装置。系统的配水管道由配水支管、配水管和配水干管组成，配水支管川于直接安装喷头，配水管 是向配水支管供水的管道，向配水管供水的管道称为配水干悸。

49、系统中的末端试水装置设于系统保护的每个防火分区和楼层屮配水管道最末端喷头处，用于 检验最不利点处喷头的工作压力、流量与水流指示器的灵傲性等。系统除包含图417所示的设施外还包含有排气阀、泄水阀、排污口、汕圧阀、减压设施等。系统供水可采用高压给水系统或临时高压给水系统，当采用临时高压给水系统时，系统应设 主供水泵和稳压设施。稳压设施是为了保证系统的管道在准工作状态时充满压力水，通常采 用高位消防水箱、稳压水泵或气压给水装置。图4-17湿式自动喷水灭火系统示意图如设有鬲位水箱通常要设置水箱水位控制装置以控制水位恒定。可采用压力开关或浮球液位 开关来控制给水泵。当采用稳压水泵来保证管道水压恒定时，管

50、道上的压力开关控制稳压泵的启停。现在通常采 用压力表的模拟信号来控制变频器的输出，使稳压泵的转速随压力人小而调整，以保证水压 稳定。所有消防泵的供电应采用双路电源供电。系统的工作流程如图4-18。图4-18湿式喷水灭火系统工作流程火灾报警控制器还应监视电源和消防水泵的工作状态、消防水池和高位水箱的水位状态。(2) 干式白动喷水系统干式口动喷水系统由干式报警装置、闭式喷头、管道和充气设备等组成。干式口动喷水系统 在准工作状态时报警阀的上部管道内充以冇压气体，这样就避免了低温或高温环境时对系统 的危害。喷头动作后管道内的气流驱动水流指示器、报警阀在入口水压作用下开启，随后管道内排气 充水，喷头喷洒

51、灭火。从喷头动作到喷头喷水有一段滞后时间。其他与湿式喷水系统相同。 图4-19为干式喷水灭火系统示意图。(3) 预作用自动喷水灭火系统预作用白动喷水火火系统是由火灾探测系统、闭式喷头、预作用阀和充以有压或无压气体的 管道纽成。该系统的管道屮平时无水，发牛火灾时火灾探测系统检测到火灾信号并确认后由 火灾报警控制器控制预作用阀开启，并启动喷淋泵系统开始排气充水，转为湿式系统，保证 系统的喷头在高热动作后口动喷水灭火。图419干式喷水灭火系统示意图(4) 雨淋自动喷水灭火系统雨淋自动喷水灭火系统山火灾探测系统、开式喷头、雨淋阀和管道等组成。发生火灾时，管 道内给水是由火灾自动报警控制器开启雨淋阀來实

52、现，并设冇手动开启阀门装置。采川开式 洒水喷头，系统启动后由雨淋阀控制一组喷头同时喷水。在自动喷水灭火系统中火灾报警控 制器应监视下列设施的工作状态：控制阀开启状态；消防水泵电源和水泵工作状态；水池、水箱水位;干式、预作用系统有压充气管道的气压；水流指示器、压力开关动作情况。3. 水幕系统水幕系统不是火火设丿施，而是用于防火分隔或配合分隔物使用的防火设施，包括防火分隔水 幕和防护冷却水幕两种类型。用密集喷洒形成的水墙或水帘代替防火墙，用于隔断空间、封堵门窗孔洞，起阻挡热烟气流 扩散、火灾蔓延、热幅射作用的为防火分隔水幕。防火卷帘作为一种分隔建筑空间的分隔物，达不到防火墙的耐火性能要求，应配有能

53、保障其 耐火完整性和隔热性的水幕，才能代替防火墙。这种配合防火卷帘等分隔物进行防火分隔的 水幕，为防护冷却水幕。水幕系统采用开式洒水喷头或水幕喷头，山喷头、管道和控制水流的阀门组成，水幕系统可 采用口动控制或手动控制方式启动，采用口动控制方式启动的系统应设雨淋阀，由火灾口动 报警控制器控制开启。4. 5. 2气体自动灭火系统气体自动灭火系统通常采用二氧化碳灭火剂或卤代烷灭火剂。系统山灭火剂贮存瓶组、液体 单向阀、集流管、选择阀、压力讯号器、管网和喷嘴以及阀驱动装置等组件组成。不同形式 的气体灭火系统所含系统组件不完全相同。当采用气体灭火系统保护的防护区发生火灾时，火灾探测器探测到火灾信号并经确

54、认示，火 灾报警控制器将控制信号发送给气体灭火控制盘，灭火控制盘启动开口关闭装置、通风机等 联动设备，并延时启动阀驱动装置，将灭火剂贮存装置的选择阀门同时打开，将灭火剂施放 到防护区进行灭火。灭火剂施放时压力讯号器给岀动作反馈信号，通过灭火控制盘再发出施 放灭火剂的声光报警信号。图4-20为卤代烷气体自动灭火系统示意图。1气瓶2启动压力瓶3电磁阀 4选择阀 5压力开关 6喷头7手动操纵装置x放气伯号灯9报警器1()被保护物11报警喇叭图4-20卤代烷灭火系统示意图山图可见，气体自动灭火系统主要由灭火控制盘、灭火剂贮存装置、选择阀、喷嘴和管道构 成。火火控制盘与消防中心的火灾报警控制器相连，接受

55、火灾报警控制器的控制信号并予以实施。 灭火剂贮存装置一般由灭火剂及其贮存容器、容器阀、单向阀和集流管纟r成，用于贮存灭火 剂和控制灭火剂施放。选择阀用來控制灭火剂经管网释放到预定防护区域或保护对象的阀门。选择阀和防护区一一 对应。选择阀有电动式和气动式两种，无论哪种启动方式的选择阀均设有应急手动操作机构, 以备自动控制火灵时，仍能将选择阀打开。喷嘴是用来控制灭火剂的流速和喷射方向的组件。气体灭火系统一般适用于下列一些典型场所：大、中型电子计算机房；大、屮型通讯机房或电视发射塔微波室；贵重设备室；文物资料珍藏库；大、中型图书馆和档案库；发电机房、油浸变压器室、变电室、电缆隧道或电缆夹层等电气危险

56、场所。显然上述部位都是不适于水灭火的部位。4.6通风空调与防、排烟系统的消防联动控制4. 6. 1通风、空调系统的消防联动控制在设有通风、空调系统的建筑物内，纵横的通风、空调管道如不设有消防联动设施，则在火 灾发生时会成为火灾蔓延的重要途径。因通风、空调管道引起火灾蔓延而导致严重事故的例 子已屡见不鳞。一般应在如卜-部位的通风、空调系统的风管道上设防火阀：1）管道穿越防火分区的隔离墙处；2）穿越通风、空气调节机房及重要的或火灾危险性人的房间隔墙和楼板处；3）垂直风管与每层水平风管交接处的水平管道上；4）穿越变形缝处的两侧；5）厨房、浴室、测所等垂直排风管道：防火阀外形示意及电路图如图421所示

57、。防火阀的作用是平时风门打开，不影响通风、空调 系统的正常工作，而火灾发生时，通过消防屮心消防联动控制系统遥控使其关闭或通过阀上 的易熔金属丝在70c左右温度时熔断引起机械连锁机构动作而使风阀关闭，这样使风路断 开，不使火灾顺通风、空调管道蔓延成灾。阀门关闭后可通过动作反馈信号向消防中心返回 阀已关闭的信号或对其他装置进行连锁控制。火灾发生时消防联动控制系统应自动关闭有关部位的空调设备，使送风机纽不会起到助燃作 用。由于空调机房用电最较人，当供电容最有限时，如果不断开空调用电负荷可能会影响消 防系统的正常供电，这时应切断所有空调负荷。动作反馈信号-图4-21防火阀外形示意及电路图4. 6. 2防烟、排烟系统现代的建筑物内，可燃装修、陈设较多。特别是一些塑料装修、化纤地毯和用泡沫塑料填充 的家具，这些可燃物在燃烧过程中会产生人最的有毒烟气和热，同时要消耗大最的氧气。据 统计，火灾造成人员伤亡的主要原因是一氧化碳屮毒窣息死亡或被其他有毒烟气熏死，一般 占火灾总死亡人数的40%50%,有时高达65%o而那些被火烧死的人当小，多数是先中毒 窒息晕倒而示被烧死的。烟气中含有一氧化碳、二氧化碳、氟化氢、氯化氢