十五层商业综合楼火灾自动报警系统设计文献综述

葛永康

摘要：火灾自动报警系统（FAS）在现代建筑中起着极其重要的安全保障作用。随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平不断提高，建筑物正朝着高层化、密集化方向发展。高层建筑的特点决定其火灾的危险性和高层建筑的火灾自动报警系统的重要性，一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑发生火灾时人们生命财产的有利保障。本文概述了建筑中火灾自动报警系统的设计要点，并对火灾自动报警系统形式的选择、火灾探测器及手动火灾报警按钮的设计作了详细的论述。

关键词：自动报警；联动控制；火灾探测器；高层建筑

一、引言

随着我国经济的快速发展,安全问题也不断涌现。火灾事故是当代社会中常发性灾害中发生频率较高的一种, 而且火灾给人类、社会和自然造成的伤害不断扩大，它不仅毁坏物资财产，造成社会秩序混乱，还直接威胁人们的生命安全，是威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一，因此火灾的影响一直受到人们的关注,预防火灾的发生和减少火灾的损失程度成为人们研究的重点。而良好的报警系统和及时的报警机制能够在第-时间内发现火灾的发生，并且在造成重大事故之前控制住火情，大大降低生命和财产损失。火灾自动报警及消防联动系统，可以对火灾进行先期预报，这样可以做到及时扑灭、保障人的生命和财产安全。所以加快改进开发出具有结构简单、性能稳定、实用方便、价格低廉的火灾自动报警系统十分重要^[1]。

我国的火灾自动报警系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也不断提高，但距离国际先进水平还有一定距离。随着社会和科技的不断进步，对于火灾自动报警系统的要求也越来越高，所以要充分认清现状，不断发展我国自主研发的火灾自动报警系统。

二、国内外研究现状和发展趋势

1、国内外火灾自动报警技术的研究现状

火灾自动报警系统已有百余年的发展历史，19世纪40年代美国诞生的火灾报警装置标志着火灾自动报警系统首次进入人们的视野^[2]。1890年在英国，感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统，标志着火灾自动报警系统的发展逐渐走上正轨^[3]。此后，随着世界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展，火灾监测技术也迅速发展，各种类型的火灾探测器相继问世，并日趋完善，火灾自动报警系统也在此基础上逐渐蓬勃发展起来，其发展过程主要有以下几个阶段：

第一阶段，从19世纪40年代至20世纪40年代，火灾报警系统处于发展的初级阶段，采用的探测器主要是感温式的探测器，它通过采集温度信号，然后判定是否超出设定的阈值，从而判断是否有火灾发生。这一阶段，火灾报警系统简单，仅靠单一的温度参量进行火灾判断。但是它易受环境中其他干扰源的影响，灵敏度低，响应速度慢，无法判断阴燃火灾，也无法满足智能化火灾报警系统的要求。

第二阶段，20世纪40年代末，瑞士物理学家Ernst Meili 研究的离子感烟探测器推出以后，引起了人们对离子感烟探测器的重视，随后感烟探测器得到广泛应用，并逐渐占据了绝大部分市场，迫使感温式探测器退居其次；到70年代末，光电式感烟探测器在光电技术的基础上发展起来，并很快得到大力发展，它的使用寿命长，抗干扰能力强，没有离子感烟探测器的放射性问题^[4]。在这一阶段，火灾报警系统普遍采用多线制布局方式，布线、调试、系统可靠性是系统发展的瓶颈。

第三阶段，20世纪80年代初期，总线型火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域中迈出了一大步，并得到了较普遍的应用。它使得布线工作量显著减少，安装调试更加容易，能够更加精确报警定位。但是这一时期的火灾报警系统的智能化水平不高，采用有线连接对工程要求高。

第四阶段，从20世纪80年代中后期开始，随着计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术的快速发展，火灾自动报警系统步入智能化时代，智能化火灾报警系统迅速发展起来，各种智能型的火灾自动报警系统相继出现。模拟量可寻址技术的应用使得火灾报警系统的安全性、精准性和智能性有了很大提高，在火灾自动报警系统发展史上具有里程碑的意义^[5]。

在西方发达国家，智能建筑火灾自动报警系统作为智能建筑设备自动化系统的重要子系统，目前己经发展的比较成熟。首先，西方发达国家的消防体系比较完善，成立专门的消防监控服务机构，为城市消防提供火灾报警数据通信保障服务，为消防部门提供可靠的火灾报警信息；其次，利用计算机技术、网络技术、通信技术的融合，对火灾监测系统设备实时监控以及故障的远程传输，普遍构建了公共报警监控系统网络，将智能建筑中的火灾自动报警系统接入网络，从而使消防监控指挥中心能够迅速判断火灾发生的精确位置，并调度消防部队迅速到达现场。在美日欧等发达国家，火灾自动报警系统己走入家庭，并接入城市消防网，使得城市消防网络更大，覆盖的范围更广。

近年来，采用无线通信方式的火灾自动报警系统在国外悄然兴起。这种系统引入了无线电通信技术，利用无线通信方式代替传统的有线通信方式，将大多的电器装置通过无线连接方式进行信息传输与控制，适用于各类建筑和场所。无线火灾自动报警系统起初仅用于特殊场合，如博物馆、名胜古迹等不宜布线的场合，而且其价格也比较高^[6]。随着科技进步和元器件成本的降低，无线火灾自动报警系统的研发和生成成本也随之降低，它在性能和价格上都具有很强的竞争力，其市场潜力已经崭露头角。

我国火灾报警系统起步较晚，从20世纪70年代才开始研制生产这类产品。自改革开放以来，高层建筑甚至超高层建筑如同雨后春笋，蓬勃发展，使得火灾自动报警系统的需求量迅速增加，同时也催生了火灾自动报警系统的技术创新，带动了这一行业的蓬勃发展。在我国，采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适用于许多场合，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等^[6]。火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面，一般分为分散式、集中式和分布式，分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成，由探测节点完成火灾状态的判断；集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判断火灾状态；分布式系统的控制器和探测节点均为智能型，也是今后火灾自动报警系统的发展方向^[7]。

2、火灾自动报警系统应用技术的发展趋势

2.1智能化

火灾自动报警系统智能化^[8]是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。

2.2兼容性

将火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统合二为一，增强预警和扑救功能的兼容性^[9]，降低消防工程投资，从而可以进一步扩大火灾自动报警和自动喷水灭火系统的应用范围。

2.3无线化

与有线火灾自动报警系统相比，无线火灾自动报警系统^[9]具有施工简单、安装容易、组网方便、调试省时省力等特点，而且对建筑结构损坏小，便于与原有系统集成且容易扩展，系统设计简单且可完全寻址，便于网络化设计，可广泛应用于医院、文物古建筑、机场、综合建筑和不便联网、建筑物分散、规模较大、干扰较小的建筑。

2.4网络化

火灾自动报警系统网络化^[9]是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市”119”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享。

火灾自动报警系统作为消防系统中的一个重要部分，其在火灾探测、火灾预警以及消防救援方面有着重要的作用，所以在今后的发展当中，火灾自动报警系统会朝着更加智能化、网络化、集成化、预警快速、准确的方向发展，以此来减少火灾对人们、社会所造成的危害和损失。

三、火灾报警控制系统的基本工作原理及系统组成

1、火灾报警系统的工作原理

火灾报警控制器的火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象#8212;#8212;气(燃烧气体)、烟(烟雾粒子)、热(温度)、光(火焰)的探测, 将探测到的火情信号转换成为火警电信号传送给火灾报警控制器。在现场的人员若发现火情也可立即直接” 按下” 设在附近的火灾手动报警按钮,向火灾报警控制器发出报警^[10]。火灾报警控制器接收到火警信号后经分析处理,发出预警、火警声光报警信号,警示消防控制中心的值班人员,并显示出火警地址和时间，同时将火警信号发送到发生火警的相关楼层(防火分区)设置的火警显示盘，在火警显示盘上与火灾报警控制器一样同步发出预警、火警声光报警信号并显示火警发生的地址,以警示现场有关人员立即察看火情并采取相应的扑救措施。

火灾报警控制器接收到火情现场传来的火警信号后，经预先编程的控制逻辑处理后,发送出联动控制命令信号,控制相应的消防设备，如:消火栓泵、喷淋泵、送风机、防火卷帘、防火阀、电梯、消防广播等。外控消防设备的工作状态通过联动设备将信号反馈给火灾报警控制器并显示出来，使消防控制中心的值班人员了解外控设备的工作情况。在发生火情时，消防工作人员通过广播和通讯设备可进行人员疏散，进行防火灭火的调度指挥工作。

2、火灾报警系统的组成及功能

火灾自动报警系统主要设备^[11]包括：火灾报警控制器、联动控制盘、消防广播主机、火灾探测器、声光报警器和楼层显示装置等。其主要作用是在火灾早期，通过感烟、感温、红外和火焰探测器，将火灾早期产生的烟、光、热等物理量采集并转化成电信号，通过一定的编码方式将包含火灾所在位置的报警信号传输至火灾报警控制器，并且由火灾报警控制器通过自动或手动方式联动相关设备发出火灾警报并进行消防扑救。

火灾报警控制器^[12]作为整个火灾自动报警系统的中枢，主要可以实现以下功能：为整个系统提供电源，接收并处理探测器发出的包含工作状态、火警信号及设备故障等信息；联动相关设备发出报警信号、启动灭火设备；向消防部门发出火灾报警信息；同时记录和显示火警的位置信息和报警时间等。

火灾探测器^[13-14]作为火灾自动报警系统的火灾感知部件，其作用主要是将探测到的异常信号准确的发送至火灾报警控制器。它一般由一个或多个能识别与火灾有关的物理量或化学特征的传感器组成，并且能将探测到的信号以特定的编码发送到报警控制器。火灾自动报警控制器可以根据收到的信号自动或由人工判断是否启动火灾报警设备和自动灭火设备。

手动报警按钮^[15]是安装在每个楼层人员出入比较频繁的地方，当现场人员发现火情后，可以手动输入报警信号，一般采用按碎或下拉等方式进行操作，一旦触发需要专业人员才可以复位。

输入模块^[16]主要用于连接类似水流指示器等的无源常开报警触点，作为总线回路上的一个报警点，向报警控制器传送报警信号。其具有监视电流小，安装连接方便等特点。

消防控联动设备^[17]主要包括火灾报警控制器，总线联动控制器、多线联动控制盘及消防广播控制器等，可通过总线或多线方式控制自动喷淋系统、室内消火栓系统、消防炮、防排烟系统、常开防火门、防火卷帘、以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、应急照明系统等与消防有关的设备或系统。

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