浅析楼宇火灾自动报警系统的设计与实现

1、成人高等教育 毕业设计（论文）题 目浅析楼宇火灾自动报警 系统的设计与实现 学 院 自动化学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 专升本() 姓 名 张三 指导教师 李四 （2012年5月）广东工业大学继续教育学院制浅析楼宇火灾自动报警系统的设计与实现摘要建筑火灾会对人民群众的生命财产安全造成极大的破坏，而且对城市管理者和相关部门影响极坏，尤其是随着我国经济高速发展，越来越多的高层建筑、地下综合商场、大型写字办公楼等人口密集建筑的出现，使得建筑火灾的隐患大大增加，而且一旦上述建筑发生火灾，造成的事故后果和影响也是人们无法承受的。但是近年来建筑火灾数量和损失呈逐年上升趋势，这引起了有关部门的高

2、度重视和相关领域专家学者的广泛关注。我们有理由相信这种现状随着火灾报警系统的大量应用会得到有效控制，近年来，随着火灾报警相关领域的科技不断提高、报警装置的升级换代，火灾报警系统在高层建筑中应用愈加广泛，而且也取得了良好的效果。本文从国内外火灾自动报警系统发展现状出发，着重对火灾自动报警设计和实现环节进行分析，并结合实际应用楼宇火灾报警系统相关实际问题做了研究。例如，火灾探测器、烟雾探测器、报警装置和联动装置等在火灾初期不仅起到了报警作用，而且对火灾尤其是初期火灾有着良好的遏制作用。关键词：楼宇火灾；火灾报警；探测器；设计Analyses the building automaticfire a

3、larm system design and implementation作者(Author)姓名指导教师(Tutor)姓名AbstractBuilding fire will of the peoples life and property security caused great damage, and very bad effects on the city managers and related departments, especially along with our country economy high speed development, more and more h

4、igh-rise buildings, underground shopping malls, large office densely populated buildings such as writing, greatly increase the building fire hidden trouble, and once the building fire accident consequences and influence also is people cant bear. But in recent years there is an upward trend in quanti

5、ty and the building fire losses, it has attracted great attention of relevant departments and relevant experts and scholars in the field of attention. We have reasons to believe that this situation along with the application of fire alarm system can be effectively controlled, in recent years, as the

6、 fire alarm in the field of science and technology constantly improve, alarm device upgrade, fire alarm system increasingly widely used in high-rise buildings, but also achieved good effect. This article embarks from the current situation of the development of automatic fire alarm system at home and

7、 abroad, the design and implementation of automatic fire alarm link analysis, and combining the practical application of building fire alarm system practical problems related to do the research. For example, fire detectors, smoke detectors, alarm and linkage, etc. At the beginning of the fire had al

8、arm effect not only, and has a good brake on fire especially early. Keywords: building fire; Fire alarm; The detector; design 毕业设计（论文）1摘要11绪论51.1研究背景及意义51.1.1研究背景51.1.2研究意义51.2火灾报警系统发展历程61.2.1火灾报警系统初期阶段61.2.2多线制火灾自动报警系统61.2.3总线制火灾自动报警系统71.2.4智能化火灾报警系统81.3国内外火灾报警系统现状及发展情况81.3.1国外火灾报警系统现状及发展情况81.3.2国内

9、火灾报警系统现状及发展情况92火灾类型及特点112.1火灾形成的条件及现象112.1.1火灾形成的条件112.1.2火灾现象112.2火灾过程122.2.1初期阶段122.2.2阴燃阶段122.2.3火焰阶段122.2.4全燃阶段122.3火灾类型122.3.1可燃气体火灾122.3.2可燃液体火灾132.3.3可燃固体火灾133火灾报警控制系统的组成及工作原理143.1火灾报警控制系统的组成143.1.1火灾报警探测器143.1.2火灾报警控制器163.2火灾探测原理184系统设计及实现204.1系统装置设计204.2系统形式选择和设计要求204.2.1系统形式选择204.2.2区域报警系统

10、的设计要求204.2.3集中报警系统的设计要求204.4火灾探测器的设置214.5火灾报警控制器的设计要点214.5.1火灾报警控制器容量的确定214.5.2火灾报警控制器的功能214.6消防联动控制设备的要求214.7火灾应急广播224.8火灾警报装置224.9消防专用电话224.10系统布线和接地225总结24参考文献25致谢261绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景 不论国内还是国外，火灾不可避免的经常在每个国家发生，即使人民群众消防意识强、火灾预警机制先进的发达国家，火灾仍然时常光顾成为了世界上造成损失较高的灾害。根据联合国世界统计中心的数据，进入21世纪之后全世界每年因火灾造成

11、的直接死亡的人数约为70000人，这只是统计上来的数字，许多火灾事故并没有被完全统计，而且这个数字只是因火灾直接造成死亡的人数，并不包含因火灾造成的灾害间接死亡和因火灾灾害致伤等情况，而这些部分是火灾事故后果中不可忽视也是极为重要的部分。但是从统计结果中还发现了一个规律，那就是发达国家发生火灾的人口死亡比较低，而发展中国家发生火灾的人口死亡比较高，这跟公民消防意识、消防设施、人口密度、逃生技能等因素有关。火灾也是我国常见的极具破坏力的非自然灾害之一，随着我国经济高速发展，越来越多的高层建筑、地下综合商场、大型写字办公楼等人口密集建筑的出现，使得建筑火灾的隐患大大增加，而且一旦上述建筑发生火灾，

12、造成的事故后果和影响也是人们无法承受的。从我国历年统计来分析，我国每年发生火灾次数较少，但因火灾导致的死亡人数偏高，这从侧面体现出了我国基础消防设施和国民消防意识、自救知识等方面的不足之处。而且近年来建筑火灾数量和损失呈逐年上升趋势，这引起了有关部门的高度重视和相关领域专家学者的广泛关注。提高我国基础消防设施建设水平、进行全面性的消防知识、自救逃生知识宣传是现阶段十分有必要的工作重点。1.1.2研究意义 火灾会对人民群众的生民财产健康安全造成巨大的威胁，一旦发生火灾尤其是建筑火灾，事故后果十分严重并且经济损失也是非常巨大的。如何在火灾萌芽状态或者火灾发展初期就及时发现火灾情况，并采取相应措施控

13、制火灾进一步发生和扩大，以达到有效的控制火灾发生和减少因火灾造成的事故后果和经济损失的效果，这种预警方法就显得尤为重要。随着人口的增加和土地可利用面积的减少，现代建筑不得不加大了容积率以满足日益增加的需求，这就造成了现代建筑规模大、人员密集、设备复杂、难为管理的情况，这会直接导致对建筑防火的更为迫切的需求，越来越多的高层建筑、地下综合商场、大型写字办公楼等人口密集建筑的出现，使得建筑火灾的隐患大大增加，而且一旦上述建筑发生火灾，造成的事故后果和影响也是人们无法承受的。这就对火灾报警和相关联动提出了更高的挑战，如何在建筑中将火灾预警和相关联动装置结合起来应用到越来越多的高层建筑、地下综合商场、大

14、型写字办公楼等人口密集建筑中去，如何实现在火灾发生初期达到相关设施的预设功能，在火灾频发且后果严重、影响恶劣的背景下，研究楼宇火灾自动报警的设计和实现就有着极为现实的指导意义。1.2火灾报警系统发展历程随着人类社会的不断发展和世界人口的持续增加，人们不得不承认居住密度越来越大的事实，这也客观上导致了火灾隐患和火灾造成的生命财产损失成本也不断上涨，在人类进步的过程中一直在和各种灾害做抗争，火灾也不列外，如何将降低火灾发生的频率和降低火灾造成的后果和人员财产损失，是许多消防及相关领域专家学者不断努力的方向。其中火灾自动报警技术就是其中十分优秀的一种处置方法。自火灾自动报警技术应用的一百多年来，已经

15、在火灾预防及早期处理方面做出了卓越贡献，不过随着建筑技术和工艺的不断发展和对火灾自动报警技术相关要求的不断增加，建筑火灾自动报警技术自身也在不断的发展，建筑火灾自动报警技术自诞生之日的一百多年以来主要经历了以下几个阶段：1.2.1火灾报警系统初期阶段 在这个阶段建筑火灾自动报警技术实现了理论到实践的突破，建筑火灾自动报警技术在初期阶段主要采用一些简单的独立原件组合而成的火灾自动报警系统，这个阶段大致从十九世纪四十年代一直到二十世纪四十年代，时间跨度将近百年。在建筑火灾自动报警技术在初期阶段主要利用了的温度变化来感应火灾的发生，美国在十九世纪五十年代研究出世界首台火灾报警发送装置并成功安装在波士

16、顿；十九世纪九十年代英国科学家利用感温原件制作成功温感式火灾报警探测器，开始了火灾自动报警的新时代。但是早期温度探测器是利用金属热膨胀系数不同，在建筑内火势蔓延之后，探测器内部的两种不同膨胀系数的金属发生不同程度的膨胀，通过这种不同膨胀系数的膨胀变形触发报警器工作，这种工作原理和工作方式直接决定这种通过利用金属膨胀系数改变原理工作的温感探测器的灵敏度低，无法发现并预警早期火灾并且当火灾蔓延开来之后的抢险救援工作也成效甚微，尤其是对于阴燃火灾往往没有任何反应，无法较好的达到人们的理想需求，满足人们发现早期火灾的要求。1.2.2多线制火灾自动报警系统这一阶段主要利用火灾发生前期产生的烟雾作为火灾预

17、警监测的重点因素，建筑火灾自动报警技术在这一阶段从二十世纪五十年代持续到二十世纪七十年代，用烟雾作为建筑火灾的报警条件比建筑火灾自动报警技术初期阶段用温感探测器要更为先进，烟雾可以出现在火灾发生的初期和阴燃期，这样就比建筑火灾自动报警技术初期阶段用温感探测器捕捉温度变化这一信号要更早的发现变化，从而达到更早发现火灾更早预警的目的，但此时的烟雾探测器也不是完美的，利用烟雾探测器为主要探测手段的建筑火灾自动报警系统在二十世纪五十年代持续到二十世纪七十年代多采用的是多线制编程，布线工作繁复、难以于调试和维护。直到瑞士物理学家埃斯特迈里博士研制成功离子式感烟探测器之后，这一问题才得到了一定程度上的改善

18、，这一阶段的离子式感烟探测器对建筑火灾的反应时间要比十九世纪四十年代一直到二十世纪四十年代一直采用的温度探测器短的多，这就为火灾的应急处理和减少火灾造成的经济损失和人员伤亡争取了宝贵的时间，鉴于这一优点，自瑞士物理学家埃斯特迈里博士研制成功离子式感烟探测器以来，传统火灾探测器市场的份额就被彻底打破，离子式感烟探测器一直占领着火灾探测器市场的半壁江山，不过早期的建筑火灾自动报警系统大多数是多线制的传统报警系统。 这种建筑火灾预警系统的探测器一般利用事先根据具体情况具体分析，根据不同建筑的特点设置了固定阈值的开关量探测器。控制器由逻辑集成电路、可控硅、继电器和分立器件构成。建筑火灾报警系统的探测器

19、与主控制器之间进行多线制联接。当设有这种建筑火灾报警系统的建筑发生火灾时，相关探测器首先将所探测到的相关信息变化，如果这种变化程度到达预先设定的相关阈值后，就使相应开关电路接通，这时候建筑火灾报警系统就会发出报警信号。报警信号经导线快速传递给建筑火灾报警系统的主控制器，主控制器接收到探测器发出的报警信号后便发出报警。但是这种建筑火灾报警系统仍然存在着明显的不足。因为所有报警信号的初始状态都是由相关探测器探测及控制的，不管是建筑发生真正的火情还是因为相关探测器周围环境的变化，如空气温度、湿度变化、气流大小以及气压高低等，只要这些探测器探测的信息变化达到了其设定的阈值，整个建筑火灾报警系统就会发出

20、报警，这就造成了这种建筑火灾报警系统的误报率较高。还有一点就是这种建筑火灾报警系统的相关探测器与主控制器之间采用多线程连接，这就会使整体系统线路出现故障的可能性呈指数型增高，并且这种建筑火灾报警系统的安装和维护技术上也十分困难、而且费用也较为高昂。最后因为主控制器对建筑火灾报警系统相关探测器发送的信号进行处理是靠硬件电路适实现的，这种硬件电路复杂、可靠性差，这也是也导致这一阶段建筑火灾报警系统的误报率较高。1.2.3总线制火灾自动报警系统 这一阶段指的是从上世纪八十年代到上世纪末，在这二十年间火灾自动报警系统由多线制转变为总线制，这种总线程的建筑火灾报警系统相比于上一阶段建筑火灾报警系统有了很

21、大的飞跃，整体布线量明显减少，整个建筑火灾报警系统的安装调试也变得相对容易，降低了整体建筑火灾报警系统的安装和维修费用，总线制建筑火灾报警系统的最大好处是系统施工量小，工艺简单而且能达到精确定位报警部位的目标，因而这种总线制建筑火灾报警系统一经推出就得到了较广泛的应用。 在这一阶段消防领域的科技工作者为了解决多线制建筑火灾报警系统的诸多不足之处，将建筑火灾报警系统整体其进行了改进。首先，建筑火灾报警系统的主控制器采用计算机控制的中央处理器，原来依靠硬件电路传递的信息改为软件传递，使得建筑火灾报警系统的可靠性和稳定性得到了大幅提升。其次，将多线制建筑火灾报警系统改为二总线制建筑火灾报警系统，这极

22、大的方便了建筑火灾报警系统的施工，相关探测器可以挂在同一条总线上与计算机控制的中央处理器相联。布线简单、安装维护费用大大降低。但即使总线制建筑火灾报警系统在一定程度上提高了火灾报警的准确性，但总线制的建筑火灾报警系统采用的仍然是传统探测器，这种探测器易受环境影响而产生误报，这一点仍然没有从基础上改变。为了解决这一问题，专家们研制出了模拟量火灾自动报警系统。在模拟量火灾自动报警系统中，探测器不报警，而是将探测到的烟雾、温度变化转换成数据，传送给控制器，控制器的CPU根据采集、存贮的数据的变化率，对火灾进行判断。1.2.4智能化火灾报警系统 在总线制建筑火灾报警系统出现后不久，随着微电子、计算机、

23、传感器、智能技术等相关技术的快速发展，消防领域出现了更先进的智能化火灾自动报警系统。智能化火灾自动报警系统的出现标志着火灾自动报警监控系统己上升到一个全新的发展时期。随着相关领域的科学技术的不断发展，智能化火灾自动报警系统已经不在局限于传统意义上的火灾探测报警范畴，智能化火灾自动报警系统与现代建筑内的信息交换系统，公共安全系统等组成楼宇自动系统共同打造出现代社会的“智能大厦”。1.3国内外火灾报警系统现状及发展情况1.3.1国外火灾报警系统现状及发展情况世界上一些发达国家建立了具有火灾预防、报警、扑救、善后处理等一系列比较齐全的消防及火灾预警体系。这些国家的政府每年都会从财政开支中拿出很大比例

24、的资金用于消防及火灾预警领域，包括相关消防设备的更新、相关人员的培训以及消防设施的维护与保养。德国、日本、美国等国家现在使用的是将火灾报警系统的计算机与广大用户家庭端的传感器或者用户家庭端信号的采集器相连接，这样就可以起到对火灾自动报警设备的实时监控以及信息的远程传输作用。美国、加拿大、英国、澳大利亚、日本等发达国家在火灾自动报警系统方面有着更为成熟的应用，在这些发达国家中，政府将自动火灾报警系统作为公共信息接入政府的全国监控系统，并成功运行多年，这种全国实时监控的火灾自动报警系统使的相关国家的消防中心能够根据数据化信息，迅速并准确的定位火灾发生的地点、发生火灾的类型，并能够在第一时间通知消防

25、部队，使得消防力量到达火灾现场的时间大大缩短，为控制火灾蔓延、降低因火灾而导致的人员生命财产损失争取了宝贵的时间，在这个过程中发达国家的全国性的火灾自动报警监控系统起到不可忽视的作用。 另外，这些发达国家在整体智能化火灾自动报警系统管理方面很规范，相关政府部门为此专门设立了一个专职服务机构，这个机构的主要责任就是保证全国范围内整体火灾报警数据的通信线路畅通，为全国智能化火灾自动报警系统用户服务，对全国智能化火灾自动报警系统用户负责，同时负责向消防力量发送可靠的火灾报警信息，在国外发达国家的这种管理模式经过实际运行，并且已经取得了不错的效果值得我们借鉴。1.3.2国内火灾报警系统现状及发展情况我

26、国的火灾报警系统比发达国家起步就晚了一个阶段，直到上世纪七十年代我国消防领域才开始研究火灾报警领域，随后才进入研制生产火灾报警系统产品的行列。即使进入上世纪八十年代后，国内建筑火灾自动报警系统相关生产厂家大多仍然是仿制国外的相关设备和火灾报警系统，更为直接的是将火灾报警系统整套引进国外技术和设备，只是简单的将火灾报警系统所需原件进行生产和简单的组装，没有掌握任何核心技术，只是一味的组装工的角色，并且当时我国也刚刚进行改革开放，社会经济水平还处于低级发展阶段，相关建筑并没有对火灾报警系统有着那么强烈的需求，国家有关部门也没有对建筑单位和所有者进行强制要求安装火灾报警系统，这一阶段我国火灾报警系统

27、的市才开始进入发育期。我国的火灾报警产品真正进入突飞猛进的发展期是在上世纪九十年代以后，那个时期火灾报警系统市场随着政府逐渐开放国门而逐渐变大，大量国外火灾报警系统生产及相关技术企业开始进入中国消防火灾报警系统市场，不仅为中国火灾报警系统领域带来了发达国家的先进技术，同时也加速促进了我国火灾报警系统市场的规范与成熟。在这一时期，我国火灾报警系统行业内生产火灾报警相关产品的企业也得到了难得的机遇，进入了快速发展的阶段，部分国内企业和发达国家技术成熟的火灾报警系统生产研发单位进行了合资生产、技术合作，在国内火灾报警系统领域内取得了不菲的成绩，也为之后造就了现今国际火灾报警系统生产研发市场上许多有实

28、力的中国火灾报警系统生产研发企业打下了良好基础，经过对国外先进火灾报警系统生产研发企业的不断学习和我国相关领域的科学技术不断进步，在火灾报警系统领域我国相关企业的部分技术已减小或达到了国际水平。2火灾类型及特点 2.1火灾形成的条件及现象2.1.1火灾形成的条件 物质的燃烧是物质在助燃剂的作用下发生氧化还原反应并放出大量光和热的化学反应。物质发生燃烧需要满足三个条件，存在可燃物、达到足够的温度（可燃物质的着火点）和足够的助燃剂，只有这三个条件同时满足时才可以发生可燃物质燃烧的现象。物质的不可控燃烧是导致火灾发生的直接原因，换句话说，火灾的发生需要满足存在可燃物、达到足够的温度（可燃物质的着火点

29、）、足够的助燃剂和不可控条件四个条件同时发生。2.1.2火灾现象物质的燃烧是物质在助燃剂的作用下发生氧化还原反应并放出大量光和热的化学反应，在这个过程中同时会伴随着大量烟、尘、热辐射等物理化学现象的出现。火灾现场主要发生现象如下：(1) 产生气体当可燃物质开始燃烧时，在可燃物质表面会先释放燃烧气体形成固体-气体相界，这些气体包括可燃气体和燃烧产物，例如木器火灾产生的气体一般包括C0, C02等气体,并且随着热空气的扰流，会造成未燃物质微粒悬浮周围空间内，甚至存在较大分子团和燃烧灰烬等悬浮物，这些物质大多有毒有害，会对人体健康造成严重影响，火灾中遇难者绝大多数都是因大量有毒有害气体和燃烧物烟尘被

30、吸入呼吸道后造成中毒窒息而导致的死亡，直接因为火灾燃烧现象死亡的遇难者比例并不高，这些燃烧反应的后续产物才火灾严重影响的重大隐患。(2)产生烟雾可燃物质燃烧时，还会在周围空间内释放出液体微粒或者固体微粒，我们将这种液体微粒或者固体微粒称为烟雾。这些烟雾引起的周围空间理化特性的改变也是早期火灾自动报警装置常用的原理，空间内烟雾含量是火灾探测器探测的重要参数。(3)发热可燃物质燃烧时的另外一个基本特征就是放出大量的热，这会使周围环境温度升高，也会继续导致燃烧的链式反应的继续和扩大，同时我们也可以利用燃烧反应的这一特性，将高灵敏度的温度传感器加入到现代建筑的火灾自动报警系统中，让温度作为一个监测因素

31、。释放热量的另一个危害就是，如果周围环境中存在高燃点物质，起初这些物质并没有发生燃烧导致火灾进一步加剧，但是随着低燃点物质的不断燃烧持续释放热量和周围空间热量的大量积累，这会直接将这些高燃点的物质也加入到不可控燃烧的行列中，这会给火灾抢险工作造成极大的危险的困难，也会加剧火灾的后果。(4)光可燃物质燃烧产生大量的热，这些气相的燃烧物质燃烧会形成大量可见光和热辐射，热辐射中含有大量的红外线和紫外线，尤其是当燃烧进入扩大链式反应阶段，大量红外线和紫外线会辐射到周围空间中去，我们可以通过监测建筑内红外线和紫外线的含量来达到监测建筑火灾的效果，并且能够在火灾的萌芽和发展阶段及时预警，为下一阶段的联动和

32、抢救工作赢取宝贵的时间。2.2火灾过程我们通常将火灾分为四个阶段:初期阶段、阴燃阶段、火焰阶段、全燃阶段。2.2.1初期阶段在这一阶段，物质开始从内部积聚热量，外在观察可能只有一些烟雾，物体表面温度没有明显升高，只是将燃烧的链式反应缓慢进行着。2.2.2阴燃阶段 阴燃是固体可燃物燃烧的一种形式，是无可见光的缓慢燃烧，在阴燃阶段通常产生一定量的烟尘，并伴随着温度上升，随着阴燃长时间进行，周围空间会被大量烟雾充满，但由于燃烧并不剧烈，周围环境的温度并没有明显提升。这个阶段我们可以通过火灾自动报警系统的感烟探测器来确定火灾的发生。2.2.3火焰阶段可燃物的燃烧经过了初期和阴燃阶段，进入了火焰阶段，在

33、这一阶段，可燃物火焰不断扩散蔓延，周围空间的温度会迅速上升，对人民群众的生命财产安全造成巨大的威胁，也会对火灾事故造成严重的后果。可燃物的链式燃烧反应经过引燃阶段逐步加强，进入火焰阶段后，可燃物质会形成火焰加大，烟雾相对减少的现象，在这一阶段我们可以利用火灾自动报警系统中的感温探测器和感烟探测器来探测到火灾的发生。2.2.4全燃阶段 可燃物经过上述几个燃烧过程，燃烧过程中的链式反应进一步加剧，燃烧物正式进入全燃烧阶段，全燃烧阶段特点是火焰快速扩散蔓延到，火灾的程度急剧扩大，可燃物的火势达到最强的程度，建筑物内的过火面积主要取决于在这个阶段，此阶段可燃物燃烧会产生各波长的火光和热辐射，这个过程会

34、伴随着大量的红外线和紫外线，所以在可燃物进行到全燃烧阶段适合采用红外探测仪器等探测器进行对火灾位置和程度的探测。2.3火灾类型2.3.1可燃气体火灾 可燃气体种类繁多，目前我国普遍使用燃气主要有天然气、煤气、液化石油气等，这些气体也是造成火灾最多的气体。其中含有的甲烷等烷类、硫化氢等可燃气体，如有在居民或用户环境中发生泄露，遇有明火或电火花的情况下就可能造成火灾或爆炸事故。2.3.2可燃液体火灾 可燃液体火灾主要以油类为主，例如汽油、煤油、柴油等，这些可燃液体热值比可燃气体要高得多，如果这些可燃液体保管或使用不当而造成泄漏，遇有明火或电火花的情况下就可能造成火灾或爆炸事故，而且由于比可燃气体热

35、值高，直接导致有可燃液体造成的火灾后果往往比可燃气体造成的火灾要严重的多。2.3.3可燃固体火灾 可燃固体火灾是我们生活中最常见的一类火灾事故类型，建筑环境汇总的木质门窗、合成纤维板、纸张等遇到明火很容易发生燃烧，甚至有些物质可以在一定条件下产生自燃现象而引发火灾。我们通过了解火灾的不同种类和形成过程，可以帮助我们有针对性地采取各种有效的防火措施和管理措施，尽量避免火灾发生。3火灾报警控制系统的组成及工作原理3.1火灾报警控制系统的组成火灾自动报警系统，主要由火灾报警相关探测器、主控制器以及信号传输电缆几大部分组成。其中的探测器是通过各种火灾发生现象来识别火灾是否已经发生的专门仪器，实际应用中

36、可以根据建筑物或其他场所的具体要求，进行选择性的安装不同类型合适种类的探测器。火灾探测器在现在的市场上主要有烟雾探测器、温度探测器和紫外-红外探测器三大类，其中占据市场份额最大的离子感烟探测器的综合稳定性能相比于其他种类的探测器较好，而且还具有误报率低，寿命长等优点，结合上述优势离子感烟探测器在现阶段火灾报警系统中被广泛使用。3.1.1火灾报警探测器(1)火灾探测器的分类探测器是建筑火灾报警系统的感应部件，是整个建筑火灾报警系统的“鼻子、眼睛和耳朵”，探测器是现场数据的接受部件也是建筑火灾报警系统数据传输的第一站，所以探测器运行情况的好坏可以直接影响着整个建筑火灾报警系统是否能够正常运行。当楼

37、房中发生火灾时，在火灾现场的相关探测器把因火灾产生的各种变化的参数，例如烟雾浓度，环境温度等具体参数，转换成具体的电量参数通过信号电缆传送给建筑火灾报警系统的主控制器。火灾探测器的特点是将环境中具体变化转换成电信号进行传输，探测器传输的电信号跟随环境中各种参数的变化而变化。常见的火灾探测器种类根据火灾发生时所探测的物理参数可以具体分为：气敏型、感温型、感烟型、感光型、感声型五大类。(2)火灾探测器的性能比较由于现代楼房建筑中的结构和功能日趋多元化，为了不改变建筑原有设计的前提下保证可以准确、及时地探测火灾发生，并进行相关联动，这就对火灾探测器的性能提出了进一步的要求。我们在选择火灾探测器种类时

38、必须结合实际充分考虑该种火灾探测器的性能是否满足自身建筑的空间形状，预期火灾类型和特点和可能发生的危险等条件，然后选择合适的火灾探测器。下面我们将一些常见的火灾探测器和使用条件进行简单介绍。1）感温探测器：感温探测器根据工作原理的不同可以简单分为定温式感温探测器、差温式感温探测器和差定温式感温探测器三种类型，如果火灾自动报警系统中只单一的使用感温探测器，那么由于感温探测器的灵敏度低，对火灾的探测速度慢，尤其是对可燃物质的阴燃情况不响应，而且误报率高，这会导致整体火灾自动报警系统的作用下降。2）感烟探测器：感烟探测器根据工作原理的不同可以简单分为离子感烟探测器和光电感烟探测器，其中的离子感烟探测

39、器因其探测的环境参数为燃烧反应早期产物-烟雾，而使得离子感烟探测器可以在火灾早期就能实现报警功能，而且即使在作业环境条件差的情况下也会有较好的探测效果，离子感烟探测器经常应用于于极高的房屋或大型地下建筑中，感烟探测器可以发现火灾前期及早期相关环境参数的改变，从而达到预警火灾的目的。火灾早期会产生大量的烟和少量的热，而且基本很少或没有火焰，但感烟探测器不能有效区分火灾信号与厨房烟、水蒸气等信号的区别，所以在居民环境中使用的话会造成整体火灾自动报警系统的误报率较高。3）气体探测器：气体探测器经常使用在可燃物质可能散发可燃气体、可燃蒸汽的环境中。但是由于气体探测器目前探测变量为一氧化碳，这种一氧化碳

40、在外界环境中易与其他气体发生化学反应，因而在有其他气体存在的场所非常可能发生误报警或漏报。4）图像探测器：目前使用的常见图像火灾探测器主要有烟雾图像探测器、火焰图像探测器和激光图像感烟探测器等，图像探测器都非常适合于综合商场、展览馆等大空间建筑。但是由于烟雾图像火灾探测器的工作原理，尤其是对不规则物体或相似图像可能会发生误报警；而火焰图像探测器则可能因为高温物体或太阳光照射而发生误报警：激光图像感烟火灾探测器因其利用激光的穿透性成像，发生误报警的概率较小，非常适合大空间建筑的火灾探测。5）红外-紫外探测器：这是根据可燃物质燃烧产生热辐射的原理来检测火灾的发生，但是由于不仅仅是火灾产生的火焰能够

41、辐射出大量的红外线，高温物体的表面、太阳光等都能发出与探测器预设的火焰红外线频带一致的红外线，因此这些并其他的红外源就非常容易使红外-紫外探测器因为接收到错误的信号而产生产生误报警。红外-紫外探测器灵敏度极高，主要监测火灾蔓延阶段，即有强烈的火焰辐射、全燃阶段。但当作业环境中存在紫外辐射、高温物体或太阳光可以直射时由于接受错误的信号而发出误报警动作，任何种类的火灾探测器都只是单一针对火灾中同时出现的多种理化变量中的一种参数来进行探测，这种单一的监测方式不可避免的会受到作业环境中一些和预先设定相似的因素的影响，从而导致火灾自动报警系统发生误报警现象。(3)火灾探测器的标定火灾探测器需要安放在建筑

42、的各个角落，且环境复杂多变，在不同的环境下放置的火灾探测器需要探测的环境变量的阀值具体要求就不同。因此在火灾探测器具体安装到需要的建筑环境中之前，必须要对火灾探测器的具体工作参数进行标定。标定的目的就是根据具体的建筑环境和工作条件的不同，来设定不同环境下的火灾探测器工作参数的阀值。但对于离子感烟探测器来说，建筑火灾发生后产生的环境变量比较单一。烟气进入离子感烟探测器后，离子感烟探测器的栅极电压由于烟气的导通作用而直接改变，而不会因为具体工作环境中存在的其他环境变量的参数改变而发生误报警。3.1.2火灾报警控制器建筑火灾自动报警装置的主机中包含着系统的主控制器，而且随着技术的进步先在建筑火灾自动

43、报警系统中心都有液晶显示屏幕，在显示屏上会将各种类型探测器传回的信号以文字的方式显示出来，但是显示的只是报警探测器的编号和报警的类别，没有其他的任何信息。但是要在短时间内通过记忆来仅仅通过编号从上百甚至数干个探头中确定报警探测器的具体位置，对任何工作人员来说，都是极其困难的事情，而且火灾一旦发生任何时间都是十分宝贵的，根本不允许在这种低级环节上浪费宝贵的抢救时间。因此现行建筑火灾自动报警系统中心的报警主机，都通过网络串口，应用相应的软件就可以将探测器发送的报警信号以电子地图的方式在电子屏上显示出报警探测器的具体位置和报警类别。根据火灾现场信息的探测方式与数据处理的具体方式、火灾探测器与火灾报警

44、控制器之间的配合等因素都制约着建筑火灾自动报警系统的具体功能与结构形式，因此，火灾监控系统根据火灾探测器与控制器之间连接方式、火灾报警控制器中火灾信息处理方式和网络通信能力、系统设计所基于的技术特征等，可分为下列几种基本结构形式；(1)多线制系统结构多线制系统是基于工业生产过程点对点控制方式开发的传统型系统，其结构特点是火灾报警控制器采用直流信号巡检各个火灾探测器，建筑火灾自动报警系统在二十世纪五十年代持续到二十世纪七十年代多采用的是多线制编程，布线工作繁复、难以于调试和维护，早期的建筑火灾自动报警系统大多数是多线制的传统报警系统。这种建筑火灾预警系统的探测器一般利用事先根据具体情况具体分析，

45、根据不同建筑的特点设置了固定阈值的开关量探测器。控制器由逻辑集成电路、可控硅、继电器和分立器件构成。建筑火灾报警系统的探测器与主控制器之间进行多线制联接。当设有这种建筑火灾报警系统的建筑发生火灾时，相关探测器首先将所探测到的相关信息变化，如果这种变化程度到达预先设定的相关阈值后，就使相应开关电路接通，这时候建筑火灾报警系统就会发出报警信号。报警信号经导线快速传递给建筑火灾报警系统的主控制器，主控制器接收到探测器发出的报警信号后便发出报警。但是这种建筑火灾报警系统仍然存在着明显的不足。因为所有报警信号的初始状态都是由相关探测器探测及控制的，不管是建筑发生真正的火情还是因为相关探测器周围环境的变化

46、，如空气温度、湿度变化、气流大小以及气压高低等，只要这些探测器探测的信息变化达到了其设定的阈值，整个建筑火灾报警系统就会发出报警，这就造成了这种建筑火灾报警系统的误报率较高。还有一点就是这种建筑火灾报警系统的相关探测器与主控制器之间采用多线程连接，这就会使整体系统线路出现故障的可能性呈指数型增高，并且这种建筑火灾报警系统的安装和维护技术上也十分困难、而且费用也较为高昂。最后因为主控制器对建筑火灾报警系统相关探测器发送的信号进行处理是靠硬件电路适实现的，这种硬件电路复杂、可靠性差，这也是也导致这一阶段建筑火灾报警系统的误报率较高。(2)总线制系统结构总线制系统结构的核心是采用数字脉冲信号巡检和数

47、据压缩传输，通过收发码电路和微处理机实现火灾探测器与火灾报警控制器的协议通信和整个系统的监测控制。是从上世纪八十年代到上世纪末，在这二十年间火灾自动报警系统由多线制转变为总线制，这种总线程的建筑火灾报警系统相比于上一阶段建筑火灾报警系统有了很大的飞跃，整体布线量明显减少，整个建筑火灾报警系统的安装调试也变得相对容易，降低了整体建筑火灾报警系统的安装和维修费用。总线制建筑火灾报警系统的最大好处是系统施工量小，工艺简单而且能达到精确定位报警部位的目标，因而这种总线制建筑火灾报警系统一经推出就得到了较广泛的应用。消防领域的科技工作者为了解决多线制建筑火灾报警系统的诸多不足之处，将建筑火灾报警系统整体

48、其进行了改进。首先，建筑火灾报警系统的主控制器采用计算机控制的中央处理器，原来依靠硬件电路传递的信息改为软件传递，使得建筑火灾报警系统的可靠性和稳定性得到了大幅提升。其次，将多线制建筑火灾报警系统改为二总线制建筑火灾报警系统，这极大的方便了建筑火灾报警系统的施工，相关探测器可以挂在同一条总线上与计算机控制的中央处理器相联。布线简单、安装维护费用大大降低。但即使总线制建筑火灾报警系统在一定程度上提高了火灾报警的准确性，但总线制的建筑火灾报警系统采用的仍然是传统探测器，这种探测器易受环境影响而产生误报，这一点仍然没有从基础上改变。为了解决这一问题，专家们研制出了模拟量火灾自动报警系统。在模拟量火灾

49、自动报警系统中，探测器不报警，而是将探测到的烟雾、温度变化转换成数据，传送给控制器，控制器的CPU根据采集、存贮的数据的变化率，对火灾进行判断。而且工程布线灵活，可通过模块联动或硬线联动消防设备，系统抗干扰能力强，误报率低，总功耗小。(3)集中智能系统结构 集中智能系统结构一般采用总线制和大容量通用火灾报警控制器，随着微电子、计算机、传感器、智能技术等相关技术的快速发展，消防领域出现了更先进的智能化火灾自动报警系统。智能化火灾自动报警系统的出现标志着火灾自动报警监控系统己上升到一个全新的发展时期。随着相关领域的科学技术的不断发展，智能化火灾自动报警系统已经不在局限于传统意义上的火灾探测报警范畴

50、，智能化火灾自动报警系统与现代建筑内的信息交换系统，公共安全系统等组成楼宇自动系统共同打造出现代社会的“智能大厦”。其特点是火灾探测器主要完成火灾参数的采集和传输，火灾报警控制器采用计算机技术实现火灾信号识别、数据集中处理储存、系统巡检、报警灵敏度调整、火灾判定和消防设备联动等功能，并配以区域显示器完成分区声光报警。3.2火灾探测原理火灾探测与报警是火灾监控系统的基础和核心，主要实现火灾参数的检测和数据处理，最终给出判断结果，并为消防控制系统提供相关的输入信息。在火灾监控系统中，一般由火灾探测器和报警控制器来完成该功能。当火灾发生时，可燃物质开始燃烧就会在在可燃物质表面会先释放燃烧气体形成固体

51、-气体相界，这些气体包括可燃气体和燃烧产物，例如木器火灾产生的气体一般包括C0, C02等气体,并且随着热空气的扰流，会造成未燃物质微粒悬浮周围空间内，甚至存在较大分子团和燃烧灰烬等悬浮物，这些物质大多有毒有害，会对人体健康造成严重影响，火灾中遇难者绝大多数都是因大量有毒有害气体和燃烧物烟尘被吸入呼吸道后造成中毒窒息而导致的死亡，直接因为火灾燃烧现象死亡的遇难者比例并不高，这些燃烧反应的后续产物才火灾严重影响的重大隐患。火灾发生的剧烈燃烧还会在周围空间内释放出液体微粒或者固体微粒，我们将这种液体微粒或者固体微粒称为烟雾。这些烟雾引起的周围空间理化特性的改变也是早期火灾自动报警装置常用的原理，空

52、间内烟雾含量是火灾探测器探测的重要参数。可燃物质燃烧时的另外一个基本特征就是放出大量的热，这会使周围环境温度升高，也会继续导致燃烧的链式反应的继续和扩大，同时我们也可以利用燃烧反应的这一特性，将高灵敏度的温度传感器加入到现代建筑的火灾自动报警系统中，让温度作为一个监测因素。我们还可以将探测根据火灾发展顺序分阶段进行。在阴燃阶段通常产生一定量的烟尘，并伴随着温度上升，随着阴燃长时间进行，周围空间会被大量烟雾充满，但由于燃烧并不剧烈，周围环境的温度并没有明显提升。这个阶段我们可以通过火灾自动报警系统的感烟探测器来确定火灾的发生。在火焰阶段可燃物质会形成火焰加大，烟雾相对减少的现象，在这一阶段我们可

53、以利用火灾自动报警系统中的感温探测器和感烟探测器来探测到火灾的发生。全燃烧阶段特点是火焰快速扩散蔓延到，火灾的程度急剧扩大，可燃物的火势达到最强的程度，此阶段可燃物燃烧会产生各波长的火光和热辐射，这个过程会伴随着大量的红外线和紫外线，所以在可燃物进行到全燃烧阶段适合采用红外探测仪器等探测器进行对火灾位置和程度的探测。4系统设计及实现 火灾自动报警系统是建筑电气系统的一部分，系统设计首先应当符合电气设计的一般要求，同时，火灾自动报警系统又是一种消防安全设备，必须符合消防安全方面的国家有关规定。4.1系统装置设计火灾自动报警系统应设有手动和自动两种触发装置。自动触发装置，即通过工作现场的火灾探测器

54、传输回的相关信息通过控制台分析后采取的联动措施，是火灾自动报警系统中最基本的火灾触发装置。手动触发装置，就是在人员先于探测器发现火灾情况的时候可以采用手动按下报警按钮，通过人工发送的方式将信号传送给火灾报警控制器，这也是一个完善的火灾报警系统中不可缺少的组成部分。4.2系统形式选择和设计要求4.2.1系统形式选择系统形式的选择主要是根据火灾自动报警系统所应用的建筑重要程度来确定，对于特级、一级保护对象等极为重要的保护对象，可以采用控制中心报警系统；集中报警系统用于一级、二级保护对象；区域报警系统用于二级保护对象。不过在建筑自动报警系统在具体的工程中，对于某一特定保护对象，采用何种形式的系统要根

55、据保护对象的具体情况，如工程建设的使用性质、规模、报警区域的划分、基于消防管理的组织体制等因素综合合理的确定。4.2.2区域报警系统的设计要求区域报警系统是一种形式简单、效率较高的的火灾报警系统，可以广泛用于工业企业的计算机机房和民用建筑的写字楼、公寓、塔楼等。区域报警系统的保护对象一般是建筑规模较小，对联动控制功能要求比较简单，或者没有联动控制功能的场所。区域报警系统的设计应符合以下要求:（1）区域火灾报警控制器应设置在有人值班的房间或场所。（2）系统按照用户要求可以设置简单的消防联动控制设备。（3）应在每一个楼层的楼梯口或消防电梯前室等明显部位，设置识别着火楼层的灯光显示装置，以便发生火灾

56、时，能够及时正确引导消防、保卫人员组织疏散等活动。（4）区域火灾报警控制器安装在墙上，安装高度宜为1. 3一1. 5m，以便于人工报警操作。4.2.3集中报警系统的设计要求集中报警控制器是一种比较复杂的报警系统，它的保护对象一般规模较大，联动控制功能要求较为复杂。集中报警控制系统的设计应符合下列要求:（1）系统中应设置一台集中火灾报警控制器和两台及以上区域火报警控制器，或者设置一台火灾报警控制器和两台以上区域显示器。（2）系统中应设置消防联动控制设备。（3）集中火灾报警控制器应能显示火灾报警部位信号和控制信号，也可以进行联动控制。（4）集中火灾报警控制器安装在墙上时，安装高度宜为1. 3一1. 5m，以便于人工报警操作。4.4火灾探测器的设置 根据探测区域的环境条件、火灾特点、房间高度等综合考虑，选择合适的火灾探测器，有利于及时发现火情。(1)火灾初期在阴燃阶段，在阴燃阶段通常产生一定量的烟尘，并伴随着温度上升，随着阴燃长时间进行，周围空间会被大量烟雾充满，但由于燃烧并不剧烈，周围环境的温度并没有明显提升。这个阶段我们可以通过火灾自动报警系统的感烟探测器来确定火灾的发生。(2)火灾发展迅速，可燃物火焰不断扩散蔓延，周围空间的温度会迅速