楼宇自动化火灾自动报警和消防控制系统一

俄罗斯莫斯科电视塔大火

2000年8月27日，俄罗斯国内最大的电视塔——位于莫斯科的奥斯坦基诺电视塔发生火灾，这起火灾所造成的国际影响和间接损失是无法估量的。这起火灾是从距地面460米(该电视塔高540米，仅次于553米高的加拿大多伦多CN塔)高的寻呼台首先燃起，火灾造成6人死亡、6人受伤，而死者中有5名是消防员，其中包括莫斯科市东北区消防局副局长阿尔秋科夫。这场火灾是由于电视塔内部电缆过载发热短路所致，起火后3个小时才关闭电源则导致火势的蔓延。火灾后，覆盖全俄范围的俄国家电视台、电视二台、独立电视台等都被迫停播。俄罗斯内务部通讯系统、莫斯科急救中心的通讯系统也被迫中断，寻呼台通讯设备被毁。2008年9月21日凌晨零点46分，位于广东省深圳市龙岗区龙岗街道深惠路立交桥旁的舞王俱乐部发生火灾事故。目前，火灾已被扑灭，已发现43人死亡、88人受伤(5人重伤)。初步分析，事故原因为在歌舞厅中演出时燃放焰火引发火灾。新华网哈尔滨2008年10月9日电9日16时许，哈尔滨市道里区经纬街附近的经纬360大厦（双子座，一至四层连体）发生大火。现场火势很大，浓烟滚滚。不时有高空坠物，有人在四层楼平台上等待援救。还听到爆破的声音。现场至少有7辆救火车，还有救护车。据了解，这座大厦是新建的公寓楼，该楼外部工程都已完工，内部正在装修。着火时，楼内人基本上都是施工人员。消防部门查明，因工人违章电焊引燃天棚上的装修材料，导致火灾。第7章

火灾自动报警和消防控制系统7.1主要设备7.2火灾自动报警系统7.3消防联动控制系统7.4消防广播系统7.3火灾自动报警系统工程设计7.5消防专用电话系统教学基本要求：理解消防系统的基本概念；掌握火灾探测器的工作原理和适用范围；理解火灾报警控制器、消防联动控制、智能消防系统的相关内容。一、火灾的产生与规律2.电气起火。如用户随意接插用电，线路超载，配电线路受潮、老化、漏电甚至短路，变配电设备和用电设备安放位置不当，电气事故后迅速引燃周围物质等。3.建筑物遭受雷击。建筑物产生火灾的原因很多，大约有以下几种原因：4.人为破坏。1.人员用火不慎。如乱丢烟、火柴，电焊、气焊火花跌落等引起可燃气、油料和木材、化纤等物体燃烧产生火灾。概述1.燃烧气体。物质在燃烧开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体。其中有单分子的CO和CO2等气体、较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气里。2.烟雾。一般把人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径为0.01～10μm的液体或固体微粒称之为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾，它们都有很大的流动性，能潜入建筑物的任何空间。这些气体和烟雾有毒性，因而对人的生命有特别大的危险。据统计，在火灾中约有70%的死亡是由于燃烧气体或烟雾造成的。燃烧是一种伴随有光、热的化学反应。物质在燃烧过程中一般产生下列现象：对于普通可燃物质燃烧的表现形式，首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气供应充分的条件下，才能达到全部燃烧，产生火焰，并散发出大量的热量，使环境温度升高。起火过程曲线如图所示。4.火焰。火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分。物质燃烧到发光阶段，是物质的全燃过程。此时，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。3.热（温）度。凡是物质燃烧必然有热量释放，使环境温度升高。但在燃烧速度非常缓慢的情况下，这种热（温）度不容易鉴别出来。普通可燃物质典型起火过程曲线a表示烟雾气胶浓度与时间的关系曲线b表示热气流温度与时间的关系温度烟浓度时间ba火焰燃烧引燃汽化预热全燃阶段熄灭火焰扩散火焰阶段阴燃初起潜伏火灾探测时，准备安装探测器的房屋结构与高度也是应考虑的重要因素。这是由于着火部位和探测器之间的距离发生变化时，物质燃烧产生的烟、热和火焰，会影响到探测器的应用。从b曲线可知，火灾从开始阶段到全部燃烧，要经过一段时间。对于这种燃烧速度缓慢的初期火灾，用感烟探测方法最合适。而且测量烟雾浓度比测量温度更灵敏。从图中可知，火情发展在多数情况下，总是头两个阶段（初起和阴燃）所占时间较长，这是燃烧的开始阶段。若要把火灾损失控制在最低限度，保证人身不遭受伤亡，火灾探测应该从开始阶段进行为宜。因为此阶段尽管产生大量的气溶胶（燃烧气体）和烟雾，充满了建筑物内的空间，但环境温度并不高，尚未达到蔓延发展的程度。二、火灾探测的方方法火灾的探测，，是以探测物物质燃烧过程程中产生的各各种物理现象象为机理，从从而实现早期期发现火灾这这一目的。因因为火灾的早早期发现，是是充分利用灭灭火措施、减减少火灾损失失、保护生命命财产的重要要保证。世界界各国对于火火灾自动报警警技术的研究究，都致力于于火灾探测手手段的研究和和实验，试图图发现新的早早期探测方法法，开拓火灾灾自动报警技技术的新领域域。从物质燃烧的的基本规律出出发，选择合合适的火灾探探测器来探测测火情是一个个首要问题。。因为任何一一个探测器都都不是万能的的，都有一定定的环境适应应性，也有一一定的局限性性。要有效地地发挥各种探探测器的作用用，就要掌握握各种火灾探探测器的探测测原理及其适适用场合，扬扬长避短。火灾探测器火灾探测器将将火灾的特征征物理量，如如温度、烟雾雾、气体和辐辐射光强等转转换成电信号号，并向火灾灾报警控制器器发送报警信信号。火灾探测器的的分类1、探测区域分分类法（1）线型：探测测某一连续线线路周围的火火灾参数。软软、硬。（2）点点型型：：探探测测某某一一点点周周围围的的火火灾灾参参数数。。2、探探测测火火灾灾参参数数分分类类法法（1）感感温温：：响响应应异异常常温温度度、、温温升升速速率率和和温温差差的的火火灾灾探探测测器器。。定温温火火灾灾探探测测器器：温温度度达达到到或或超超过过预预定定值值时时响响应应。。差温温型型：升升温温速速率率超超过过预预定定值值时时响响应应。。差温温&定温温型型：兼兼有有以以上上两两种种功功能能的的火火灾灾探探测测器器。。（2）感感烟烟：：响响应应燃燃烧烧或或热热解解产产生生的的固固体体或或液液体体微微粒粒的的火火灾灾探探测测器器。。能能探探测测物物质质燃燃烧烧初初期期所所产产生生的的气气溶溶胶胶或或烟烟雾雾粒粒子子浓浓度度，，所所以以又又称称““早早期期探探测测器器””。。分为为：：离子子感感烟烟探探测测器器光电电感感应应探探测测器器（3）感感光光：：又又称称““火火焰焰探探测测器器””，，响响应应火火焰焰辐辐射射出出的的红红外外、、紫紫外外、、可可见见光光的的探探测测器器。。主要要有有红外外火火焰焰型型和和紫紫外外火火焰焰型型。（4）气气体体火火灾灾探探测测器器：：响响应应燃燃烧烧或或热热解解产产生生的的气气体体的的火火灾灾探探测测器器。。在在易易燃燃易易爆爆场场合合中中主主要要探探测测气气体体的的浓浓度度，，一一般般调调整整在在爆爆炸炸下下限限浓浓度度的的1/5－1/6时报警警。（5）复合合式火火灾探探测器器：响响应两两种以以上火火灾灾参数数的探探测器器。主主要有有感温温感烟烟、感感光感感烟和和感光光感温温型。。（5）复合合式火火灾探探测器器：响响应两两种以以上火火灾灾参数数的探探测器器。主主要有有感温温感烟烟、感感光感感烟和和感光光感温温型。。（6）管道道抽吸吸式感感烟探探测器器：主主要用用在船船舶上上。（7）其他他火灾灾探测测器：：漏电电流感感应型型（探探测漏漏电流流大小小）、、静电电感应应型（（探测测静电电电位位高低低）、、微差差压型型、超超声波波型、、激光光感烟烟型探探测器器。3、使用用环境境分类类法（1）陆用用型：：用于于内陆陆、无无腐蚀蚀性气气体的的环境境，使使用温温度范范围为为－10℃－＋50℃，相对湿湿度在在85％以下下。（2）船用用型：：舰船船、高高温高高湿场场所。。在50℃以上和和90％—100％的高高湿环环境中中。（3）耐寒寒型：：－40℃以下高高寒环环境。。（4）耐酸酸型（5）耐碱碱型（6）防爆爆型4、输出出信号号类型型或信信号处处理方方式分分类法法（1）开关量量火灾灾探测测器：内部部电路路设计计上，，设定定一个个报警警阈值值，当当火情情达到到一定定值时时，内内部电电路翻翻转，，进入入报警警状态态。阈阈值一一旦设设定，，不能能调节节。（2）模拟量量探测测器：内部部电路路将环环境情情况通通过通通信方方式传传送给给火灾灾报警警控制制器，，通过过控制制器上上设置置阈值值来决决定是是否报报警。。相对对灵活活。（3）智能火火灾探探测器器：内置置微处处理器器MCU。通过过内置置的火火灾模模型分分析程程序对对现场场的环环境进进行分分析。。（4）编码火火灾探探测器器：报警警控制制器需需要在在两根根回路路总线线上连连接多多个探探测器器，便便需要要对每每个探探测器器设置置一个个地址址，便便于控控制器器识别别。火灾探探测器器型号号代码码编制制在《GA/T227－1999》》行业标标准——火灾探探测器器产品品型号号编制制方法法中有有明确确的统统一规规定。。1、离子感感烟式式探测测器离子感感烟式式探测测器适适用于于点型型火灾灾探测测。根根据探探测器器内电电离室室的结结构形形式，，又可可分为为双源和和单源源感烟式式探测测器。。(一)感烟烟电离离室感烟电电离室室是离子子感烟烟探测测器的的核心心传感感器件件，其其工作作原理理如图图所示示。电电离室室两极极间的的空气气分子子受放放射源源Am241不断放放出的的α射线照照射，，高速速运动动的α粒子撞撞击空空气分分子，，从而而使两两极间间空气气分子子电离离为正正离子子和负负离子子，这这样就就使电电极之之间原原来不不导电电的空空气具具有了了导电电性。。此时时在电电场的的作用用下，，正、、负离离子的的有规规则运运动，，使电电离室室呈现现典型型的伏伏安特特性，，形成成离子子电流流。火灾探测测器原理理EAm241

α射线

＋＋－－－－主感知区域电离区域P1

P2

单极性电离室结构双极性单极性离子电流Ih

外加电压U饱和电流IsABAˊBˊΔIhΔIh电离室结构和电特性示意图离子感烟烟探测器器感烟原原理：当当烟雾粒粒子进入入电离室室后，被被电离部部分的正正离子与与负离子子被吸附附到烟雾雾粒子上上，使正正、负离离子相互互中和的的概率增增加；同同时离子子附作在在体积比比自身体体积大许许多倍的的烟雾粒粒子上，，会使离离子运动动速度急急剧减慢慢，最后后导致的的结果就就是离子子电流减减小。显显然，烟烟雾浓度度大小可可以用离离子电流流的变化化量大小小进行表表示，从从而实现现对火灾灾过程中中烟雾浓浓度这个个参数的的探测。。电离室可可以分为为单极性性和双极极性两种种。电离离室局部部被α射线覆盖盖，使电电离室一一部分为为电离区区，另一一部分为为非电离离区，从从而形成成单极性性电离室室。由图图可见，，烟雾进进入电离离室后，，单极性性电离室室要比双双极性电电离室的的离子电电流变化化大，相相应的感感烟灵敏敏度也要要高。因因此，单单极性电电离室结结构的离离子感烟烟探测器器更常用用。EAm241

α射线

＋＋－－－－主感知区域电离区域P1

P2

单极性电离室结构双极性单极性离子电流Ih

外加电压U饱和电流IsABAˊBˊΔIhΔIh电离室结构和电特性示意图双源双电电离室结结构的感感烟探测测器，即即每一电电离室都都有一块块放射源源，其原原理如图图所示。。一室为为检测用开室结结构电离离室M；另一室为为补偿用闭室结结构电离离室R。这两个室室反向串串联在一一起，检检测室工工作在其其特性的的灵敏区区，补偿偿室工作作在其特特性的饱饱和区，，即流过补偿偿室的离离子电流流不随其其两端电电压的变变化而变变化。无烟时时，探测测器工作作在A点。有烟烟时，由由于检测测室M中，离子子减少且且离子运运动速度度减慢，，相当于于其内阻阻变大。。又因双双室串联联，回路路电流不不变，故故检测室室两端电电压增高高，探测测器工作作点移至至B点。A点和B点间的电电压增量量△U，即反映了了烟雾浓浓度的大大小。（二）双双源式感感烟探测测原理补偿电离室检测电离室开关电路V1V2回路电压V024VDC电路原理电离电流I无烟时曲线进烟后曲线补偿电离室检测电离室ΔVI1I1ˊV1ˊ电压0V0工作特性曲线V1V2V2ˊ双源式感烟探测器的电路原理和工作特性MR(三)单单源式感感烟探测测原理单源式感感烟探测测器原理理如图所所示。其其检测电电离室和和补偿电电离室由由电极板板Pl、P2和Pm等构成，，共用一一个放射射源。其其检测室室和补偿偿室都工工作在非非饱和灵灵敏区，，极板Pm上电位的的变化量量大小反反映了烟烟雾浓度度的大小小。单源源式感烟烟探测器器的检测测室和补补偿室在在结构上上都是开开室，两两者受环环境温度度、湿度度、气压压等因素素的影响响相同，，因而提提高了对对环境的的适应性性。离子子感烟探探测器按按对烟雾雾浓度检检测信号号的处理理方式的的不同，，可分为为阈值报报警式感感烟探测测器，编编码型类类比感烟烟探测器器以及分分布智能能式感烟烟探测器器。比较放大电路传输电路－＋P1P2Pm单源式离子感烟探测器原理示意图2、光电感烟烟式探测测器光电感烟烟式探测测器的基基本原理理是，利利用烟雾雾粒子对对光线产产生遮挡挡和散射射作用来来检测烟烟雾的存存在。下下面介绍绍遮光型型感烟探探测器和和散射型型感烟探探测器。。(一)遮遮光型感感烟探测测原理遮光型感感烟探测测器具体体又可分分为点型型和线型型两种类类型。1．点型遮光光感烟探探测器：这种探探测器原原理如图图所示。。其中的的烟室为为特殊结结构的暗暗室，外外部光线线进不去去，但烟烟雾粒子子可以进进入烟室室。烟室室内有一一个发光光元件及及一个受受光元件件。发光光元件发发出的光光直射在在受光元元件上，，产生一一个固定定的光敏敏电流。。当烟雾雾粒子进进入烟室室后，光光被烟雾雾粒子遮遮挡，到到达受光光元件的的光通量量减弱，，相应的的光敏电电流减小小，当光光敏电流流减小到到某个设设定值时时，该感感烟探测测器发出出报警信信号。.脉冲信号号输出控制放大电路开关元件光学透镜暗箱光敏二极管发光二极管电源.........2．线型型遮光感感烟探测测器：线线型遮光光感烟探探测器在在原理上上与点型型探测器器相似，，但在结结构上有有区别。。点型探探测器中中发光及及受光元元件同在在一暗室室内，整整个探测测器为一一体化结结构。而而线型遮遮光探测测器中的的发光元元件和受受光元件件是分为为两个部部分安装装的，两两者相距距一段距距离。其其原理如如图所示示。光束束通过路路径上无无烟时，，受光元元件产生生一固定定光敏电电流，无无报警输输出。而而当光束束通过路路径上有有烟时，，则光束束被烟雾雾粒子遮遮挡而减减弱，相相应的受受光元件件产生的的光敏电电流下降降，当下下降到一一定程度度则探测测器发出出报警信信号。在在此，发发射光束束可以是是图所示示的激光光束，也也可以是是红外光光束。·····················脉冲电源激光发生器激光发生器光电接受器脉冲放大及报警激光接受器(二)散散射型感感烟探测测原理烟室发光元件受光元件..........散射型光光电感烟烟探测器器散射型感感烟探测测原理如如图所示示。其中中的烟室室也为一一特殊结结构的暗暗室，进进烟不进进光。烟烟室内有有一个发发光元件件，同时时有一受受光元件件，但散散射型感感烟探测测器不同同的是，，发射光光束不是是直射在在受光元元件上，，而是与与受光元元件错开开。这样样，无烟烟时受光光元件上上不受光光，没有有光敏电电流产生生。当有有烟进入入烟室时时，光束束受到烟烟雾粒子子的反射射及散射射而达到到受光元元件，产产生光敏敏电流，，当该电电流增大大到一定定程度时时则感烟烟探测器器发出报报警信号号。3、感温式探探测器感温式探探测器根根据其对对温度变变化的响响应可分分为以下下二类。。(一)定定温式探探测器双金属片片定温探探测器结构示意意图+-接点双金属片定温式探探测器是是在规定定时间内内，火灾灾引起的的温度达达到或超超过预定定值时发发出报警警响应，，有线型型和点型型两种结结构。其其中线型型是当火火灾现场场环境温温度上升升到一定定数值时时，可熔熔绝缘物物熔化使使两导线线短路，，从而产产生报警警信号。。点型则则是利用用双金属属片、易易熔金属属、热电电偶、热热敏电阻阻等热敏敏元件，，当温度度上升到到一定数数值时发发出报警警信号。。下面对对双金属属片定温温探测器器进行介介绍，其其结构如如图所示示。h+-绝缘物高膨胀金属低膨胀金属接点双金属定温探探测器圆筒状状结构示意图图这种定温探测测器由热膨胀胀系数不同的的双金属片和和固定触点组组成。当环境境温度升高时时，双金属片片受热膨胀向向上弯曲，使使触点闭合，，输出报警信信号。当环境境温度下降后后，双金属片片复位，探测测器状态复原原。(二)差温式式探测器差温式探测器器是在规定时时间内，环境温度上升升速率超过预定值时时报警响应。。它也有线型型和点型两种种结构。线型型是根据广泛泛的热效应而而动作的，主主要感温器件件有按探侧面面积蛇形连续续布置的空气气管、分布式式连接的热电电偶、热敏电电阻等。点型型则是根据局局部的热效应应而动作的，，主要感温器器件是空气膜膜盒、热敏电电阻等。图所所示的是膜盒盒式探测器结结构示意图。。+-感热外罩膜片接点泄露孔空气室膜盒式差温探探测器结构示示意图空气膜盒是温温度敏感元件件，其感热外外罩与底座形形成密闭气室室，有一小孔孔与大气连通通。当环境温温度缓慢变化化时，气室内内外的空气可可由小孔进出出，使内外压压力保持平衡衡。如温度迅迅速升高，与与室内空气受受热膨胀来不不及外泄，致致使室内气压压增高，波纹纹片鼓起与中中心线柱相碰碰，电路接通通报警。4、感光式探测测器（二）紫外式式感光探测器器（一）红外式式感光探测器器5、可燃气体探探测器（一）半导体体型可燃气体体探测器（二）催化型型可燃气体探探测器五、火灾探测器的的选用火灾探测器的的选用应按照照国家标准《《火灾自动报报警系统设计计规范》和《《火灾自动报报警系统施工工验收规范》》的有关要求求来进行。火火灾探测器的的选用涉及到到的因素主要要有火灾的类类型、火灾形形成的规律、、建筑物的特特点以及环境境条件等，下下面进行具体体分析。(一)火灾类类型及形成规规律与探测器器的关系火灾分为两大大类：一类是是燃烧过程极极短暂的爆燃燃性火灾；另另一类是具有有初始阴燃阶阶段，燃烧过过程较长的一一般性火灾。。对于第一类火火灾，必须采采用可燃气探探测器实现灾灾前报警，或或采用感光式式探测器对爆爆燃性火灾瞬瞬间产生的强强烈光辐射作作出快速报警警反应。这类类火灾没有阴阴燃阶段，燃燃烧过程中烟烟雾少，用感感烟式探测器器显然不行。。燃烧过程中中虽然有强热热辐射，但总总的来说感温温式探测器的的响应速度偏偏慢，不能及及时对爆燃性性火灾作出报报警反应。。一般性火灾初初始的阴燃阶阶段，产生大大量的烟和少少量的热，很很弱的火光辐辐射，此时应应选用感烟式式探测器。单单纯作为报警警目的的探测测器，选用非非延时工作方方式；报警后后联动消防设设备的探测器器，则选用延延时工作方式式。烟雾粒子子较大时宜采采用光电感烟烟式探测器。。烟雾粒子较较小时由于对对光的遮挡和和散射能力较较弱，光电式式探测器灵敏敏度降低，此此时宜采用离离子式探测器器。火灾形成成规模时，在在产生大量烟烟雾的同时，，光和热的辐辐射也迅速增增加，这对应应同时选用感感烟、感光及及感温式探测测器，把它们们组合使用。。(二)根据建建筑物的特点点及场合的不不同选用探测测器建筑物的室内内高度的不同同，对火灾探探测器的选用用有不同的要要求。房间高高度超过12m感烟探测器不不适用，房间间高度超过8m则感温探测器器不适用，这这种情况下只只能采用感光光探测器。在较低温度的的场合，宜采采用差温或差差定温探测器器，不宜采用用定温探测器器。在温度变变化较大的场场合，应采用用定温探测器器，不宜采用用差温探测器器。风速较大或气气流速度大于于5m／s的场所不宜采采用感烟探测测器，使用感感光探测器则则无任何影响响。对于较大库房房及货场，宜宜用线型激光光感烟探测器器，而采用其其它点型探测测器则效率不不高。在粉尘尘较多、烟雾雾较大的场所所，感烟式探探测器易出现现误报管，感感光式探测器器的镜头易受受污染而导致致探测器漏报报。因此，在在这种场合只只有采用感温温式探测器。。最后要强调的的是，在火灾灾探测报警与与灭火装置联联动时，火灾灾探测器的误误报警将导致致灭火设备自自动启动，从从而带来不良良影响，甚至至是严重的后后果。这时对对火灾探测器器的准确性及及可靠性就有有了更高的要要求，一般都都采用同类型型或不同类型型的两个探测测器组合使用用来实现双信信号报警，很很多时候还要要加上一个延延时报