浅谈大空间精确火灾探测器的应用

浅谈大空间精准火灾探测器的应用提要：本文通过介绍大空间建筑火灾发生的特点，阐述如何选用大空间火灾报警设备以及各自的优缺点。关键词：大空间建筑点式探测器红外射束式激光光束式报警设备引言随着我国国民经济的进一步发展，文化、体育、教育事业有了飞速的发展，体育场馆、剧院、会展中心等场馆的建设越来越多，这些大体量、大空间的公共场所的使用安全，给我们带来了新的课题。体育场馆、会展中心等建筑观众多、灯光、音响等设备较为集中，火灾是第一隐患，场馆内人员较多，一旦发生火灾，如果没有很好的消防保障系统，后果不堪设想。因此，尽早发现火灾，及时处理，将火灾消灭在萌芽状态，只有依靠火灾报警系统来实现。大空间建筑火灾发生的特点及火灾报警系统介绍在我们消防施工过程中，经常会接触到各类火灾自动报警设备。由于生产厂家不同，设备的性能、质地的差异会导致在设备的安装接线以及系统的后期调试及运行上带来区别。而系统设备选型上的不同，也可能会给系统正常功能的发挥造成很大的影响，仅在探测器的选用上就有很大的区别，如果选型合适，不只是可以大大地方便施工，同时也可以充分发挥系统的各项功能，真正使系统成为一个先进的火灾预警系统。一般说来，物质燃烧前往往是先产生烟雾，接着周围温度渐渐升高，同时产生一些可见光和不可见光。而物质由开始燃烧到火势渐旺酿成火灾是有个过程的。我们可以通过对烟雾的探测发现隐蔽的火情。由于这些场馆多为空旷的高大空间，其高度往往高达十多米，因此，烟雾在扩散中被稀释、冷却或被空调进、回风气流循环流动甚至于被排出室外，无法达到传统探测器的报警值和到达探测器周围，也就无法即时、准确的进行报警。探测器的功能就是“捕捉”、“观察”物质刚刚开始燃烧时产生的“信号”。目前，探测器主要为点式探测器和红外射束式探测器，两种探测器各有千秋。国家《火灾自动报警系统设计规范》规定：超过12m高的高大空间不适合使用点式报警系统，国内高大空间场所多使用红外射束式探测器。这种探测器是利用红外射束被烟雾遮挡、减弱来探测烟雾进行报告火警，这种技术在高大空间使用的效果要优于点式探测器，但也有其局限性。红外射束探测器的探测灵敏度比点式探测器还要低许多，只不过其安装高度可以降低，克服了点式探测器在高大空间上的部分缺点而被使用，但由于大空间中因烟雾稀释浓度降低，而红外射束探测器由于其探测灵敏度低而造成报警更加延迟，当红外射束探测器报警时，往往是火灾已发生到一定的程度，快要或是已经燃烧起来，造成了很大程度的损失。因此，我们只有选择适应其环境特点的报警设备，才能达到预期保护的效果，下面介绍三种较先进的火灾自动报警系统。VESDA极早期烟雾探测预警系统3.1系统的组成和原理VESDA极早期烟雾探测预警系统是可选的方式之一，该系统在国外已被广泛应用于体育场馆等具有高大空间的场所。VESDA探测系统又称作吸气式或采样式烟雾探测系统，是一种基于光学空气检测技术发展的，由微处理控制的烟雾检测装置。探测器利用其内部的吸气泵，通过分布在保护区内的采样管网，连续采集空气样品，经过过滤灰尘后送至激光探测腔分析。激光探测腔采用激光散射方法探测空气样品中的烟雾粒子，探测结果经计算分析后，判断是否发生火警，进而显示报警并根据编程发出控制信号，同时储存报警事件及时间。（附VESDA采样管网示意图及探测器工作原理图）图2VESDA探测器工作原理图图1VESDA采样管网示意图图2VESDA探测器工作原理图图1VESDA采样管网示意图VESDA系统探测器采用独特的双散射光接收器及三维观测法，可探测到直径0.01μm-20μm的所有烟雾颗粒，报警值设定范围为0.005%obs/m-20%obs/m，比点式探测器的报警值3%obs/m-5%obs/m高1000倍。火灾的发展一般分为四个阶段：不可见烟雾阶段、可见烟雾阶段、可见火光阶段和剧烈燃烧阶段。传统的火灾报警系统通常是在可见烟雾阶段才能探测到烟雾，发出报警，而VESDA系统可以在火灾初始阶段（即不可见烟雾阶段）就可提供警报信号，从可遏止火灾的蔓延。VESDA探测系统与点型感烟系统的比较传统点型感烟探测系统和VESDA空气采样探测系统的比较VESDA空气采采样探测系统统传统点型感烟探测测系统离子光电采样方式主动抽取外界的空空气，只要空空气中有烟尘尘，就能及时时报警，属于于主动式探测测。外界烟雾扩散至传传感室里，并并达到一定浓浓度才能探测测并报警，属属于被动式探探测。探测原理激光散射电离方式

红外散射射方式探测范围各种材料的烟雾，探探测范围宽。粒粒子直径：0.0011-20umm。

有机物质质的烟雾粒子子，直径：1-10uum灵敏度0.005-200%obs//m(每米遮光率)连续可调5-9%obs//m(每米遮光率)

5-9%obbs/m(每米遮光率)探测部件高稳定，高强度激激光源，三个个光接受器，三三维立体图像像分析镅241a放射源，一一个收集极

红外发光光管，一个光光接受管测量方式绝对测量相对测量显示部件20段光柱图及二位数数码管实时显显示环境烟雾雾含量只显示达到阈值的的报警信息，末末端阈值的状状态不显示报警方式可设定四级报警值值仅设一个报警值报警时间火灾形成前数小时时，早期预警警火灾形成前几分钟钟，无预警事件记录18000事件，内内容详细仅记录火警和故障障，内容不详详细安装方法标准、回风口、毛毛细管等多种种采样形式仅有标准采样方式式，没有回风风口和毛细管管采样方式安装维护一次工厂校准，十十年不须维护护每两年要清洗、校校准一次点型感烟探探测器应用场合适于各种场合：潮潮湿、粉尘、高高气流、电磁磁干扰不适合粉尘、潮湿湿长期有烟滞滞留的环境离子型不适合风速速大于5米/秒的场合光电型不适合黑烟烟及电磁干扰扰强的场合适合场合通讯机房、电脑室室、洁净室办公室、客房抗干扰能力采样由PVC管道道和PVC管取样孔组组成，无需走走电线，所有有电子元件都都在VESDA探测器的机机壳之内，不不易受到外界界电磁场的干干扰。由于控制器和探测测器之间由电电源线和信号号线相连，电电线比较长（小小工程也在几几百米以上），长长线易形成天天线效应，感感应空间电磁磁波，尤其是是在通信、计计算机房等强强电磁干扰区区域，轻则影影响探测器和和控制器的信信号传输，重重则可能损坏坏控制器和探探测器内的电电子元件。其他功能自学习功能：自动动设置灵敏度度，报警值等等无VESDA网可接接入250个节点，节节点间距1.3Km可与其他网网相连，如楼楼宇管理系统统。以继电器器开关量接口口与其他系统统联网（如传传统报警控制制系统）。一般独立网结构不难看出，该系统需要比较多的采样点，同时系统设备相对专业，有较高的技术要求。由于VESDA系统上在被保护区均匀地进行空气采用分析后实施预警的，所以其准确性比较高，报警时间也大大提前。但是，正是其过于专业的方法也带来了造价高、施工工艺复杂、可推广性差的弱点，某种程度上也限制了系统在实际工程中的应用。双波段火灾探测器系统4.1双波段火灾探测器的性能特点双波段火灾探测器采用双波段图像火焰探测技术，在报警方式上属于感火焰型火灾探测器，由它进行火灾探测，并将采集到的现场信号送回系统主机。双波段火灾探测器属于大空间场所智能型火灾探测设备，它由红外CCD和彩色CCD组成，可将采集到的红外视频图像信号/彩色视频图像信号传送给信息处理主机，使火灾探测和图像监控得到有机的结合。双波段火灾探测器在防护罩内安装，对环境因素适应能力强，满足不同场所需求，是较好的大空间火灾探测设备。4.2双波段火灾探测器火灾探测的工作原理双波段火灾探测器采集的火灾信息通过图像传输设备（视频同轴电缆等）传回控制室，经视频分配设备（视频分配器），将每路信息分配一路给防火并行处理器，一路给视频切换设备（视频切换器），至信息处理主机。防火并行处理器对每一路火灾信息作实时处理，一旦检测到火灾信号便向信息处理主机发出预警信号；视频切换器把各路信息以循环切换的方式传送给信息处理主机，由主机进行巡检；信息处理主机优先对预警信号进行确认。巡检与并行处理相结合为及时发现、准确报警提供了可靠保证。对确认为真实火情的信息，由信息处理主机发出报警信号，显示对应报警区域的图像，并自动启动录像机进行记录。在火灾信息的分析处理上，可以根据实际被防护场所的火险等级不同，现场设置防火灵敏度。火警确定后，自动声光报警；值班员通过图像画面和对讲电话进行现场指挥，并通过联动控制台启动消防联动设备；在无人状态下，主机按设定程序启动消防联动设备。4.3双波段火灾探测器的安装方式图3双波段火灾探测器保护区示意图图4探测器在圆形区域内的安装方式双波段火灾探测器是一种较为理想的大空间报警设备，系统具有防火、防盗、监控功能，但由于其有一套自已的主机设备如视频分配器、防火并行处理器、视频切换器，因此，在实际使用过程中，其造价相对较高，推广使用也相对困难。5新一代线型光束感烟火灾探测器系统5.1新一代线型光束感烟火灾探测器的优点目前市场上“点型”探测器的生产厂家很多，但“线型”探测器的生产厂家为数不多，深圳市赋安安全系统有限公司是目前国内几个生产“线型”探测器的厂家之一。其最新开发研制并投入批量生产的激光光束探测器，是利用独特的激光技术，融合人工智能判断算法，被称为“精准火灾探测器”的新一代线型光束感烟火灾探测器，为解决开阔空间早期火灾探测提供了全新的优越方案。在使用过程中，我们发现该产品利用烟雾减光原理探测火灾发生，对光路附近的烟雾非常敏感，与传统红外光束探测器相比能更迅速、准确地发现火情；同时采用了激光定位系统，使产品安装简便、调试容易；该产品摒弃了红外光束探测器的阈值判断算法，开创性地使用了人工神经网络算法，通过烟雾变化的特征和频率判断火灾，避免了各种环境造成的误报可能；该探测器以其优越的性能和极高的性价比成为开阔空间、需要环境保护的场所和防爆、防腐蚀场所的最佳解决方案，也是替代图像型探测器的比较理想的产品。由于激光光束探测器是专门设计用于开阔区域长区间火灾探测的反射式光束感烟探测器，所以，它由一个探测器和反射板组成。由探测器发出一束激光，准确射向对面的反射板；经过特殊设计的反射板能够准确地把激光光束按照原光路返回探测器；进入探测器和反射板之间区域的烟使到达探测器的信号减弱，探测器通过发射、接收两者的光强变化，可以准确判断出空间附近的烟雾状况。经过探测器内置的人工智能算法，当减光率与火灾报警特征相吻合，探测器就会产生报警信号。如下图所示：图5光束全被挡住，会产生故障信号。因探测器镜头上积聚的灰尘而导致的减光率的缓慢变化会由微处理器来补偿，该处理器不断地监视信号强度并定期更新报警和故障值。当自动补偿达到其极限，控测器就会发出故障信号，表示需要维修。接收器上三个LED灯代表探测器的状态：红色的LED灯代表报警，黄色的LED灯代表故障，闪亮的绿色LED灯代表正常运行。一旦报警，探测器将锁定报警状态，可由总线发出命令复位或是切断探测器24V电源复位。这三个LED灯同时被用作光束校准。光束的校准不再需要任何附加设备。再需要任何附加设备。图65.2与传统红外光束探测器对比，探测器的特点及工作原理：⑴、灵敏度高；⑵、安装容易，调试简单；设计的放射板：由无数个小单元组成，能够把探测器发射的激光准确反射至接收装置。⑷、双光路烟雾设计：该探测器由两个探测单元组成，分别探测两个不同光路的烟雾，判断火灾更准确可靠。⑸、人工智能报警算法，探测器具有CPU芯片；⑹、环境干扰补偿技术；⑺、独有自测试功能；；⑻、漂移补偿技术；⑼、脉冲调制发射技术；⑽、具有连续可调的灵敏度；⑾、反射镜面设计：传统红外探测器使用有机玻璃制造的凸透镜聚光，由于有机玻璃的特性，会使光线损失20%以上；激光光束探测器使用二次抛物镜面聚光，减少光能量损耗。我们从安装使用的过程及技术资料分析，该探测器最大探测距离达100米，最大保护空间可达1500平方米，灵敏度10%-90%连续可调，是大空间场馆较为理想的火灾报警设备。工作原理EEPROM、DOG状态显示LED供电电源激光驱动电路两路信号整形放大放大倍数调整第二路信号接收PD第一路信号接收PD抗自然光饱和电路AT89C52数据处理PIC16C712数据采样EEPROM、DOG状态显示LED供电电源激光驱动电路两路信号整形放大放大倍数调整第二路信号接收PD第一路信号接收PD抗自然光饱和电路AT89C52数据处理PIC16C712数据采样RS485通讯总线RS485通讯总线RS323TTL输出RS323TTL输出FUANBUS总线FUANBUS总线继电器开关量输出拨码开关继电器开关量输出拨码开关由于该产品优越的性价比，也成为替代大空间图像型探测器火灾探测的理想方案。5.3激光光束探测器与图像型探测器的对比以下分别对使用该产品和使用图像型探测器进行大空间火灾探测的方案列表对比：激光光束探测器图像型探测器日光干扰激光光束细、强度度大、环境光光影响很小通过图像判断，日日光