智能建筑消防聯動控制系統設計探討

李冬梅（中國人民武裝警察部隊學院， 河北 廊坊 065000）

1 引言

智能建筑是計算機技術、信息技術和通信技術等高新技術和建筑藝術有機結合的產物。火災監控系統設計是智能建筑防火安全設計的重要環節。火災控制聯動及自動報警系統的作用是先期預報、及時撲滅火災和保障財產及人身安全。系統工作的可靠性將直接影響消防工作的好與壞。

2 消防聯動控制系統的組成及控制方式

消防控制聯動系統由消防聯動控制器、模塊、氣體滅火控制器、消防電氣控制裝置、消防設備應急電源、消防應急廣播、消防電話、傳輸設備、消防控制室圖形顯示裝置、消防電動裝置和消火栓按鈕等設備組成。消防設備或系統的聯動控制由消防控制聯動系統完成，并接收和顯示消防系統或設備的動態信息。

2.1 總線制和多線制控制方式

計算機技術中，總線控制的原理即為總線制基礎。復用方式是采用電源驅動線和信號線，通過報警控制器連接輸入輸出模塊控制設備，利用計算機編程技術來達到監測與控制的目的。在常見的二總線制聯動控制系統中，聯動控制器和控制模塊之間為二總線，在需要啟動聯動設備時，聯動控制器發出啟動命令，控制模塊動作，啟動相關聯動設備。

多線制是分開信號線與電源驅動線，通過間接設備，將所要控制設備的啟動、停止和反饋引至消防控制室的聯動。多線制聯動控制一般用于控制消防泵、噴淋泵和風機類等重要消防設備。

2.2 自動和手動控制方式

自動控制方式是當被保護對象所在區域發生火災時,溫度上升達到報警溫度或產生的煙霧及光達到探測標準，探測器動作，向消防聯動控制系統發出火災信號實現報警；若聯動控制系統處于自動狀態時，火災報警發生后即能聯動防火門、風機和防火閥等設備，并啟動火災自動滅火系統實施滅火。

手動控制是指操作人員通過總線制聯動控制盤進行的手動模塊控制或通過多線制控制箱或現場操縱緊急啟動裝置直接手動控制。對消防水泵、噴淋泵、防排煙風機和防火卷簾等重要消防設備，不僅要求實現手動模塊控制，還要求在多線制控制箱處實現手動控制，將設備工作的實時狀態反映到控制箱上。另外所有聯動設備的手動操作按鈕就地設置，避免意外情況如消防控制中心操作失靈的發生。

根據國家規范的規定，我國大多數建筑中的自動火災報警系統采用總線制和多線制相結合的控制方式。

消防聯動控制系統對消防設備應滿足的自動、手動控制要求如圖1中所示。

3 消防設備聯動控制的實現

消防聯動控制系統以報警信號為工作的初始條件，而具體滅火工作則由聯動控制系統的各個子系統來完成。—般現場聯動設備可以分為主動型設備和被動型設備。火災探測器、消火栓、報警開關、水流指示器和水壓力開關等主動型設備能夠在現場自動或手動發出火災消防聯動控制信號。一方面由報警總線將報警信號送到報警控制器，另—方面由聯動輸出線將聯動信號直接或經邏輯組合，送到所聯動的被動型設備中。當聯動系統動作后，重要的被動型設備應給出一個動作回答信號。

圖2為火災報警聯動控制關系示意圖。

4 聯動控制系統常見問題

在消防監控自動報警控制系統的設計施工和運行維護管理中，存在不少問題。

4.1 消防聯動邏輯混亂

消防聯動控制必須依次完成預先設定的程序，前后順序要嚴謹。

由于智能建筑的消防聯動控制系統涉及到強電、通風、空調和水系統，需要聯動的設備很多。在設計過程中，設計人員通常對消防聯動控制系統只作初步設計，未明確闡述聯動邏輯關系，造成施工人員很難從系統圖或設備清單中獲得全面的消防系統聯動控制功能，只能靠消防設施施工企業和工人的日常經驗來完成。因此存在著系統施工不到位，不能形成消防設備之間動作時良好的邏輯關系等問題。消防設備不但不能發揮其必要的作用，反而會引起嚴重的后果。若排煙機在氣體滅火動作時誤啟動，則造成排煙道排掉了滅火氣體，無法進行滅火。因此，在對火災報警和聯動控制系統進行初步設計后，必須針對具體設備型號、技術數據和準確的聯動關系及要求進行詳細二次設計及說明，以防消防邏輯混亂直接影響整個系統功能的實現。

4.2 直接手動控制難以保證

《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-98）第5.3.2條規定：在采用總線編碼模塊對重要的消防控制設備如排防煙風機、噴淋泵和消防水泵等進行控制時，應在消防控制室內對裝置進行手動直接操作，目的是為了在自動報警系統總線外建立一條獨立的、與被聯動設備能夠硬接線通路直達的渠道，使消防控制中心的控制具有自動和手動的雙重功能，使系統響應的可靠性得到提高。

目前一些設計人員和部分生產廠家對“手動直接控制裝置”的做法和理解不同。部分廠家在生產火災控制聯動及自動報警系統時，用智能式手動控制柜取代了多線制控制箱。即使此類控制關系在邏輯上是一對一的，但由于其對各類重要的消防手動控制設備指令的動作和發出的反饋是以總線為完成路徑的，若總線失常，則全部手動控制柜將失去作用。因此，不能作為滿足可靠性要求的手動直接控制裝置使用。此外，有的采用多線制控制柜的系統中也存在直接手動啟動控制經消防控制模塊轉換的問題。圖3是某廠家多線制直接控制（經控制模塊）消防設備圖。

廠家為了保證連接線路受到監視并防止交流信號干擾損壞控制卡而加裝控制模塊，采用經控制模塊作轉換控制接口，由控制卡到控制模塊間采用二線制連接線，這種接線方式要經過消防報警主機及控制模塊來實現間接手動控制。因此，導致多線制控制柜并不能完全獨立于報警總線，一旦報警總線出現故障，多線制控制箱也將形同虛設。

根據規范，室內消火栓應能直接啟動消火栓泵，壓力開關直接啟動消防噴淋泵。而在實際工程中存在啟動消火栓泵和消防噴淋泵的室內消火栓和壓力開關只將啟泵信號反饋給消防控制室，然后通過消防控制室自動或手動操作形成間接控制的情況，增加了整個過程的控制環節，使得重要設備的直接手動控制難以保證。

4.3 聯動時機把握不準

國家標準在制訂時對于建筑工程消防設施自動聯動時間的規定就不盡相同。應根據火災發生發展的固有特征和規律，以自動消防設施的功能為依據，以“火災確認后”和“報警后”兩個時間段對報警聯動進行劃分。

為了防止火勢擴大，也為了有利于人員疏散，警報在到達消防自動報警系統之后，排煙、防煙等設施應通過消防控制設備與前者聯動，空調對火情區域的送風及時停止；電動防火閥關閉；對反饋信號予以接收；火情區域的排煙閥、排煙和防煙風機開啟；加強擋煙垂壁等防煙設施的控制。但對于將火情區域的非消防點電源切斷，對電梯進行迫降，將火災應急照明燈和報警裝置接通等聯動控制必須在對火災確認后方可進行。因為火災自動報警系統受到設備自身的抗干擾性能和環境因素的影響，誤報情況在所難免，應盡量避免不應有的恐慌和損失。現實生活中，聯動的時間概念被人為忽略了，當警報來自于火災自動報警系統時，發生動作的內容應在確認了火災災情之后。否則當系統誤報時，會產生報警裝置鳴響，照明電源切斷，電梯迫降到一層等不當操作，使人們的恐慌加劇，對人們正常生活和工作造成極壞的影響。

4.4 聯動范圍的問題

火災報警后和火災確認后，聯動對象的范圍應以其功能為依據，確定其在疏散和滅火時的作用。既不能隨意縮小，也不能隨意擴大，以免出現引起火災擴大或其他不良影響。當前，在使用和建設具體的消防自動設施時，聯動范圍不恰當是一種普遍現象。比如排防煙系統，當其聯動方式正確時，報警后要將正壓送風口閥和報警層的排煙閥打開，同時將該層風管空調內的防火閥關閉，將正壓送風機和排煙風機開啟，將空調送風機停止，這樣對人員疏散和防止火勢擴大才能起到有益的作用。實際工程中，有的聯動未在規定范圍內，采取的聯動方式與火災應急廣播和報警裝置相同，按照“滾層”聯動的方法，警報到達后，上下層與著火層一齊動作，超出聯動實施范圍，很容易向鄰層擴散火災煙氣。

自動消防系統的聯動范圍，在鳴響報警裝置和切斷非消防電源等動作中，也有聯動范圍被任意擴大的現象。《火災自動報警系統設計規范》（GB50116－98）第6.3.1.8 條要求 ：火災經消防控制室確認后，火情區域內的非消防電源應予以切斷，同時將疏散指示標志燈、火災應急照明燈和報警裝置接通。控制消防聯動時，應在防火分區和著火樓層內切斷非消防電源；火災局部發生時，切斷整座大樓內的非消防電源是錯誤的。不過由于大部分消防設計沒有明確和分析“火情區域”的非消防電源，導致“一刀切”的局面，在后續消防工程的調試安裝工作中屢見不鮮，對于疏散人員和滅火極其不利。因此，應該對非消防設備電源負荷性質、類型及切斷時間等進行多重分析，一方面要思考如何避免救火人員發生觸電意外以及火勢沿電氣線路擴大的問題；另一方面要合理設計配電系統的滅火措施、疏散人員要求、負荷級別和功能需求。

另外，防火卷簾和電動防火門起分隔防火作用，對于其在“自動”狀態下的下降或關閉動作。有明文規定，僅安裝在兩邊的探測器具有控制權。在現實施工時，其受控范圍被任意擴大，比較普遍的現象是，防火卷簾和防火門的下降和關閉受到防火區內全部探測器的控制，極易造成人員未能及時疏散時就被反關在著火區內，造成重大的人員傷亡。

4.5 消防電氣對聯動控制的影響

在火災自動報警及消防聯動系統的設計中，消防控制聯動系統動作電源設計的可靠性、合理性極其重要。電源配置與建筑規模、供電距離和消防聯動設備多少有關。智能建筑樓層高、規模大，當消防設備電量大、線路長時，有兩個方面的問題需要在實際工程中注意：首先是對于相關消防設備同時動作的要求，電源容量是否能夠滿足；其次是消防設備的可靠動作，末端電壓是否能夠滿足，即防止電壓降對供電線路的負面影響。對于線路電壓降的影響，若消防聯動電源無法合理控制和配置，則易造成消防設備無法經由末端電壓啟動。

設計火災控制聯動及自動報警系統的另一關鍵是線路質量是否可靠。無論再可靠再先進的設備，若其線路不可靠、不安全，只能是紙上談兵。根據規范的規定，消防控制布線嚴于火災報警、重于火災報警。從部分國內外相關廠家的樣本產品及消防設計工程上看，火災探測器與消防控制聯動部件在同一回路信號總線上混接，是當前普遍采用的火災自動報警系統布線的方法，其布線方式為水平。分布廣、數量多的工程其火災探測器發生故障的幾率較大，所以混接的辦法相當于在重要的消防控制聯動線路上放置了眾多的故障潛伏點。當某只探測器發生故障時，會導致該線路上整個防火分區內的消防設施的消防功能全部喪失。我國現行的規范禁止混接，因其在不同程度上存在著施工檢修、經濟合理和可靠安全方面的隱患。應該改混接布線為分別布線，例如若火災發生時已經燒毀了報警總線，可繼續使用路徑不同的手動控制線，使其他消防設備和滅火設施不受連累。

5 結論與建議

消防聯動控制系統是針對建筑自身結構復雜等特點和當今撲救火災能力的局限而設置的，是智能建筑中早期預報火災，爭取足夠的撲救時間，減少災害損失和降低火災風險的主要技術手段，因此消防聯動控制系統的合理設計是保證其性能可靠、安全有效的關鍵。建議充分論證火災自動報警系統工程的方案設計，注意當前行業發展動態和趨勢，緊跟智能建筑報警技術發展主流，以采用可靠、成熟和穩定的先進技術為原則，貫徹在設計、施工和運行管理的整個過程中多專業配合的原則，理解并掌握各專業間的相互關聯要求, 加強專業間協調，避免造成混亂的控制聯動系統邏輯。還應使施工的可靠性得到切實加強，對消防控制聯動系統的維護、檢查保持持續性。消防監督機構應加大監督檢查力度，以保證自動消防設施始終處于良好的運行狀態，在火災發生時發揮應有的作用。