智能建筑火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果

孫海濤

摘要：高層建筑火災(zāi)通常被看成是毀滅性的事故之一，嚴(yán)重威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，如何加強(qiáng)高層建筑的火災(zāi)事故的預(yù)防與控制，成為目前消防工作思考的重點(diǎn)問題。本文結(jié)合火災(zāi)報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理，提出了一套火災(zāi)報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，結(jié)合火災(zāi)報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)的組成，對系統(tǒng)各個子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后，將該系統(tǒng)應(yīng)用到某建筑高層中，取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效率，具有一定的參考和推廣價值。

Abstract： High-rise building fire is usually regarded as one of the devastating accidents， which seriously threatens people's life and property safety. Therefore， how to strengthen the fire prevention and control of high-rise buildings has become the focus of the current fire work. Combining the working principle of fire alarm and fire control system， a fire alarm and fire control system is put forward. In order to realize the system， combined with the composition of the fire alarm and fire linkage system， the subsystems of the system were designed in detail. Finally， the system applied to a building in the high-level， and achieved good social and economic efficiency， with a reference and promotion value.

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警；消防聯(lián)動；探測器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用效果

Key words： fire alarm；fire linkage；detector；system design；application effect

中圖分類號：TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0088-03

0 引言

隨著我國高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，給人們?nèi)罕姷纳拓敭a(chǎn)帶來嚴(yán)重的威脅，特別是高層建筑火災(zāi)事故的傷害性更大。而火災(zāi)事故頻發(fā)，也給社會帶來了不安定的因素，也給社會產(chǎn)生了很多不良的影響。如不加強(qiáng)對火災(zāi)的控制，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和矛盾。因此，針對人們對消防安全的需求，如何加強(qiáng)對建筑火災(zāi)的預(yù)防和有效控制成為思考的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的消防報警系統(tǒng)存在嚴(yán)重的局限性，如只能檢測到探測到火情的信息，卻不能及時對火情進(jìn)行排除，從而為建筑物內(nèi)的人員創(chuàng)造可逃生的條件。對此，加快對傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的技術(shù)升級，并通過火災(zāi)報警和消防聯(lián)動的方式可有效的提升消防系統(tǒng)的效果，保障人們的生命和財產(chǎn)。

而隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感器、單片機(jī)等成為目前自動控制的主流。如通過傳感器對高層建筑內(nèi)火災(zāi)數(shù)據(jù)的采集，可實(shí)時的將數(shù)據(jù)上傳到后臺控制中心。然后通過后臺控制中心對數(shù)據(jù)的分析和處理，對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行及時分析，并根據(jù)得到的消防報警信息啟動相關(guān)的消防措施，以此及時、有效的對火情進(jìn)行控制。而這些消防措施包括自動噴水系統(tǒng)、緊急疏散系統(tǒng)、放火卷簾門系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等。由此通過這些聯(lián)動設(shè)備或系統(tǒng)，達(dá)到對火情控制的目的，并降低煙霧給居民帶來的傷害。因此，本文結(jié)合現(xiàn)代智能技術(shù)，提出一款消防報警與消防設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)工作原理

消防報警和消防聯(lián)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要目的是對高層建筑防火情況進(jìn)行監(jiān)控，從而對可能出現(xiàn)的火情進(jìn)行實(shí)時掌握。在實(shí)際的工程中，由于高層建筑用途不同，消防報警和消防聯(lián)動中設(shè)備種類、數(shù)量不同。但是總結(jié)起來，其工作的原理都相同，可以通過圖1表示。

通過圖1可以看出，高層建筑發(fā)生火情，從而觸發(fā)探測器或現(xiàn)場人工進(jìn)行報警，然后經(jīng)過火災(zāi)報警控制器對火情的真實(shí)情況進(jìn)判斷，最后觸發(fā)消防聯(lián)動控制系統(tǒng)，對火情進(jìn)行處理，包括噴水系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、語音廣播系統(tǒng)等。

1.1 探測器工作原理

探測器作為智能消防系統(tǒng)建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，其主要的作用是探測建筑物內(nèi)的火情，被看成是整個建筑的“感覺器官”。對探測器來講，通常包括溫度傳感器、煙氣傳感器等組成。一旦在建筑物內(nèi)產(chǎn)生火焰、熱量和煙霧等，在達(dá)到一定的濃度后，探測器都可以探測到變化，進(jìn)而引起電路電流和電壓的變化，最后將這些變化參數(shù)轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)碾娦盘枺⒀杆侔l(fā)送報警信號給報警控制器。

1.2 火災(zāi)報警控制器工作原理

火災(zāi)報警控制器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)的作用是為火災(zāi)探測器提供高穩(wěn)定的工作電源，并對火災(zāi)探測器的傳輸進(jìn)行監(jiān)控。而一旦系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)報警控制器會直接發(fā)出相關(guān)的指令，啟動相關(guān)的消防設(shè)備。同時將火災(zāi)地點(diǎn)和火情傳輸給大樓控制中心和消防部門，讓相關(guān)的部門及時對火情采取措施。

1.3 消防聯(lián)動控制原理

該部分的工作原理主要包括噴水系統(tǒng)、消防緊急廣播系統(tǒng)等。當(dāng)報警控制器發(fā)出指令，會自動觸發(fā)聯(lián)動控制系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)。如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)險情的時候，會自動進(jìn)行廣播，從而通過建筑內(nèi)人員及時進(jìn)行撤離。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 火災(zāi)探測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以AT89C55單片機(jī)作為核心。AT 89C55單片機(jī)中包含20kbyte大小的可反復(fù)擦寫的Flash存儲器，從而不需要對存儲器進(jìn)行擴(kuò)展，即可把持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時，AT 89C55單片機(jī)的供電電壓范圍寬，在4.0～6.0V的范圍，從而在一定程度上減少電壓波動給系統(tǒng)運(yùn)行帶來的影響，保障系統(tǒng)采集和控制。探測器的類型主要包括溫度、煙霧、CO濃度、CO2濃度等。通過探測器對上述數(shù)據(jù)的采集后，通過A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換將信號傳遞給處理器。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 主控中心報警與控制模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)上述的控制原理，將該模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為如圖3所示。

在該模塊，圖2中的單片機(jī)1將分析處理得到的信號通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給主控報警與控制模塊中的單片機(jī)2，然后單片機(jī)2對得到的信號進(jìn)行如下處理：當(dāng)高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，聲光報警裝置會首先啟動，然后液晶顯示界面會顯示火災(zāi)發(fā)生的時間、地點(diǎn)、火災(zāi)進(jìn)度等。同時遠(yuǎn)程報警裝置會及時將火災(zāi)情況發(fā)送給消防部門，從而方便消防部門及時了解火情、救災(zāi)進(jìn)度；當(dāng)沒有發(fā)生火災(zāi)時，此時會關(guān)閉聲光報警裝置，同時液晶顯示器會顯示目前采集到的建筑物內(nèi)的各種信息。

2.3 消防聯(lián)動控制設(shè)計(jì)

在模塊中，單片機(jī)2將處理的信號傳遞給單片機(jī)3，單片機(jī)3根據(jù)得到的信號進(jìn)行分析處理，然后出發(fā)不同的消防防火設(shè)備。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)整體流程設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)工作原理和具體的硬件組成部分，將該系統(tǒng)的整體運(yùn)行流程設(shè)計(jì)為如圖5所示。

3.2 Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)

后臺服務(wù)器是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文關(guān)于服務(wù)器的選擇主要包括Apache、Goahead等。而無論選擇何種服務(wù)器，都必須確保支持TCP/IP協(xié)議，由此可以保證用戶通過瀏覽器或軟件客戶端即可訪問系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對整個高層建筑的實(shí)時監(jiān)控。本文對監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)主要采用C/S模式，主要目的是保障通信響應(yīng)時間和系統(tǒng)安全性。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)方案的價值，將上述的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到具體的工程案例中，并取得良好的社會效益。

4.1 工程概況

項(xiàng)目為一中高層辦公大樓，總高度29.6m，標(biāo)準(zhǔn)層面積592m2，地下層面積537592m2，地下層標(biāo)準(zhǔn)層高2.2m，辦公層標(biāo)準(zhǔn)層高為3.3m，首層層高3.6m。在地下層中，設(shè)有消防電梯、泵房、配電室、空調(diào)機(jī)房、監(jiān)控中心等。根據(jù)消防規(guī)范要求，本建筑項(xiàng)目屬二類建筑，耐火等級設(shè)定為二級。

4.2 探測器布置

探測器的布置主要根據(jù)辦公樓的具體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行布置，如陰燃階段會產(chǎn)生大量的煙和熱，則在該階段主要布置感煙探測器；在迅速燃燒的階段會產(chǎn)生大量的熱量，由此布置感溫探測器；在電纜夾層、豎井中則根據(jù)電纜的特性，主要敷設(shè)線性感溫光纜；防火區(qū)內(nèi)的任何位置到手動報警裝置距離不能超過30m的范圍。同時，考慮到感煙、感溫探測器的數(shù)量問題，根據(jù)探測器的保護(hù)半徑和面積來確定，具體見如表1。

由此，根據(jù)上述的保護(hù)半徑和面積確定探測器的安裝距離。而該建筑物內(nèi)一個探測區(qū)域內(nèi)的探測器安裝數(shù)量計(jì)算則根據(jù)以下公式：

N？叟■（1）

其中，N表示安裝數(shù)量，K為安全修正系數(shù)；A表示保護(hù)面積；S探測區(qū)域面積。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)層的面積數(shù)據(jù)，由于層高小于6米，那么可以估算出一層的感煙探測器在20個左右。具體數(shù)據(jù)還需要結(jié)合通道、房間等情況。

4.3 應(yīng)用社會效益

該系統(tǒng)投入使用后，不僅提高了該建筑消防管理的自動化水平，同時也有利于消防部門及時對建筑內(nèi)的消防情況的監(jiān)控，為及時處理火情奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。從降低成本方面看，火災(zāi)自動報警及滅火系統(tǒng)聯(lián)動工程成本為1157萬元，與傳統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)方案還節(jié)約107萬元，同時在人工成本管理方面，每年節(jié)約人工成本34萬余元，由此表現(xiàn)出良好的社會效益。

5 結(jié)語

總之，單片機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等的大量普及和應(yīng)用，大大提高了消防工作的自動化程度，提高了消防工作的日常工作效率。本文則借助現(xiàn)代信息技術(shù)對消防報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際的工作環(huán)境中，取得良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的作用和價值，值的在消防部門推廣應(yīng)用，也為消防工作提供了新的參考。

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