自動噴淋滅火系統內智能濕式報警閥控制技術研究

李亭亭 羅文雯

摘要：隨著我國經濟總量的快速增長以及城市建設腳步的加快，城市土地越來越稀缺，建筑空間利用率提高，但因結構復雜帶來眾多類型建筑火災難以撲滅的問題，給建筑消防的可靠性提出了新要求，并受到社會各界廣泛關注。本文旨在通過對我國自動噴淋滅火系統的智能濕式報警閥控制技術現狀的研究，進一步為自動噴淋滅火系統提供精確的智能濕式報警閥啟用的技術依據、技術方案和示范，從而保障消防系統準確判斷與控制，及火災下建筑安全。并期望以此為例，為我國提供一些例證。

關鍵詞：自動噴淋滅火系統;智能濕式報警閥;控制技術

目前我國各地火災事故不斷，給人民的生命和財產造成了巨大的損失，雖然這個原因是很多方面造成的，但是就消防這個方面來看，消防設施的設計及配置是否合理也是控制火災的關鍵環節之一。長期以來，我國多層建筑都是以消火栓系統為主，但是大量的滅火實踐證明，消火栓在滅火中所占的地位正在不斷地受到質疑。

一、我國消防系統的現狀概述

目前，在我國的大中小城市以及鄉鎮的建筑消防系統基本上都是滅火栓系統，盡管在新修改的《建筑設計防火規范》中增加了對自動噴淋滅火系統的設置范圍，一些比較重要的公共場合在消防部門的監管下改為了自動噴淋滅火系統，但是依舊未著眼于如何縮短報警時間，提高報警效率。同時在噴頭改良和濕式報警閥上的研究也存在一定的局限性，僅增加報警閥啟動自重來適應微小的壓力變化，單純的機械變動已無法滿足對新型建筑復雜的火災進行準確控制要求。

我國的自動噴淋滅火系統仍不能對建筑火災進行精準判斷與實施有效的控制措施。噴淋滅火系統的核心是濕式報警閥，在發生火災時，屋內溫度升高，位于火源上方的噴淋頭處的玻璃棒受溫度感應產生破裂，受輸水管內水壓作用，噴淋頭開始工作噴水。當水管內水壓力減小到一定值時，水壓差使濕式報警閥閥瓣開啟，同時高位水箱憑借水的自重對火源處進行水流輸送，在一定時間后，消防水池通過壓力動作開關實現報警起泵。

二、自動噴淋滅火系統概述

（一）自動噴淋滅火系統介紹

自動噴水滅火系統（Automatic sprinkler system）有濕式、干式、雨淋系統、水幕系統等滅火系統，本文主要的研究對象是濕式自動噴淋滅火系統。該系統在發生火災時能自動打開噴頭進行滅火，同時會發出火情信號，被公認為是最有效的自動滅火系統。自動噴水滅火系統結構簡單，使用方便、可靠，便于施工，容易管理，滅火速度快，控火效率高，比較經濟，適用范圍廣，占整個自動噴水滅火系統的75%以上，適合安裝在能用水滅火的建筑物、構筑物內。

從自動噴淋滅火系統的定義上可以了解到自動噴淋滅火系統主要有以下幾個特點：

1.發生火災的前期會自動噴水滅火，覆蓋面積小，用水量小。

2.滅火的成功率比較高，可達到90%以上，造成的損失較小，且無人員傷亡。

3.目的性強，直接對準火源，快速滅火，不會導致火災擴散。

（二）工作原理

噴淋滅火系統的核心是濕式報警閥，在發生火災時，屋內溫度升高，位于火源上方的噴淋頭處的玻璃棒受溫度感應產生破裂，受輸水管內水壓作用，噴淋頭開始工作噴水。當水管內水壓力減小到一定值時，水壓差使濕式報警閥閥瓣開啟，同時高位水箱憑借水的自重對火源處進行水流輸送，在一定時間后，消防水池通過壓力動作開關實現報警起泵。

（三）自動噴淋滅火系統的組成

自動噴淋滅火系統是由灑水噴頭、智能濕式報警閥組、水流報警裝置（水流指示器或壓力開關）等組件以及管道、供水設施組成，濕式報警閥是噴淋滅火系統的核心。

三、智能濕式報警閥的優化

首先，對智能濕式報警閥進行機械式改良，并依此記錄所需數據;其次，構建消防數據模型，并將其與智能濕式報警閥和通信設備組合成為聯動裝置;最后，在分析所采集的數據的基礎上，判斷建筑火災發生的可能性，并用自然觀察法和設計觀察法進行驗證，完善數據模型的整合，糾正編程誤差。

（一）具體研究內容如下：

1.智能濕式報警閥改良。自動噴淋滅火系統中，水流指示器在原本水流信號轉化為電信號的基礎上，將水流流速和水壓大小的信息實時傳送給智能濕式報警閥，報警閥擁有在接受數據的前提下，自動計算火災發生概率的能力。因智能濕式報警閥閥瓣的開啟直接影響高位水箱供水，為避免滲流導致的管道內水壓變化，把電磁器與報警閥相結合，控制閥瓣受水壓的啟用。

2.消防數據模型構建。對消防系統的布置構建模型，水流指示器與濕式報警閥形成聯動控制。以數據構成各部件之間的關系，達到“一控多位”的目的。

3.警報識別及控制策略。水流指示器所采集數據在智能報警閥的計算整合下，迅速自動判斷發生火災和管道滲流的可能性，同時定位火災具體位置。系統通過實測數據，調節濕式報警閥電磁場大小，并決定是否開啟報警閥閥瓣以及發出報警信號，達到第一時間系統自動反應的目的。

（二）設計原則

1.整體性和科學性。整體性是指將整個我國智能濕式報警閥作為評價的對象，在研究過程中作為我們研究的一個整體，在全面了解信息的基礎上，全面考察、整體排序、系統分析、抓住重點、兼顧一般。科學性是指選取在我國區域層面上與智能濕式報警閥控制技術密切相關的一些單項技術，單項技術可以從各個側面、各個角度反映我國智能濕式報警閥控制技術的實施情況。

2.與實際相結合。智能濕式報警閥控制技術必須建立在我國實施滅火工作的現實情況基礎上，經過對行業、企業以及政策法規等不同層面的大量研究，依據我國建筑失火情況、智能濕式報警閥工作的具體執行情況以及企業施行智能濕式報警閥的水平，有針對性、代表性地選擇評價技術，從而客觀地評價我國智能濕式報警閥水平。

3.內涵明確性和可操作性。由于技術涉及面很廣，為避免追求全面性而導致的相似性指標的重復表述，在選擇與設計技術的過程中，評價技術遵循內涵明確、描述簡明確定和現實意義鮮明的原則，完備地反映我國智能濕式報警閥技術的主要方面。

（三）智能濕式報警閥控制技術優化的基本思路和方法

1.智能濕式報警閥優化思路

管內水流水壓變化引起指示器的數據發生變動，通過分析變化數據，判斷變化原因，制定滲流與非滲流識別方法。根據識別方法給出控制策略，在判別為滲流時，控制電磁開關加大壓力，緊閉閥門，同時發出維修通知;而判別為非滲流時，控制電磁開關減小壓力直至完全打開閥門，保障及時供水，并發出火災警報。

2.智能濕式報警閥優化方法

在水流指示器上安裝水流水壓感應器，實時記錄水流水壓變化，運用5G技術將數據通過無線電傳送到消防控制中心。在濕式報警閥的閥瓣和閥壁上裝有金屬片和一個可調節磁力大小的電磁器，正常狀態下，電磁器上產生磁場，閥瓣與閥壁內金屬片形成一個大小為F的力，使閥門常處于緊閉狀態。

當系統整合得到的水流水壓總和達到數值A時，控制中心開始自動調節濕式報警閥上電磁場的大小。在滲流的情況下，保持抵消因滲流導致管道內水量變化而形成的壓力差。設滲流大小為V滲，在t時間后，引起管內壓力變化為△P滲，系統編程設定額定火災發生時，水流大小為V額，壓力水壓變化大小為△P額。

當水流指示器數據由智能濕式報警閥整合后，V滲

關系，即F=k·（1/△P），當△P增大時，電磁力F減小，在△P增大到某一個特定值時，△P引起的水壓力與F抵消，閥瓣開啟，同時啟動消防水池水泵和報警響鈴。

假定一個水流指示器在一維平行坐標上（單層）控制n個噴頭，一棟建筑內，共有N個噴頭（N=m·n，m為樓層數），這些噴頭在空間上水平豎直均勻分布，保證噴頭淋水范圍單位面積疊加后無缺漏，覆蓋整個構筑物。當發生破裂的噴淋頭總數大于M時（單個噴淋頭流量為Vp，V額=M·Vp），或特定體積內相鄰樓層噴淋頭破裂且達到總數的W%，視為發生火災，啟動閥瓣以及聯動報警系統。

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作者簡介：李亭亭（1999-），女，安徽阜陽人，滁州學院經濟與管理學院;

羅文雯（1986-），女，安徽滁州人，滁州學院經濟與管理學院，講師。