火災自動報警系統工作原理及聯動應用分析

作者簡介：洪斌（1982- ），男，漢族，浙江奉化人，本科，中級工程師，研究方向：（建筑電氣）消防。

摘要：為全面提升建筑初級火災的處理能力，充分利用建筑內部的火災自動報警及聯動控制系統開展相應的滅火及救援工作，更好地實現火災現場聯動管理，從根本上減少火災帶來的經濟損失和人員傷亡。本文簡要分析了火災自動報警系統的工作原理，并對聯動應用內容展開討論。

關鍵詞：火災自動報警系統；工作原理；聯動

隨著建筑業的發展，大型化、高層化建筑逐漸增多。基于火災救援綜合管理要求，我們必須整合具體控制內容，建立完整的系統運行管理模式，發揮火災自動報警系統優勢作用，維護建筑火災管理水平，提高安全保障效能。

一、火災自動報警系統工作原理

（一）組成及作用

在火災自動報警系統中，主要組成部分包括火災觸發器件、火災警報裝置、火災報警控制器、聯動控制器及具有輔助功能的裝置設施等，從而組成完整的系統應用控制體系。其主要作用是通過火災觸發器件來自動探測器火災或人工確認火災，從而發出火災警報來提醒現場相關人員撤離，聯動控制相關消防設備的啟動，最終達到控火、控煙、滅火、疏散、救援等多種目的[1]。

（二）工作原理

為了更加明確火災自動報警系統的運行機理，結合系統的基本情況，對主要組成元件予以分析，了解其運行工作原理，便于開展后續的結構系統升級工作。

1.火災觸發器件

觸發器件包括自動觸發和人工觸發兩種。目前常見的人工觸發器以手動報警按鈕為主，其工作原理較為簡單，通過人為按壓就能起到報警作用。自動觸發器主要產品有感煙、感溫、火焰、可燃氣體及復合型，依據探測區域的環境狀況和初期火災特點來選擇。例如：對于民用建筑內的辦公、商場等場所，其火災初期以大量煙霧為主，優先選擇感煙探測器；對于廚房、吸煙室等場所，雖然火災初期也是以煙霧為主，但平時該場所就有煙霧逗留，設置感煙探測器容易引起誤報，因此一般選擇感溫探測器；有的液體類火災在初期以直接的明火為主，產煙量較少，則選擇火焰探測器。探測器的工作原理就是將火災時的煙氣、溫度、火焰等物理現象轉換成電信號發送至火災報警控制器，起到及時的報警作用。

2.火災警報裝置

火災警報裝置設置在建筑內的每個報警區域，一般在有人活動的場所都會設置，以聲光警報器或警鈴為主，其主要目的就是發生火災時提示現場人員。因此，它在建筑內會被均勻設置，以保證其聲音強度可以使每個區域或角落都能聽到。其工作原理較為簡單，當探測器發現火災時，只要滿足聯動邏輯要求（一般指同一個防火分區內的兩個探測器動作），火災自動報警主機就會啟動全樓的聲光報警器，提示現場人員撤離。

3.火災報警控制器和聯動控制器

火災自動報警及聯動控制系統用于接收、顯示和傳遞火警信號，并能發出控制信號和其他輔助功能的控制指示，為火災探測器、警報裝置、模塊提供穩定的工作電源，監視各類末端設備及系統自身的工作狀態，接收、轉換、處理探測器等設備輸出的報警信號，指示具體部位及時間，同時執行相應輔助控制等諸多功能。在火災發生時，火災探測器和手動報警按鈕觸發信號傳送至聯動控制器，聯動控制器按照預設的邏輯關系對接收到的信號進行識別判斷，在滿足邏輯關系條件時，控制相應的自動消防設施啟動，消防控制室的值班人員也可以通過手動操作直接啟動相應消防設施，實現預設消防功能。自動消防設施正常啟動后，其運行信息會反饋至聯動控制器，為值班人員判斷自動消防設施是否正常啟動提供依據[2-3]。

二、火災自動報警系統聯動應用分析

基于消防聯動管理標準，在明確相應設施元件運行原理的基礎上，要進一步整合資源結構，滿足控制管理的規范化標準，更好地將消防水泵系統、噴淋水泵控制系統、排煙系統、氣體自動滅火控制系統、消防通信控制系統等予以聯動管理，推動自防自救等工作順利展開，實現消防聯動管理的基本目標。

（一）消防設備聯動方式

目前較為常見的設備聯動方式包括手動模式和自動模式。手動模式是操作人員直接依據火災控制器或者是設備聯動柜的應用情況完成設備的手動控制操作；自動控制則主要分為火災前自動控制和火災后自動控制，按照分級報警的控制模式落實具體工作內容。比如，本來并沒有發生火災，若是系統出現誤報警，就能借助分級控制的方式進行確認和信號轉換，有效提高報警管理工作的科學性和準確性[4]。

（二）具體控制系統作業內容

目前，在民用建筑和工業建筑中常見的自動消防設施按其功能大致可分為：防火分隔設施、防排煙系統、消防應急廣播、消防電梯、消防給水設施和自動滅火系統等。

1.防火分隔設施

防火分隔設施作為劃分防火分區的重要組成部分，其作用是火災時在一定時間內阻止火勢向同一建筑內的其他區域蔓延，將火勢控制在一個防火單元內，方便消防滅火與救援行動。

防火分隔設施中常見的自動消防設施有防火卷簾、防火門（常開）、防火分隔水幕和防火閥等。防火卷簾分疏散通道上的和非疏散通道上的，非疏散通道上的防火卷簾在火災時下降到底即可，而疏散通道上的防火卷簾一般需要分兩步下降，即防火分區內兩個探測器動作或防火卷簾專用煙感探測器動作后，防火卷簾先下降至1.8米處，其主要目的是起到防煙作用，其底部還能為人員疏散提供便利；防火卷簾0.5-5米內設置的專用溫感動作后，防火卷簾下降至底部，起到防火分隔作用[5]。在這里主要討論專用溫煙感的設置情況，目前，所謂的專用探測器是通過火災自動報警系統的回路設置的，只是他們的聯動邏輯對防火卷簾來說屬于專用的。其線路設置其實還屬于火災自動報警系統內的，當火災時，前期的探測器可以探測到火災的發生，當火災進入中后期后，報警系統的信號線可能存在被燒毀的現象，如此情況下探測器均無法正常工作，因此防火卷簾的專用探測器也會失效，導致它的設施形同虛設，因此，認為專用探測器的回路應與防火分區內的火災探測器的回路區分，不單是探測器專用，回路也應專用。這樣才能真正做到設備專用的要求。

2.防排煙系統

火災時的煙氣是火災最主要的危險源之一。大量火災傷亡事故都是煙氣失控所造成的，煙氣不但危害現場人員，還是火災蔓延的最主要因素。因此，對煙氣的控制也是火災時最主要的把控因素之一。

防煙系統一般設置在樓梯間和前室，該場所作為疏散和救援的必經之地，應該盡量保證其安全性，特別是樓梯間，一旦煙氣進入，容易造成火災的縱向蔓延。因此，在樓梯間和前室設置防煙系統，可以防止煙氣進入該場所。依據目前的規范要求，發生火災時，應迅速啟動本防火分區的防煙系統，樓梯間按梯段啟動。地上部分著火時，啟動地上防煙系統，而地下部分著火時，則啟動地下防煙系統，對于前室則啟動本層及上下層的送風口[6-8]。

排煙系統主要設置在走道、房間等容易發生火災的區域，其主要目的是火災時將有毒有害高溫煙氣排出至室外，起到控煙、控火的作用，為人員疏散提供有利條件。由于煙氣的控制要求比較高，火災時必須控制在一個防煙分區內。因此，聯動邏輯按防煙分區啟動，著火時，只啟動本防煙分區內的排煙設施，其余不應啟動。

在實際應用中，存在設備多啟動現象。由于防煙系統設計較多都是一臺風機一個系統，因此設備多啟動對其防煙效果影響不明顯。排煙系統則往往是一臺風機擔負多個防煙區域，一旦設備多啟動，很容易造成防煙分區的排煙量不足，影響建筑內空氣流動，對控煙不利。因此，在實際應用中，不但要避免防排煙系統設備未啟動現象，更要避免設備多啟動現象，盡量做到一一對應，物盡其用。

3.自動滅火系統

常見的自動滅火系統有自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、細水霧滅火系統、氣體滅火系統、泡沫滅火系統、干粉滅火系統等。這里主要闡述自動噴水滅火系統和氣體滅火系統的聯動控制要求。

（1）自動噴水滅火系統

自動噴水滅火系統是應用最廣的自動滅火系統，相對于其他滅火系統，其有著造價成本和維護成本低的優勢。常見的自動噴水滅火系統有濕式系統、干式系統和雨淋系統，依據保護對象的環境和要求來選擇，民用建筑內應用最廣的是濕式系統。

濕式系統由閉式噴頭、濕式報警閥組、水流指示器、壓力開關、供水及配水管道和供水設施組成，準工作狀態下，管道內充滿用于啟動系統的有壓水。閉式噴頭內設有熱敏元件，當溫度達到設定值時，噴頭就會爆破出水滅火，噴頭出水后管網內的水就會成流動狀態，濕式報警閥會開啟，隨后壓力開關動作，壓力開關動作后可直接啟動噴淋泵，噴淋泵啟動后就能提供充足的水量和水壓，起到自動滅火功能。濕式系統從探測火災到自動滅火可獨立完成，不需要火災自動報警系統聯動，報警系統只起到監視和輔助功能。雖然壓力開關有直接啟泵的功能，但是為確保可靠性，我們在自動報警系統內加入聯動控制邏輯，壓力開關動作后由報警系統聯動控制噴淋泵的啟動，萬一壓力開關直接啟泵功能失效，我們還能實現聯動啟泵。

干式系統的組成和工作原理跟濕式系統差不多，它的管道內也充滿用于啟動系統的有壓氣體。由于保護區域環境限制，當溫度低于4℃時，水就有可能存在結冰現象，因此濕式系統不適用，一般我們就用干式系統代替。報警系統對于干式系統來講也可以起到監視和輔助作用。相對于濕式系統，這里多了一條邏輯程序，當干式系統動作后，由于管網內平時充滿氣體，需要進行快速排氣，所以當壓力開關動作后，報警系統就會聯動控制干式系統快速排氣閥的開啟。

雨淋系統設置的是開式噴頭（無熱敏元件），因此它缺少對火災的探測功能，該系統的啟動需要通過火災自動報警系統來實現。當探測器探測到火災時，聯動控制器就會啟動對應區域的雨淋閥，而雨淋閥的啟動一般由報警系統的控制模塊控制電磁閥的啟動來實現，對消防泵的控制如同濕式系統。雨淋閥啟動后，它所連接的所有開式噴頭均能噴水滅火，因此該系統適用于火災蔓延速度較快和閉式噴頭開放不及時的場所。

（2）氣體滅火系統

氣體滅火系統的使用成本較高，因此要盡可能防止系統出現誤動作。我們在氣體防護區內設置兩種探測器，一般以溫感和煙感為主，系統的啟動需要相鄰的兩個不同類型的探測器動作才能啟動，既相鄰的一個溫感和一個煙感動作。依據目前規范，氣體滅火系統聯動控制邏輯如下：當防護區一個探測器動作后，就需要啟動防護區內的火災聲光警報器，提示現場人員撤離。當相鄰不同類型的探測器動作后（一溫+一煙），啟動防護區內開口設備關閉（防火閥），停止空氣調節系統，形成一個密閉空間，為氣體噴放做準備。進入30秒延時階段后，在這期間，如果發現是誤報或危險已經解除，則可以通過門口的緊急啟停按鈕來終止系統的啟動。延時結束后，聯動控制器就會啟動儲氣瓶或驅動瓶上的電磁閥，打開氣體瓶噴放氣體，同時防護區入口處的氣體噴放指示聲/聲光就會響起。氣體噴放時，管道上的壓力信號器會動作反饋，聯動控制器接收到反饋信號后就會啟動防護區門口的氣體釋放燈，代表該場所氣體正在噴放，防止人員誤入。

4.消防電梯控制系統

隨著高層建筑數量的不斷增多，為更好地提升火災救援工作的基本水平，要對建筑消防電梯予以重視，充分利用消防控制室內的電梯控制顯示盤完成階段性處理，保證相應控制環節的可靠性。或者對建筑物消防控制室、電梯轎廂開關予以控制，對信號進行有效匯總處理。一旦接收到火災信號，及時將電梯落在首層或轉換層，確保乘客自行離開，并且隨后停止電梯運行，確保消防人員能及時使用應急消防電梯開展救援工作。

5.應急廣播系統

出于對整個建筑火災自動報警系統運行質量的考慮，還需要設置緊急廣播系統。當出現火災問題時，及時進行廣播通知，強制切換為緊急廣播狀態，配合分層分區控制處理模式，第一時間通知建筑內的住戶及時撤離。

結語

總而言之，火災自動報警系統應用具有重要的研究意義。我們要明確火災探測器和控制器的運行原理，以便于能結合其運行要求設置對應的設備，在發揮設備應用優勢的同時，及時匯總獲取的信息數據，并配合火災自動報警系統中各個子系統的運行要求，逐步落實全過程火災報警控制環節，為火災救援活動順利開展奠定堅實基礎。

參考文獻

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