消防電氣工程及其自動化的發展現狀與趨勢研究

摘要：為解決消防電氣工程所面臨的自動化問題，本文總結了消防電氣工程及其自動化所需遵循的技術標準，并從火災自動報警、火災探測兩個方面入手，明確消防電氣自動化在這兩個方面所取得的成就。從消防電氣系統規劃與設計、設備集成、系統調試以及系統維護四個方面闡述今后的發展趨勢，指出消防電氣自動化的發展方向，以期為相關專業人員提供技術參考。

關鍵詞：消防電氣工程；自動化；雙總線制；火災探測

引言

消防電氣工程自動化是現代建筑工程建設的重要組成部分，通過運用不同的自動化技術，既可以有效預防火災的發生，還能提升火災發生時的響應速度。在消防電氣工程建設中，自動化技術的應用已取得了顯著成效，如很多建筑物會安裝感應器，這種感應器能自動感應火災隱患。然而，雖然現階段很多消防電氣工程在建設過程中，大量引進自動化設備，但實際應用效果卻不理想。因此，針對這些問題，必須以消防電氣智能化為發展目標，不斷進行優化和創新。為了進一步提升消防電氣工程的自動化水平，本文分析了消防電氣工程自動化的現狀與今后的發展趨勢，旨在為消防電氣智能化目標的實現提供助力。

一、消防電氣工程及其自動化的技術標準

（一）運行的可靠性

消防電氣工程最核心的要求是安裝的所有設備必須具備高度的可靠性。一旦火災發生，這些設備應能快速反應，在穩定運行的同時，對建筑物火情的發展趨勢進行有效監控。因此，在設計與制造階段，必須對不同類型的傳感器、控制器、執行器等進行檢測，評估其在惡劣環境下的適應性，保證消防電氣設備符合高標準的要求。除此之外，設備系統的可靠性與定期維護、升級緊密相關。為保障設備長期穩定運行，生產廠家必須提供相應的技術服務。在消防電氣工程自動化進程中，尤其強調監控與響應的實時性，通過對煙霧、溫度異常狀況的感應，及時通知消防人員前往現場進行處理。

（二）消防電氣系統的可擴展性

在消防電氣工程自動化過程中，確保安裝系統的可擴展性至關重要，以適應多元化的建筑結構與自動化技術。保證系統的可擴展性，意味著在維護系統可靠性的同時，要更換傳感器或控制器，以適應不同的運行場景，使系統可以在不同條件下穩定運行，滿足消防電氣工程自動化需求^[1]。

（三）安全性

消防電氣工程本身比較特殊，因此在實現自動化過程中，務必保證安全性。這要求在工程設計與運行階段，必須嚴格遵循消防電氣安全標準，詳細檢查設備的特性與參數，如防水性、防爆性、防電磁干擾性等，最大限度減少安全事故發生概率。

二、消防電氣工程自動化應用現狀

由于消防電氣自動化在實際應用中已取得顯著成效，如許多建筑已安裝火災自動報警系統和火災探測器等，以監測建筑物內部的火災情況。

（一）火災自動報警

火災自動報警系統在消防電氣工程中比較常見。按照技術劃分，火災自動報警系統主要分三代。第一代系統是多線制開關量式系統，在此基礎上升級技術，形成了第二代系統。總線制可尋址開關量式系統在建筑工程中應用廣泛，以雙總線制為主^[2]。為了滿足自動化與智能化的需求，專門研發了第三代系統，即模擬量傳輸式系統，能顯著降低誤報率。以控制方式為劃分標準，火災自動報警系統主要有區域式、集中式、控制中心式三種類型。區域報警系統的應用比較定向，一般常用于二級保護對象，如圖書館和機房。集中式火災自動報警系統主要有集中報警和區域報警兩種，主要適用于一級和二級保護對象。綜合辦公樓與寫字樓若設有服務臺，比較適合應用集中報警系統?？刂浦行氖綀缶到y的防護對象為特級保護和一級保護對象，通常在大規模場所中被應用，如群體建筑或超高層建筑。

（二）火災探測

火災探測在消防電氣工程中的應用已積累了比較豐富的經驗。建筑物中的物質從開始燃燒到形成火災，是一個循序漸進的過程，包括產生煙霧、環境溫度驟然升高、空間內出現可見或不可見光。由于火災探測器在實際應用中仍存在一定的局限性，因此火災發生前期的煙霧和氣體情況跟蹤和選擇合適的火災探測器顯得尤為重要，對于減少火災損失意義重大。為充分了解不同火災探測器之間的區別，本文將以離子式和光電式兩種類型為例進行比較分析。離子式探測器在消防電氣工程中比較常見。在煙霧粒子作用下，使電離室的電離電流原理發生變化。在正常工作狀態下，電離室受電場影響，正離子與負離子的運動均呈現一定的規律性，可以在電離室內產生穩定的離子電流。一旦電離室內有煙粒子進入，正離子已進行了電離處理，這些粒子和負離子共同發揮作用，吸附煙霧粒子。這樣一來，正離子和負離子之間會發生中和作用，使得到達電極處的有效離子數量減少。另外，煙粒子會阻隔α射線，進而影響電離作用的效能，導致電離室中的正負離子數量以及電離電流減少。一旦這些數值降至特定閾值，將觸發電路的控制機制，系統隨即會向報警器發送信號，由此完成火災自動報警。

光電式探測器是基于煙霧對光的吸收和散射效應，主要分為散射光式探測器、減光式探測器。前者是通過光散射原理，在火災發生初期階段探測到煙霧后發出預警。在無煙霧狀況下，設備中的發光元件與受光元件之間無相對位置關系，光不能散射到光敏元件^[3]。一旦感知到煙霧，光會通過煙霧粒子散射至光敏元件，將光信號轉換為電信號。隨著煙粒子濃度的逐漸升高，達到設定值時，散射光能量會激發光電流，并經電路的放大作用驅動報警裝置，發出預警信號。探測器安裝在遮光暗室中，發光元件、受光元件之間的夾角需精確控制，以確保其理想夾角在900°—1350°之間，確保夾角和靈敏度呈正相關。

在無煙狀況下，光源發出的光通過透鏡聚焦成束，并投射至光敏元件，進而轉換為電信號，以保證電路正常運行，不會觸發報警機制^[4]。一旦檢測到火災產生的煙霧，光源發射的光線在煙離子散射與吸收作用的影響下，會直接改變光的傳播特性，導致光敏元件接收到的光強度減弱，從而影響電路的正常運行狀態，并在此時發出聲光預警信號。兩種類型的探測器性能差異見表1。

在消防電氣工程實施過程中，火災探測器在房間中的安裝高度尤為重要。安裝高度不同，適合的探測器類型也有一定區別（見表2）。

在探測器布置方面，需要確定其數量，具體可用公式N≥SK×A計算所得。以上公式中的N代表探測區內需安裝的探測器的數量，一般取整數；S代表探測范圍內的地面面積；A代表單個探測器所能覆蓋的保護面積；K代表安全修正系數。對于關鍵保護建筑而言，K的取值范圍應在07-09之間，對于非重點保護建筑來說，K的取值應為1。在探測范圍內布局探測器，關鍵在于考慮其分布是否合理，這是影響探測最終效果的關鍵因素?？紤]要點包括探測器是否處于有效范圍、探測區內探測器覆蓋是否均勻、探測器和墻、梁之間的間距是否大于05m、探測器之間的距離是否滿足D=2R（有效半徑）。

三、消防電氣工程及其自動化發展趨勢

（一）消防電氣系統的規劃設計

消防電氣工程自動化的規劃設計非常重要。在現有自動化成果的基礎上，結合建筑結構、消防電氣系統使用現狀進行合理布局，以拓寬系統的覆蓋范圍，確保各區域均符合消防安全要求^[5]。在系統設計過程中，安裝設備必須保證其可靠性，以進一步增強系統的監控能力、響應速度、可擴展性以及靈敏度。通過合理、高質量的系統規劃設計，為消防電氣系統的后續運行做好準備，從而提升消防電氣系統的應用效能。

（二）消防電氣設備集成

消防電氣工程自動化得以實現的重要條件之一是科學選擇設備型號，并對其進行集成處理。未來設備的選型需更加注重其可靠性，并選擇性能良好的傳感器和控制器等設備。建議今后在選擇設備時，應對市面上現有的器材進行對比、評估，確保所選器材符合消防電氣自動化標準。在設備整合過程中，所有設備務必具備協同效應，尤其需要加強設備間通信約定的統一性，確保各項數據能精準對接，實現數據的高效傳輸與處理。通過科學的設備選型與集成，可以優化消防電氣自動化系統的穩定性。

（三）消防電氣系統調試

消防電氣系統調試對消防電氣工程及其自動化的實施效果具有決定性影響。在系統測試過程中，關鍵在于檢驗火情的實時監控、快速響應以及運行的可靠性等多項功能，要確保其與自動化設計要求相符。在未來的系統測試中，測試人員不僅要驗證系統的理論功能，還要關注系統在實際應用時的表現，如在面對突發火災事件時，是否能夠以最快的速度做出反應。未來對消防電氣系統的調試將在各種極端情況下進行，以測試系統的可靠性、實用性，保證其在火災發生時依然能穩定運行^[6]。除此之外，測試人員在系統調試過程中，需對各個設備的參數進行調整，這也是系統調試的重要任務之一。通過檢查硬件設備的配合程度、軟件系統的運行效能，增強系統調試的精密性、設備間協同工作的流暢性，從而提高消防電氣系統的整體運行性能。

（四）消防電氣系統維護

為確保消防電氣工程及其自動化的實際應用效果，今后還需做好消防電氣系統的維護工作。相關人員應定期進行消防電氣系統的模擬演練，觀察演練過程，排除所有可能影響消防電氣自動化的因素，確保系統正常運行。另外，操作人員應不斷提升自身專業水平，熟練掌握消防電氣系統的操作要領、技巧，以便在面對不同的火災事故時，能第一時間作出應對。這不僅包括消防電氣系統的日常監控，還包括在突發火災事故時的臨場反應與準確決策能力。

作為系統維護人員，應積極參與專業培訓，熟練掌握各個設備的維護與故障處理技能，確保消防電氣系統穩定運行。通過系統的定期維護與升級，為消防電氣工程及其自動化的實現夯實基礎，以便在系統運行過程中迅速發現潛在隱患。

結語

綜上所述，消防電氣工程及其自動化已取得顯著成效，尤其是在建筑內部自動化探測火情方面，通過運用不同類型的傳感器、探測器等，火災隱患能及時被發現。今后，在現有自動化消防電氣系統與設備的基礎上，應持續向智能化的方向發展，以進一步提升消防電氣工程的自動化水平，提高建筑工程的消防安全防護能力。

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作者簡介：邱一斌（1993— ），男，漢族，河北秦皇島人，?？?，研究方向：電氣工程及其自動化。