火灾自动报警系统（4）...

当火灾发生时，烟雾粒子进入检测电离室后，被电离的部分正离子和负离子被吸附到烟雾离子上去。因此，离子在电场中运动速度比原来的降低，而且在运动过程中正离子和负离子互相中和的概率增加。这样就使到达电极的有效离子数更少了；另一方面，由于烟粒子的作用，α射线被阻挡，电离能力降低，电离室内产生的正负离子数就少。这些微观的变化反映在宏观上，电离电流减少，相当于检测电离室的空气等效阻抗增加，因而引起施加在两电离室两端分压比的变化。两电离室电压-电流变化特性曲线如图3所示。


从图3曲线可知，在正常情况下，探测器两端的外加电压V0，即回路电压，等于两电离室电压之和，即V0=V1+V2。
当火灾发生时，烟雾进入检测电离室后，电离电流从正常状态的I1减小到Iˊ1,相当于检测电离室阻抗增加，检测室两端的电压从V2增加到Vˊ2о△V=Vˊ2—V2о当该增量增加到一定值时，开关控制电路动作，发出报警信号。此报警信号传输给报警器，实现了火灾自动报警。
双源双室离子感烟探测器在我国已大量生产并应用普遍。近几年国外有些著名生产厂商已不再生产双源双室离子感烟探测器，而以单源双室离子感烟探测器取而代之，国内也有不少厂家研制生产单源双室感烟探测器。单源式离子感烟探测器与双源式工作原理基本相同，但结构形式则完全不同。它是利用一个放射源在同一平面（也有的不在同一平面）形成两个电离室，即单源双室。检测电离室与补偿电离室的比例相差很大，其中何尺寸也不大相同。两室基本是敞开的，气流是互通的，检测室直接与大气相通，而补偿室则通过检测室间接与大气相通。图4所示为单源双室离子感烟探测器的结构示意图。


从图4可知，检测室与补偿室共有一个放射源，补偿室包含在检测室之中，补偿室小，检测室大。检测室的α射线是通过中间电极中的一个小孔放射出来的。由于这部分α射线的作用，使检测室中的空气部分被电离，形成空间电荷区。因为放射源的活度是一定的，中间电极的小孔面积是一定的，从小孔中放射出的α粒子也是一定的，正常情况下，它不受环境影响，因此，电离室的电离平衡是稳定的，可以确定地进行烟雾量的检测。
单源双室电离室与双源双室电离室比较而言，其优点是明显的：
① 由于两电离室同处在一个相通的空间，只要两个电离室的比例设计合理，既能保证早火灾时烟雾顺利进行检测室迅速报警，有能保证在环境变化时两室同时变化。因此它工作稳定，环境适应能力强。不仅对环境因素（温度、湿度、气压和气流）的慢变化，也对快变化有更好的适应性，提高了抗潮、抗温性能。
② 增强了抗灰尘、抗污染的能力。当灰尘轻微地层积在放射源的有效源面上，导致放射源发射的α粒子的能量和强度明显变化时，会引起工作电流变化，补偿室和检测室的电流均会变化，从而检测室分压的变化不明显。
③ 一般双源双室离子感烟探测器是通过改变电阻的方式实现灵敏度调节的，而单源双室离子感烟探测器是通过改变放射源的位置来改变电离室的空间电荷分布，也即源极和中间的距离连续可调，以比较方便地改变检测室的静态分压，实现灵敏度调节。这种灵敏度调节连续且简单，有利于探测器响应阈值一致性的调整。
④ 因为单源双室只需一个更弱的α放射线，这比双源双室的电离室源强可减少一半，且也克服了双源双室电离室要求两源相互匹配的缺点。
总之，单源双室离子感烟探测器具有不可比拟的优点，它灵敏度高且连续可调，环境适应能力强，工作稳定，可靠性高，放射源活度小，特别是抗潮湿能力大大优于双源双室，在缓慢变化的环境中使用是不会发生误报的。
当前应用先进电子技术的光电感烟探测器以其无放射源、低成本、高可靠性逐渐取代离子感烟探测器。本文仅介绍光电感烟探测器如下：
光电感烟探测器是基于烟雾粒子对光线产生散射、吸收（或遮挡）原理的感烟探测器。减光式（或遮光式）光电感烟探测器应用较少。现在国内外生产和应用的大多数为散射光式光电感烟探测器，它是基于光散射的原理。在不受外界光线影响、但烟雾可以进出的光敏室中装有发光元件（光源）和受光元件（光敏器件），在这两者之间加了遮光部件，或者通过两元件之间的角度安排避免受光部件直接接收发光部件发出的光线。当无烟雾粒子进入光敏室时，受光元件接收不到发光元件发出的光，因此不产生光电流，电路处在监视工作状态。当有烟雾粒子进入光敏室时，烟粒子的作用使发光元件发射的光产生漫射，这种漫射被受光元件所接受，使受光元件阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了将烟雾信号转变为电信号的功能。
除了上述离子感烟探测器和光电感烟探测器两种最常用的感烟探测器外，还有线型感烟探测器。该种探测器是对警戒范围中某一线路周围的烟参数予以响应的火灾探测器。它的特点是监视范围广，保护面积大，使用环境要求低等。它又可分为激光线型和红外线型两种类型。从成本、功耗和实用角度考虑，目前大多使用红外光束感烟探测器。
它的工作原理与遮光型光电感烟探测器类似，仅是光束发射器和接收器分别为两个独立的部分，不再有光敏室，作为测量区的光路暴露在被保护的空间，并加长许多倍。在测量区内无烟时，发射器发出的红外光束被接收器接收到，这时的系统调整在正常监视状态。如果有烟雾扩散到测量区，对红外光束起到吸收和散射作用，使到达接收器的光信号减弱，接收器则对此信号进行放大、处理并输出。线型红外光束感烟探测器的光路和电路原理方框如图6所示。


（2）感温探测器
感温探测器是世界上出现最早、使用面广、品种多、价格低的一种火灾探测器。其结构简单，配用电子线路少，与感烟及其他类型探测器相比，其可靠性高但灵敏度略底。
物质在燃烧过程中释放出大量的热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件发生物理变化，从而将温度信号转变为电信号传输给火灾报警控制器，发生火灾报警信号。由于热敏元件种类繁多，因而按其感热效果和结构型式可分为点型、线型两大类。点型又分成定温、差温、差定温三种；线形又分为缆式定温和空气管差温两种。差温探测器当环境温度变化达到规定的升温速率以上即动作。
将差温和定温火灾探测器有机组合的差定温探测器是一种常用的复合型火灾探测器。在一个壳体内兼有差温、定温两种功能的感温火灾探测器称为差定温探测器。既然差定温探测器具有差温和定温两种功能，因此除特殊场所要求单独使用定温的或差温的探测器外，绝大多数场所都使用差定温探测器。
差定温探测器按其差温和定温的复合方式有膜盒—双金属型、膜盒—易熔合金型、以及热敏电阻型等。
热敏电阻作热元件的电子式差定温探测器是利用热敏电阻随温度变化其阻值变化使电路导通实现差温和定温的功能。有一种电子式差定温探测器采用二只负温度系数热敏电阻，一只作采样用，一只用作补偿。当外界温度缓慢变化时，补偿起主要作用，对外表现为定温特性。当外界温度变化迅速时，采样电阻反应迅速，而补偿电阻则反应迟钝，对外表现为差温特性。采用临界热敏电阻CTR作为传感器件，这种热敏电阻在室温下具有极高的阻值（可以达到1MΩ以上），随着环境温度的升高，阻值会缓慢的下降，当达到高的温度点时，临界电阻的阻值会迅速减至几十欧姆使得信号电流迅速增大，探测器给出报警信号。
（3）可燃气体探测报警器
典型可燃气体探测报警器基于半导体气敏元件检测原理，检测方式为扩散式。有些产品属于广谱响应类型，即可检测天然气、液化石油气、煤气等各种可燃气体；由于各种可燃气体的成分不同，最好还是选用针对天然气、液化石油气或者煤气三者中的何种气体的专用类型产品，效果更佳。有些可燃气体探测报警器可加装两对输出控制点，用于控制通风换气设备（无源常开触点）及燃气管道关断阀（有源脉中触点）。
2.7 紧急广播
过去紧急广播系统与火灾报警系统结合在一起作为一个独立系统，但后来发现由于紧急广播系统长期不用使其可靠性大成问题，往往平时试验时没有问题，但在正式使用时便成了哑巴。因此现在都把该系统与背景音乐系统集成在一起，组成通用性极强的公共广播系统。这样既可节省投资，又可使系统始终处于完全运行状态。
（1）优先广播权功能
发生火灾时，消防广播信号具有最高极的优先广播权，即利用消防广播信号可自动中断背景音乐和寻呼找人等广播。
（2）选区广播功能
当大楼发生火灾报警时，为防止混乱，只向火灾区及其相邻的区域广播，指挥撤离和组织救火等事宜，即向n±1层选区广播。这个选区广播功能应有自动选区和人工选区两种，确保可靠执行指令。
（3）强制切换功能
播放背景音乐时各扬声器负载的输入状态通常各不相同，有的处于小音量状态，有的处于关断状态，但在紧急广播时，各扬声器的输入状态都将转为最大全音量状态，即通过遥控指令进行音量强制切换。
（4）消防值班室必须备有紧急广播分控台，此分控台应能遥控公共广播系统的开关、关机，分控台话筒具有 优先广播权，分控台具有强切权和选区广播权等。
图9是一种典型的宾馆公共广播系统。


图中的VP-1120功放的输入端具有优选权功能。VR1012是一个带有控制功能的专用遥控传声话筒，它具有选区和强切功能（通过ZDS-027控制器）。
大厦内设音响和紧急广播系统，大厦音响为大厦公共区域和会议室内的背景音响，大厦内各区域紧急广播扬声器与音响系统扬声器兼用。
系统音频信号源有AM/FM接收调谐器、收音机、循环录放音机、CD机和话筒，配置前置放大器，功率放大器等播放设备，以消防中心为最高优先控制级，音响机房与消防中心合用一个机房。
播控中心播放无线广播台的调频（FM）或调幅（AM）节目，或由播放设备放送的音乐和广播节目。系统节目通过有线广播线路分路、分层同时传送至大厦内所有的公共区域。各会议室等独立的场所，均设音量调解器，由用户自行调节音量，并根据需要接纳独立音响系统设备。
公共区域每层设一个音量总控制器，播控中心放送的节目通过每层的切换控制器后输出，该切换控制器受控于消防联动控制系统。
紧急广播系统。同时设置紧急广播播放功能，配置紧急广播控制机（内含自动循环放音器或语音包、话筒插口、前置放大器等）、功放等设备，平时处于热备用状态，一旦发生火灾等异常情况，即可受控于消防联动信号，通过切换控制器强行把指定区域的广播切换至紧急广播信号，自动放送预先录制的紧急疏散广播，或通过话筒广播现场疏散指令。
常用的紧急广播系统产品有多线式广播分配系统与总线式广播分配系统两类，系统由消防监控 系统自动控制，并可与消防联动系统进行通信。可自动广播或手动操作；可完成紧急广播与背景音乐切换，主备电切换，主备功放切换专用功能。其示意图如图10所示。


3  系统设计要点
根据《高层民用建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》，火灾监控系统又分三种基本设计形式：区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。综合考虑智能建筑特点和防火规范要求，智能建筑火灾监控系统大多采用控制中心报警系统。
从智能建筑电气设计考虑，火灾监控系统应与智能建筑消防工程中其他专业设计项目配合，合理布置火灾监控系统中的电气设备以及消防设备，达到消防要求。消防工程设计项目与火灾监控系统应考虑的配合内容见表2。
表2  消防工程设计项目与火灾监控系统应考虑的配合内容
序号        设计项目        火灾监控系统配合措施
1        建筑物高度        确定电气防火设计范围
2        建筑防火分类        确定电气消防设计内容和供电方案
3        防火分区        确定区域报警范围、选用探测器种类
4        防烟分区        确定防排烟系统控制方案
5        建筑物室内用途        确定探测器型式类别和安装位置
6        构造耐火极限        确定电气设备设置部位
7        室内装修        选择探测器型式类别、安装方法
8        家具        确定保护方式、采用探测器类型
9        屋架        确定屋架探测方法和灭火方式
10        疏散时间        确定紧急和疏散标志、事故照明时间
11        疏散线路        确定事故照明位置和疏散通路方向
12        疏散出口        确定标志灯位置指示出口方向
13        疏散楼梯        确定标志灯位置指示出口方向
14        排烟风机        确定控制系统与联锁装置
15        排烟口        确定排烟风机连锁系统
16        排烟阀门        确定排烟风机连锁系统
17        防火卷帘门        确定探测器连锁方式
18        电动安全门        确定探测器连锁方式
19        送回风口        确定探测器位置
20        空调系统        确定有关设备的运行显示及控制
21        消火栓        确定人工报警方式与消防泵联锁控制
22        喷淋灭火系统        确定动作显示方式
23        气体灭火系统        确定人工报警方式、安全启动和运行显示方式
24        消防水泵        确定供电方式及控制系统
25        水箱        确定报警与控制方式
26        电梯机房及电梯井        确定供电方式、探测器的安装位置
27        竖井        确定使用性质、采取隔火措施，必要时设探测器
28        垃圾道        设置探测器
29        管道竖井        按其结构及性质、采取隔火措施，必要时设探测器
30        水平运输带        穿越不同防火区，采取封闭措施
设计人员在从事火灾自动报警及消防联动控制系统设计时，首先面临的是根据建筑物的实际情况，按照国家颁布的有关消防法规如：《火灾自动报警系统设计规范》、《建筑设计防火规范》，以及《高层民用建筑设计防火规范》等来选择及配置各种消防自动设备。以保证设计出一个符合规范、造价合理、使用有效的火灾自动报警及消防联动 控制系统。
在从事系统设计时，要正确计算出系统中各类地址编码点的数量，选择适当的布线方式如；报警与联动控制分回路布线或报警与联动控制回路布线等，配置满足容量要求的控制器，在进行多线制工程方案设计时，要确定出采用多线制方案的被控设备的电数，选择满足容量要求的多线制控制盘。
火灾自动报警与消防联动控制系统有二种系统构成方式，一种方式为火灾报警与消防联动控制采用不同的控制器、分别设置总线回路，称为报警、联动分体化系统；另一种方式为火灾报警与消防联动控制采用同一控制器、报警与联动控制共用同一总线回路，称为报警、联动一体化系统。
对于分体系统，火灾探测器通过报警回路总线接入火灾报警控制器，由火灾报警控制器管理；而各类监视及控制模块通过联动回路总线接入专用的消防联动控制器，可由火灾报警控制器（联动型）机替代，由联动控制器管理，由于分别设置了控制器及总线回路，整个报警与联动系统的可靠性较高，但系统的造价也较高，施工与布线较为困难，设计较为复杂。对于一体化系统，火灾探测器与各类模块接入同一总线回路，由同一台控制器来管理，因此这种系统的造价较低，施工与设计较为方便，但由于报警与联动控制器共用控制器总线回路，余度较小。由于二种系统的构成方式各有优缺点，设计人员在实际应用时用加以注意。
4  典型产品实例
4.1 GST火灾自动报警及消防联动控制系统
该系列产品具有如下主要特点：
（1）火灾探测器智能化：每只探测器内均安装有一只单片计算机，探测器上电后计算机可对传感器采集到的环境参数（烟雾、水气、粉尘等）信号进行分析判断，并向火灾报警控制器传送正常、火警、污染、故障等状态信号，极大降低误报。探测器智能化后可大大减少普通火灾报警系统中探测器与控制器之间的信息传输量，进一步提高了火灾报警系统的可靠性。另外，智能型光电感烟及电子感温探测器可实现电子编码及离线特性检查，方便安装、调试及维修。
（2）火灾报警控制器智能化：火灾报警控制器采用大屏幕汉字液晶显示，清晰直观。除可显示各种报警信息外，还可显示各类图形。报警控制器可直接接受火灾探测器传送的各类状态信号，通过控制器可将现场火灾探测器设置成信号传感器，并对传感器采集到的现场环境参数信号进行数据及曲线分析，为更准确的判断现场是否发生火灾提供了有利的工具。控制器若配接LonWofks总线接口，可直接与海湾公司生产的BA-5000楼宇自动控制系统集成联网。
（3）报警及联动控制系统全功能化：控制器采用内部并行总线设计，积木式结构，容量扩充简单方便。系统可采用报警联动共线式布线，也可采用报警和联动分线式布线，适用于目前各种报警系统的布线方式，彻底解决了变更产品设计带来的原设计图纸改动的问题。各类控制器全部通过GB4717-93及GB16806-97双项标准检验。
（4）探测器与控制器采用无极性二总线技术，整个报警系统的布线极大简化，便于工程安装、线路维修、降低了工程造价。系统还设有总线故障报警功能，随时监测总线工作状态，保证系统正常工作。
（5）控制器内设有Wstchdog功能，由外界强电磁干扰造成的系统程序混乱，可自动恢复正常运行。各种探测器本身采用了相应的抗干扰措施，多方面降低了误报率。
（6）可随时通过输入密码对系统内任意探测器进行开启、关闭及报警趋势状态检查操作，根据现场情况探测器可自动对灵敏度进行调节并进行漂移补偿。
（7）信号传输距离远。探测器及模块到控制器间的传输距离达到1.5公里时系统仍可正常工作。
（8）配接专用连接探测器及模块的光纤接口，可实行远程（≤30公里）探测器及模块到控制器之间的信号传输。控制器之间也可通过专门设计的RS-232光纤接口，实现远程联网通讯。
该系统产品从200型起（包含16、32、64、128及242点五种容量的小点数产品），500型484点，5000型（最大容量4356个点，可外接64台其他类型的控制器），直至8000型。值得指出的8000型产品是大屏幕网络型火灾报警控制器。该产品具有下列特点：
◆ 高可靠性
控制器采用多回路大容量防火时，任何一路总线发生故障都不会影响到其它回路，从而把故障对系统的影响降低到最低限度；各回路间通讯采用神经元芯片，点对点的通讯方式，使每个回路都可以独立工作，并可进行最大限度的联动。
◆ 单机容量大
机内网络化技术使单台控制器可连接120个回路，每个回路可挂接240个总线设备，共可连结28800个探测器和联动设备。
◆ 适合超高层建筑和楼群式建筑
控制器间通讯采用先进的LONWORKS现场总线技术，它支持自由拓扑网络结构和双绞线、光纤等通讯介质，适合各种结构的远距离分布通讯，可实现最多255台控制器联网；从而适合于超高层建筑和群楼式建筑分区控制以及地铁等分布性强的场合。
◆ 强兼容性
GST8000控制器可与该公司生产的GST5000系列各类开关量探测器、智能电子编码探测连接，也可以和该公司将推出的全自动编码数字化总线探测器连接，并可预留扩展，具有强大的面向未来的能力。
◆ 开放性
LONWORKS是一种具有互操作性的开放性网络，也是在楼宇自动化领域应用最广泛的网络系统，因此GST8000具有良好的、天然的同楼宇自动化控制领域内其他设备和主机的连接能力。
◆ 专业的显示效果
显示器采用12.1英寸液晶屏，专业的图形组态软件封装了每个设备的图形和状态特性，并提供了设备在不同状态下的显示图形，因此组态图形具有生动形象的特点，与清晰准确的文本显示有机结合，构成了具有消防功能特点的图形化专业界面。
◆ 方便快捷的操作
触摸屏的操作内容根据控制器在不同状态下的操作需求而变化，并配有丰富的在线帮助，使操作者在各种情况下方便的做出正确处理。
GST系列产品可采用分体化设计方案，也可采用一体化设计方案。作防火分区的一体化系统示意图如图11所示：

谢谢，不过为什么没有图呀？