工业厂房消防火灾报警系统概述

摘要：随着我国经济的发展，高层工业厂房大量增加。由于工业厂房的建筑空间、面积、跨度较大，功能较为复杂，因此其消防系统设计与民用建筑有很大的区别。同时，在工业厂房消防系统设计中，消防火灾报警系统又是重中之重。本文就工业厂房消防火灾报警系统进行系统分析和概述。

关键词：工业厂房；消防；火灾报警系统

中图分类号：TU834文献标识码： A

引言

火灾自动报警系统是人们为了早期发现和通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑中或其他场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。目前，由于工业企业的自动化程度高，厂房内技术工人较少，厂房面积大，火灾初期时难以被发现，而火灾报警系统恰好可以解决这个问题，火灾探测器是火灾自动报警系统的重要组成部分，是报警系统的“感觉器官”，一旦发生火灾，便将检测到的火灾信号转换成电信号迅速向火灾报警控制器发送，实现火灾自动报警。

一、工业厂房火灾自动报警系统概述

1、系统介绍

火灾自动报警系统作为现代建筑中一项重要的子系统，肩负着探测火灾隐患、预警火灾的重要使命。工业厂房内部火灾自动报警系统的设计，必须遵循《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116）(以下简称《报警规范》)的具体要求，同时结合建筑自身的特点，对相关技术、产品进行有效选择，从而达到安全、经济、适用的目的。通常情况下，火灾自动报警系统包括触发元件、火灾自动报警系统、火灾报警装置、消防联动设备以及电源共同组成，详情见下图：

图 火灾自动报警系统组成

2、系统基本原理

2.1 探测器的工作过程

烟感探测器通过对烟雾浓度的监测来防范火灾，其内部运用离子烟雾来进行传感。这种传感器工艺先进，性能可靠，比气敏电阻型的报警器更加实用。其内外部分的电离室中都有放射性源镅，电离会产生出正、负两种离子，由于电场产生的作用，离子移向正负电极。一般电离室的电压和电流都比较稳定，一旦出现烟雾窜出外电离室，对带电离子的活动造成干扰，电压和电流就发生改变，破坏了电离室平衡，发射器就会发出报警信号，通知接收主机，将信息向外传递。

2.2 区域火灾报警控制器对探测器信号的处理

区域火灾报警控制器，可以对模块和探测器进行直接控制，既能够独立完成报警和联动任务，又能跟其他区域的报警控制器互相协调。

智能型火灾报警控制系统，把旧式探测器改成模拟量型的探测器，控制器对收到的模拟量信号进行判断，看是否有火灾。为将其智能特征体现得更好，控制器的信息系统要储存大量真实的火灾特征数据和不同条件下的干扰数据等，并且需要合适的算法来处理探测器接收的信号，以便准确辨别火警是否真实，这样才能对火灾情况作出准确判断，这也对系统提出了更高的智能要求。

由于模拟量探测器的使用，智能火灾报警控制系统能够准确而不间断地对环境进行监控。但是由于探测器的安装环境各不相同，会对数据产生一些影响，而处理数据的结果会对系统报警及相关的联动控制造成直接影响。所以，数据的处理方法相当重要，也具有较高的难度。处理结果的合理性、正确性和实时性会影响到整个系统的智能性和可靠性。

在智能消防报警系统内，火灾判据的算法极其重要。比较常见的算法包括判定斜率法和比较阈值法。判定斜率法的原理是：判断各个信号点间斜率是否持续多过阈值次数，或者比某较一阈值，通过结果来进行火灾判定，比如，若升温速率超过每秒1℃，就表示出现火情。比较阈值法的原理是：看信号值是否超过了报警阈值，以及超过的时间，根据结果来判定火灾。为尽量减少漏报和误报情况，要区分干扰信号以及火灾信号，干扰信号有几个来源：探测器内的元器件无效、来自外界的电磁波干扰、探测器存在积尘等。

对火灾数据进行智能化处理的流程包括：时间积累、上升速度分析、阈值比较、自动漂移补偿、灵敏度自动调整、数字滤波等。其中阙值比较就是将信号跟故障、预警和火警三种阈值做比较。当测量值比故障阈值低时，通过时间积累来处理，之后判定是不是故障。待检测值超出预警值，再进行时间的积累来处理，判断是不是预警；而数字滤波就是指探测器传递的信号必须要先做数字滤波的处理，滤去环境、设备、线路等引起的干扰信号。本系统采用的是中值滤波法：在收到的三个接连信号中，选取中间大小的一个为有效信号，可以滤掉因为探测器的元器件失去效用和电磁波干扰导致的信号。此外，斜率分析就是如果测量值超出了火警阈值，通过时间的积累处理以及对上升速率进行分析，判断是不是火警。阈值的算法一样，等于原始值与修正值之和，修正值包括两部分：一是自动调整灵敏度，按照设定时间表自动变更修正值;另一个是自动漂移的补偿值，根据探测器平均的漂移值而自动变更漂移值，可消除因为器件老化、环境等引起的模拟量的慢性漂移，使得系统报警更加准确[1]。

二、工业厂房火灾自动报警系统设置应注意的问题

1、探测器的选择

规范中对火灾探测器的选择有一般规定，但在工业厂房中，有其特殊性。有些工业厂房电气设计者往往按民用建筑那样布置火灾探测器，这是不恰当的。规范中也指出：在使用可燃气体的场所宜使用可燃气体探测器。其实工业厂房特别是化工工业厂房，还有化工罐区、码头等，不光有可能出现可燃气体，有毒气体，还可能产生爆炸性气体混合物。此时，设计者还应严格依照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92及《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009有关条款，根据泄漏源及泄漏气体，选用恰当的探测器，如是否采用防爆的，并根据不同气体性质（有毒、可燃），与空气的比重，尽可能准确地设置探测器，让其有效工作，降低火灾甚至爆炸发生的可能性，确保人身安全级生产安全。

工业厂房宜选择红外光束感烟探测器：因红外光束感烟探测器适用于高大、无遮挡的空间，此环境对于常用的点型感烟探测器而言是不适用的，安装点型感烟探测器要求建筑高度不大于12m,而工业厂房的建筑高度一般都要超过12m。因红外光束感烟探测器工作原理为减光式，所以在探测器光路上应避开固定遮挡物和流动遮挡物。设计时应注意避让干燥设备、压机等高大设备。电缆夹层宜选择缆式线型定温探测器缆式线型定温火灾探测器适合于保护厂矿及电缆设施。当用于这些场所时，探测器应尽可能贴近可能发生燃烧或过热的地点，使其与可能过热处接触。

2、线缆选择

消防控制线路、通讯及警报线路应采用与消防强电配电线路相同耐火级别的线缆，报警线路可采用同级别或者低一个等级，但最低级别也应采用ZR-RVS型线缆，不能采用普通线缆。

2、管线敷设

消防控制、通讯及火灾自动报警系统传输线路穿金属管或封闭金属线槽沿或跨钢柱、沿凛条明敷设，辅助用房内可在混凝土楼板内及墙内暗敷设。明敷设时金属管或封闭金属线槽上应采取防火保护措施，目前主要的防火措施是在金属管、封闭金属线槽表面涂防火涂料。暗敷设时应敷设在不燃烧结构体内，且保护层厚度不小于30mm。当火灾自动报警系统敷设路径与强电系统相同时，要求两个系统间距0.3m以上，用来防止强电系统对弱电系统的干扰。从接线盒、线槽等处引到探测器底座盒、控制设备盒的线路均应加金属软管保护，主要是为了防止线路被老鼠等动物咬断，金属软管也要涂防火涂料。

三、火灾自动报警系统在工业厂房各方面的应用

1、消防设施中应用

《报警规范》规定，当控制水泵、排烟等消防设施的模块为总线编码模块时，必须要在消防控制室中，设置一个手动控制装置，其目的就是一旦发现火灾隐患，或者发生了火灾时，上述消防设施能够被可靠启动，以达到防止、遏制火灾的目的。但是在实际设计的过程中，有很多工程师会遗忘设计手动控制装置这一环节，或者所选择的灭火设施不具备多线启动的功能，这种遗漏是非常危险的，它会导致当总结模块无法正常运转时，一些消防设施将无法正常启动。除此之外，在自动报警系统是否需要对一些比较重要的灭火设施进行监控这一点上，一些技术规范并没有作出明确的指示，致使许多工业厂房仅设置了联运控制信号，这显然也会对火灾的有效控制构成影响。因此，我们在对工业厂房进行消防设计时，必须要考虑到这一点，我们可以采用在中心消防控制室内设置硬拉线，从而使重要灭火设施控制柜与报警控制系统进行连接，然后采用继电器直接启动模式，以确保一旦发生了火灾，工作人员就能够在控制室内自主启动消防设备了。

2、关于系统供电方面

火灾自动报警系统的供电有直流与交流两种供电模式。设计供电系统时，常见的问题有：一是消防控制室内的供电是来自于日常照明的交流供电，如果发生火灾，那么消防控制室内的供电将随着日常照明供电的切断而被切断，这将会导致火灾自动报警系统无法发挥效力；二是消防控制室内的供电是来自于配电室，而两者之间是由一条供电线进行连接的，如果这条供电线出现了损坏，这将导致消防控制室内断电。三是消防控制设施、报警控制器等元件使用的是同一套电源，这将会使联动控制系统失去保护，如果出现问题，将会使整个系统陷入瘫痪。针对上述情况，我们在设计时，需要控制好以下几点：首先，消防控制室内的供电需要来自于专用消防电源；其次，直流供电有必要使用两套直流电源，一套为联运提供供电；另一套为报警系统提供供电；最后，大型工程可以使用分区供电的模式，并对每一个区域设置监测与保护装置，这样如果一个区域内的供电系统出现了问题，并不影响其他区域内的供电。

3、联运控制方面的应用

3.1 电梯控制方面

《报警规范》有明确规定，如果消防控制室对火灾进行确认之后，应将建筑中的全部电梯停于首层，同时接收反馈信号，确保这一工作到位。需要注意的是这里所说的电梯不包括消防专用电梯，仅是指工业厂房所使用的电梯。工业厂房在普通电梯消防设计方面，需要注意的是必须要设置消防员操作功能。通常情况下，普通电梯的内部结构不具备防火功能，更不具备隔离烟雾的功能，而且一旦发生了火灾，电梯就会很容易卡在井道之中，而火灾所产生的热量、烟雾也会迅速进入井道与轿厢之中，从而对乘坐电梯的人构成威胁。因此，我们选择电梯时，应该选择那些具有“消防急返功能”的产品。但是，火灾的现场情况是非常复杂，火灾可能发生在电梯的下方楼层，如果此时电梯想要降到底层，轿厢势必会穿越失火层，这对于电梯内的乘客来讲是非常危险的。针对这一情况，我们可以在增设电梯具有“层功能”，这样一旦发生了火灾或者是出现了停电的情况，电梯就会自动启动“层功能”，电梯会就近运行到楼层的平层，乘客就可以自行转移支安全地带。

3.2 防火卷帘门方面

防火卷帘门应由防火卷帘控制器控制，《报警规范》对此有着明确的规定，在这里就不再赘述。在实际应用的过程中，应对疏散通道及非疏散通道的防火卷帘门采取不同的设计：以满足其火灾时下降的步骤及程度（1.8m处及楼板面），经常出现的问题就是控制方式出现问题，致使卷帘门提前关闭或者是迟后关闭，这样会严重影响火灾现场人员的安全疏散。笔者认为，防火卷帘门的设计必须要场合、用途的实际情况进行选择，火灾探测器的布置及数量需保证合理、准确。比如对于位于疏散通道上的防火卷帘门，应该在门的两侧设计启闭装置，以方便卷帘门的开启与关闭，同时还要有自动、手动以及机制控制功能，保证火灾发生时，防火卷帘门能够正常启闭。对于位于防火分区起到分隔作用的防火卷帘门，由于这一位置的卷帘门对火灾状态下的疏散影响较小，所以我们可以相应的采用一步降的控制方式。

3.3 气体浓度报警系统方面

气体报警装置是由气体探测器与报警控制器组成的工业用气体安全检测仪器，当空气中有被测气体时，探测器即产生于被测气体浓度成正比的电信号，传送给控制器，控制器经处理后显示出被测气体的浓度，当气体浓度超过设定值时，控制器即发出声、光报警并输出控制信号启动相应控制装置（如开启风机，增加通风量以降低其浓度），以避免重大事故的发生。在笔者所参与设计的工程中，我们往往将气体浓度报警控制器作为输出信号，接入火灾自动报警系统，组成一个统一的，适合工业厂房场所的报警系统。

结束语

消防系统系统设计作为工业厂房中重要的一环，对于其建筑功能的发挥具有重要的作用。如果消防系统跟不上，一旦发生火灾，火势将不容易被控制住，而火灾的蔓延速度又是非常快的，这就给人们造成了无法预计的经济损失。因此，必须加强对工业厂房消防火灾报警系统的研究力度，从而将人员伤亡和经济损失降低到最小的范围内。

参考文献

[1]邓飞.消防火灾报警系统的设计[J].自动化与仪器仪表,2012(06):71-73.

[2]陈友利.火灾自动报警系统设计浅析[J].电气应用,2011(02):38-41.

[3]薛萍.当前建筑工程消防管理存在问题及对策[J].黑龙江科技信息,2011(15):92.