浅谈高层建筑火灾自动报警系统及其联动控制

[摘要] 消防电气控制系统对高层建筑来说十分重要，它是及时发现与阻止火灾的重要手段，作为消防电气的重要组成部分，合理及有效的火灾报警及其联动系统关系重大。本文作者围绕着高层建筑火灾自动报警系统及其联动控制，简要介绍了消防电气控制系统的工作原理、火灾自动报警系统等相关内容，并结合自身工作实践，探讨了火灾自动报警系统联动控制的相关问题。

[关键词] 高层建筑 火灾自动报警系统 联动控制

引言

现代高层、超高层建筑的特点是规模大、标准高、人口密度、设备分散，对消防要求极为严格。随着高层、超高层现代建筑的兴起，对消防工作提出了越来越高的要求，现代建筑必须设置现代化的消防控制系统。消防电气控制系统的主要功能是：自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾或热气，从而发出声光报警并控制自动报警系统，同时联动其他外控设备，控制事故照明及疏散标记、事故广播及通信、消防给水和排烟设施，以实现监测、报警和灭火的自动化。

火灾自动报警系统和消防联动控制作是消防电气控制的重要部分和环节，联动控制装置和火灾自动报警器配合，用于控制各类消防外控设备，由联动控制装置对不同的外控设备进行管理，实现整个消防电气控制系统的有机结合，从而达到自动防火、灭火的功能。

一、消防电气控制系统的工作原理

火灾自动控制及联动控制是一项综合性消防技术，是现代电子工程和计算机技术在消防中的应用。

消防电气控制系统的原理

火灾自动报警控制器是火灾自动报警系统中的重要组成部分。在火灾自动报警系统中，火灾探测器是系统的“感觉器官”，随时监视周围的环境情况。而火灾自动报警控制器则是该系统的“大脑”，是系统的核心，是分析、判断和显示火灾的部件，向火灾探测器提供稳定的直流电源。

联动控制装置与火灾自动报警器配合，用于控制各类消防外控设备。由联动控制设备对不同的外控设备进行管理，其具体的工作流程如下

（1）当确认发生火灾时，消防联动控制器接收到火灾自动报警器的火灾信号，发出指令，按顺序接通事故广播、发出报警，有秩序的组织人员疏散，指挥灭火；

（2）发出指令关闭与报警区域有关部分的空调机、正面送风机，关闭管道上的排烟阀，并接收其反馈信号，关闭有关部位电动防火门和防火窗帘门。同时通过消防广播向火灾现场发出火灾报警信号，按防火区和疏散顺序接通火灾事故照明系统和疏散指示灯，指挥火灾现场人员疏散到安全区域；

（3）切断非消防电源；

（4）发出控制信号，强制电梯全部停止在底层，除消防电梯处于待命状态外，其余电梯停止使用。

（5）消防栓按钮直接启动或由消防控制中心启动消防泵进行灭火。消防控制装置显示启动消防泵的启动按钮的位置及消防泵的工作状态；

（6）自动喷淋灭火系统的闭式喷头温控件受热破碎，打开喷水口喷淋，此时安装在该层供水管道上的水流指示器动作，并将该信号传送到消防控制中心。

（7）当供水管道内的水压将降低时，报警阀上的压力开关动作，其信号传送到消防控制中心，自动启动喷淋泵；

（8）消防控制中心利用消防专用电话向公安消防部门报警。

先进的火灾探测技术和独特的报警装置的高分辨能力，不断能暴出大楼内火灾所在的位置和区域，还能进一步分辨出是哪一个装置在报警及消防系统的处理方式等，有助于更正确的进行消防工作。智能防火系统还能使大楼的照明、配电、音响、广播与电梯等装置通过中央监控系统实现联动控制，与整个大楼的通信、办公室和保安系统集成，实现大楼的智能化监控。

二、火灾自动报警系统

火灾自动报警系统的作用是能自动（或手动）发现火情并及时报警，以不失时机控制火灾的发展，将火灾的损失减到最低限度。

2.1 目前火灾自动报警系统发展的3个阶段

（1）多线式开关量式火灾探测报警系统。目前国内除极少数厂家生产外，它基本上已经处于被淘汰状态；

（2）总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统，尤其是二总线制开关量式火灾探测报警系统目前正被大量采用；

（3）模拟量传输式智能火灾报警系统。目前我国已经开始从传统的开关量式的火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的）模拟量式智能火灾探测报警技术的新阶段，它使系统的误报率降低到最低限度，并大幅度的提高了报警的准确性和可靠性。

目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监控。但是在具体工程应用中，传统型的区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统仍得到较为广泛的应用。

2.2 火灾自动报警系统的分类

火灾自动报警系统一般可分为区域报警系统、集中火灾报警系统和控制中心报警系统3大类。

区域报警系统由火灾探测器、手动探测器、区域报警控制器或通用报警控制器、火灾报警装置等构成。这种系统适用于小型建筑等单独使用，报警区域内最多不得超过3台区域报警控制器；若多余3台，应使用集中报警系统。

集中火灾报警系统由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器、区域重复显示器、火灾探测器和火灾报警装置等组成。它适用于高层的宾馆、商务楼等场所。

控制中心报警系统是一种复杂的报警系统，其保护对象的规模均比较大，功能繁多，所需联动控制的设备种类齐全，对联动控制的要求十分高。如一些高度超过100m的高等建筑或者由高等建筑组成的建筑群等均采用控制中心报警系统。

2.3 火灾自动报警系统的布线

为防止火灾发生时消防控制、通信和警报线路中断，使灭火工作无法进行，造成更大的经济损失；也为抑制电磁干扰（如变压器、电动机、电缆等）对火灾自动报警系统产生的影响。火灾自动报警系统的传输线路与消防控制、通信和警报线路均应采用阻燃型电缆，并应采用金属管或封闭式金属线槽保护。消防手动直接控制装置的线路应采用耐火型电缆，其电缆也应采用金属管或封闭式金属线槽保护。采用明敷时，均应在金属管或封闭式金属线槽上采取防火保护措施。

三、火灾自动报警控制器与火灾探测器

3.1 火灾自动报警控制器

火灾自动报警控制器是为火灾探测器供电，接受、显示、传递火灾探测器的火警电信号，检测火灾探测器的运行情况，并能发出声、光控报警信号，同时显示及记录火灾发生部位和时间，以及向联动控制器发出联通通信信号的报警装置，是整个火灾自动报警控制系统的核心和“指挥中心”。它可以单独用作火灾自动报警，也可与自动灭火控制系统组合，组成火灾自动报警及联动控制系统。

火灾自动报警控制器按其作用性质可分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器和通用火灾报警控制器。

由于计算机技术的发展，特别是网络化布线技术的出现，现在已经很难分清区域报警控制器和集中报警控制器，其电路结构也大同小异。其电路主要有：输回电路、光报警回路、声报警回路、自动监控回路、手动检查试验回路、输出电路、稳压电源和备用电源等电路。区域报警控制器和集中报警控制器的电路方框图如图3.1和图3.2所示。

图3.1 区域报警控制器电路方框图

图3.2 集中报警控制器电路方框图

3.2 火灾探测器

火灾探测器是整个报警系统的检测元件，能对火灾参数（烟雾、火光、高温等）做出响应，并将火灾信号转变为电信号，传输到火灾报警控制器。

火灾探测器按其被测参数（烟雾、火光、高温、可燃气体）分为4种基本类型，每一种类型按其工作原理又可分为若干种类型（点型或线型等）。

（1）烟感火灾探测器。烟感火灾探测器是利用火灾发生时产生的大量烟雾，通过烟雾敏感元件检测并发出警报信号的装置。常用的有离子感烟式和光电感烟式，离子感烟式又可分为点型和线型。

（2）感温火灾探测器。感温火灾探测器是利用火灾时气温的急骤升高，通过温度敏感元件使探测器动作发出报警信号。按动作原理分为温差式和定温式。

（3）感光式火灾探测器。感光式火灾探测器是利用火灾产生的红外光、紫外光作用在探测器的光导电池和紫外光电管上，从而发出电信号，实现火灾报警。

（4）可燃气体探测器。他是利用建筑物中某些场所可能产生的可燃气体（如煤气管道漏气），通过可燃气体敏感元件检测出可燃气体的浓度，当达到给定值时，发出报警信号。

四、火灾自动报警系统联动控制相关问题

4．1 消防联动控制制式问题

消防联动控制有采用多线制的，有采用总线制的。多线制是电源驱动线与信号线分开， 电源、检测、控制分别占用导线的制式。多线制一般有五线制、四线制。总线制是基于计算机技术中控制总线的原理，采用信号线与电源驱动线分时复用的方式 ，利用计算机编程技术来达到监测与控制目的，总线制有三总线制和二总线制。总线制比多线制有布线少，监测控制设备多等优点，目前大中型项目多采用总线制。在具体设计中选择采用哪种制式可结合工程的具体情况而定。

4．2线路的敷设问题

许多电气设计消防线路采用穿塑料管保护，并从吊顶内走线。而 “民规”规定：消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm。当必需明敷时，应在金属管上采取防火措施。在布线的技术要求上，“民规”与 “报警规范”基本一致，只是根据 “报警规范”线路在暗敷时可采用金属管或经阻燃的硬质塑料管保护。从实际情况可以看出，很多设计人员对这一条有所疏忽。

笔者理解，本条之所以没有包括火灾探测器线路，是因为探测器线路只是在火灾初燃生烟发热阶段起作用，而条文中规定的消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播线路，在火灾发生后一段时间内还需起作用，在这段时间内，这些线路应保证安全使用。敷设在吊顶内的线路，在发生火灾时并不安全，而且吊顶内下是火灾多发地段。设计人员应对规范条文给予足够的重视，在实际操作中，凡是新设计的建筑，对该条文规定的线路，一律穿金属管或阻燃PVC管保护并在现浇板内、墙内等处暗敷走线。而在改造工程中，由于条件限制不能暗敷时，应对保护钢管或金属线槽采取防火措施，如刷防火涂料等。

4.3 防火阀、排烟阀的控制及返回信号

“报警规范”要求在消防控制室能够关闭防火阀。在实际设计中，选用的基本是280℃易熔环熔断的防火阀，建议将防火阀做成电磁阀的形式，至于信号返回是一对一返回还是成组返回要视具体工程情况来定。

“报警规范”也要求在消防控制室能够启动排烟阀。以何种方式启动排烟 阀也值得探讨。所有的排烟阀都可装上编码接口联动模块，由消防控制室联动控制器来达到控制启动排烟阀的目的。其次还可由就近的感烟探测器组成的控制线路启动即可，消防控制室只接收其工作后返回的信号。如要求先打开着火层排烟阀，再打开屋顶层排烟机，这种情况下采用后一种做法较妥。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部：GB50116-98，火灾自动报警系统设计规范.

[2] 孙萍、孙伟、张亮：“高层建筑火灾自动报警系统设计”，《低压电器》，2009 第24期.

[3] 邹艺：“高层建筑火灾自动报警及联动系统可靠性初探”，《科技资讯》，2010.（15）.