光截面和双波段等新型火灾探测系统在会议中心应用实例

摘要：通过对会议中心观众大厅、休息走廊、演出舞台火灾探测报警应用选型，介绍了双波段图像火焰探测器、光截面图像感烟探测器、空气采样式激光图像感烟探测器的特性、设计布局及注意事项，分析其适用性和经济性。

关键词：高大空间 会议中心 火灾探测技术 经验

中图分类号： S762.2 文献标识码： A

随着社会经济的迅猛发展，大型会馆、场馆、会展中心纷纷崛起，传统的火灾探测和保护已经远远不适应这些高大空间，由于其场所的面积大，人员集中，其火灾保护显得极为重要，因此各种新型火灾探测技术也相继问世。本人通过在某会议中心消防工程设计及施工的亲身经历，在消防报警系统设备的选型和应用上积累了一定的经验，这里总结出来与大家共同探讨，不足之处敬请指正。

该会议中心设有观众大厅（兼小型剧场1184座）：观众厅阶梯型坐席，前后距离32米，宽30米，吊顶后空间高度10~12米，局部15米，。吊顶为波浪形叠脊（如图片1所示）。

此观众厅高度大部分空间超过12米，且顶部为音响效果做成波浪形叠脊，不适宜点型火灾探测器的设置；

由于观众厅兼具会议和演出功能，演出时各种灯光和演出器材可能对红外光束感烟火灾探测器造成干扰，因此也不适应采取线型光束感烟火灾探测器。

后来我们探讨了双波段图像火焰探测器、光截面图像感烟探测器的特性，并通过考察，我们采用可以实现早期烟雾探测的光截面图像感烟探测器和可以直观的图像方式探测早期火焰双波段图像火焰探测器相结合的火灾自动探测报警系统。下面作以详细介绍。

一、光截面图像感烟探测在观众大厅的应用

1、光截面图像感烟探测器的工作原理

光截面图像感烟探测器(以下简称光截面探测器)，是一种智能型线型光束感烟火灾探测器，采用光截面图像感烟火灾探测技术，在被监控区域内设置红外发光阵列和红外摄像机，使红外发光阵列发射出的红外光斑影像由红外摄像机转换成视频信号，传送给视频切换器。视频切换器以巡检方式逐一将接收到的视频信号送入计算机进行处理。如果发现火灾情况，即通过联动控制报警器进行火灾报警。它可对被保护空间实施曲面式覆盖，具有分辨发射光源与干扰光源的能力。由发射器和接收器组成，使用时每只接收器可对应多只发射器，发射器的数量根据现场情况确定。光截面探测器采用非接触式探测，具有防尘、防潮、防腐蚀功能，对环境因素适应能力强（灰尘、潮湿、温度、一般腐蚀性气体或防爆场所等），适用于大空间和其它特殊空间场所。

2、设计选型步骤如下：

按照厂家提供的设计依据，选用光截面火灾探测器时，应遵循如下的原则进行：

（1）根据实际探测距离L（这里L=30米），从产品技术规格表中选择适当探测距离的型号规格；

（2）根据所选探测器的保护角度，确定光截面接收器的布置方法和数量；

（3）根据所选探测器相应的距离因子（K1、K2 ），计算探测器的视场范围；

（4）水平视场范围：Dh = L * K1；Dh = 30 * 1.7=51米,而现场实际要求保护水平距离为30米;由于其保护范围成三角形，因此两边对角布置保护范围更合理。

（5）垂直视场范围：Dv = L * K2 ；Dv = 30 * 1.2=36。

（6）根据发射器的间距d不超过10米的原则，计算发射器的数量n ，n = （D / d） + 1，如计算值为小数，按四舍五入取整；由于其保护高度基本在10~12米之间,因此采用单层布置安装即可,如果高度大于12m时，宜采用二层安装。

单层安装时，发射器的数量：n = （Dh / d） + 1；n = （30/ 10） + 1=4

3、观众大厅光截面探测器布置图如下：

图片3观众大厅光截面探测器保护面分布图

此种光截面探测器为多线制，DC24V供电电源，信号输出为复合视频信号，布线设计时应注意。

二、双波段图像火焰探测器在观众大厅的应用

1双波段图像火灾探测器（简称双波段探测器）属于智能型火灾探测设备，它具有火焰探测功能，适用于大空间和其它特殊空间场所。它由红外CCD和彩色CCD组成，可将采集到的红外视频图像信号/彩图像信号传送给信息处理主机，使火灾探测和图像监控得到有机的结合。报警灵敏度可现场编程灵活设定，以满足不同场所需要。双波段探测器采用非接触式探测，具有防尘、防潮、防腐蚀功能，对环境因素适应能力强（灰尘、潮湿、温度、一般腐蚀性气体或防爆场所等）。

2、设计选型步骤如下：

双波段探测器根据保护距离的远近，选用适合的规格型号（分为30m、60m、80m、100m等），其电压等级为DC24V，可以选用吊顶式安装或者壁装。

（1）根据实际探测距离，从技术规格表中选择适当型号的探测器；

（2）根据已选探测器的保护角度，确定探测器的布置方法和安装高度；

（3）探测器的正下方容易形成探测盲区，应注意探测器的安装角度，或利用其它探测器消除。

图片6为双波段图像火灾探测器的安装示意图

（4）双波段探测器一般墙壁安装，选用LIAN-PB2支架，距顶棚距离h2不得小于50cm。也可采用吊顶安装；空间高度较高时建议安装在8～12m处，也可根据现场高度做适当调整。

本会议中心观众大厅采用3个双波段探测器安装位置如图片7所示。双波段探测器探测区域分布见阴影部分：

此种双波段探测器为多线制，DC24V供电电源，信号输出为双复合视频信号，即每套双波段图像火灾探测器接入两根视频同轴线缆和一根电源线。布线设计时应注意。

光截面探测器与双波段探测器相互组合，既实现了

对早期火灾烟雾探测要求，又满足了早期火灾火焰探测的要求，同时又具有实时视频可视功能。在保护区域上也实现了双重覆盖，功能上相互补充，起到了很好的火灾探测效果。

三、休息大厅火灾探测报警系统的设置

该会议中心高大空间的休息大厅分布于大观众厅东西两侧，每侧又被中间出口分为两个。两侧的宽6米，长25.5米，北侧高度17.65米~14.5 南侧高度13~6米。休息大厅外侧为玻璃幕墙。休息大厅除了作为会议或剧院演出中临时休息使用，主要作用是疏散通道。

此处东西两休息大厅屋面为上拱弧形，北侧据地面高度17.65米（吊顶的高度），南侧14.5米。按照GB50116-2008《火灾自动报警系统》9.2.1规定：点型感烟探测器不适合保护高度大于12米的房间。显然不适合选用点型感烟探测器。

该会议中心东西两休息大厅，东/西侧面为到顶的玻璃幕墙，鉴于在以上介绍的客运站发车岛应用红外对射火灾探测器易受太阳光光线干扰产生误报的经验教训，显然此处应用红外对射火灾探测器是不适合的。

后来经探讨，考虑此休息大厅由于空间太高，没有非常适合的感烟类探测器。同时作为观众大厅的疏散通道，位置虽然非常重要，但是每个休息大厅的两出口直通室外，人员疏散方便，因此选用了双波段图像火焰探测器。

四、会议中心演出舞台应用的空气采样式激光图像感烟探测系统

1、会议中心演出舞台概况

会议中心演出舞台高度18米，纵深15米，宽度含侧台40米（主舞台宽24米）。据调查发现剧场火灾发生的原因多数是因幕布引燃或舞台照明器具线路问题引起。如1994年的惨痛的克拉玛依大火就是因光柱烤燃幕布引起，因此舞台的防火保护尤其重要。

由于舞台特殊的演出功能，上空设有众多的舞台吊杆，装有一排排的舞台灯具、舞台幕布等一系列的演出机械和器材。由于其空间超高，一般点型探测器是保护不到；由于其演出灯光的频繁变换更替和舞台机械的运动，其一般线性火灾探测设备也是不适用的。

也有提出在成排舞台演出灯具及线缆外壳缠绕缆式感温探测系统，这样虽然起到一定的局部预防作用，由于舞台灯具使用时温度比较高，易引起误报，且缆式探测器为一次性的，误报引起维护费用高，又由于舞台灯具一般安装在电动升降杆上，缆式探测器安装使用和检修不便，易出故障。并且对于早期烟雾探测没有作用，因此缆式感温探测系统也不理想。

2、空气采样式激光图像感烟探测系统的适用性

空气采样式激光图像感烟探测系统是一种早期火灾探测报警设备，探测报警器主动采样保护区区域的空气样品，采用智能微处理器对激光图像进行处理，并把异常信号（火灾和故障）通过LED指示或通过串口输出。提高了火灾报警的响应速度和探测灵敏度。

空气采样式激光图像感烟探测系统包括图像火灾探测器和空气采样管网两部分。图像火灾探测器由吸气泵、激光室（暗室）、处理模块、显示模块、编程设置模块等组成。吸气泵通过PVC管或钢管所组成的采样管网连续采集被保护区域内空气样品，并送入激光室；空气样品在光源照射下，在图像接收器（CCD摄像机）上形成散射图像，处理模块根据火灾烟雾的散射图像特征进行处理和判断；探测器具有分辨烟雾粒子与其他非烟雾粒子（如灰尘）的能力，同时可以计算出烟雾粒子的粒径及其浓度值，该数值以曲线图形显示在液晶显示屏上。探测器将预设的浓度值（报警阈值）与采样计算的烟雾粒子浓度值进行比较分析，确认后产生一个不同等级的输出报警信号。报警探测器还可以根据被保护现场的实际情况设定调整报警阈值。报警控制器带有一路继电器输出（可扩展8路），可控制声光报警器或其他联动设备。

其与普通空气采样探测器相比较：普通空气采样探测器是根据测得的散射光强弱的变化量或光信号脉冲数测量出空气样本中的粒子浓度超出该范围时，同一时刻出现在测量器的数个粒子所产生的散射光将被复合在一起被光接收器接收，产生一个光电脉冲信号，导致不能正确进行探测。因此普通探测器只能局限于保护洁净空间的对象，系统考察的是一维强度量，因此易受粉尘、水蒸气等因素的干扰。

空气采样式激光图像感烟探测系统通过设计和构建 烟雾粒子动态成像系统，借助图像处理技术获取烟雾粒子的几何特性参数，实现了火灾烟雾与粉尘等较大尺寸颗粒的计算识别。对于平时存在灰尘的不清洁场所，提高了探测系统的适用性，系统不必加装过滤器，维护简单。

基于以上分析系统的考虑，及本工程防火级别的重要性，在舞台上空设置了空气采样式激光图像感烟探测系统。

3、空气采样式激光图像感烟探测系统的安装要求：

系统采样采取标准管道采样方式：

为保证通过空气采样系统和探测报警器的气流状况适宜，吸气泵排除气体的气压应与被探测区域的气压相等或略低。

一台探测器保护最大面积为2000m2,每根管长度应近似相等，以平衡空气采样管道系统内的气流。

通常一台探测器接4根采样管，沿管壁开出一定数量的小孔作为采样点。

采样管道系统通过采样点将空气样品送到探测报警器，采样管道的末端设置末端帽，以平衡不同采样点的烟雾灵敏度。

采样管道采用pvc 管，其内径应在19~25mm之间，根据厂家建议选用内径为21mm的管径。在特殊要求的场合，长时间暴露于强光、极热、极冷的环境，或环境中存在可溶解PVC气体的场所，可采用金属管道为采样管道。

采样管道改变方向时，采用圆弧型弯头。采样管在安装时，应尽量减少弯曲，以方便气流的采样。气管路接口应密封，管进入控制器的位置也应密封。

空气采样式激光图像感烟探测系统报警控制器就近设置舞台保护区的台侧，当保护区为多个时，报警控制器可以级联，并且通过485总线与消防控制中心的管理计算机连接。

空气采样式激光图像感烟探测系统在舞台上的应用也存在一定的局限性，譬如舞台演出使用的冷烟火就可能会引起火灾报警，从而引起不必要的慌乱。因此此类注意事项一定要引起消防工作人员注意，做到事前预防。此外，该舞台还设置了雨淋系统作为配套自动喷水灭火系统。

综上所述，对于高大空间的火灾探测报警，除了根据现场空间的本身特性和使用性质，综合选用一种或几种探测器的组合，其经济的适用性也是建设单位考虑的关键。相信随着社会科技的不断进步，对于高大空间的火灾探测技术会越来越成熟，随着新型火灾探测报警设备应用的普遍性，其经济适用性也越来越强。

参考资料：

1《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2008

2《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007

3《建筑设计防火规范》GB50016-2006

4《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005版）

5本工程应用的报警产品有关厂家说明书