安全工程專業(yè)畢業(yè)論文圖書館火災自動系統(tǒng)設計及應用

1、 學校代碼：11517 學 號：201010614323 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 畢業(yè)設計 題 目 圖書館火災自動報警系統(tǒng)設計及應用 學生姓名 劉 輝 專業(yè)班級 安全工程1041班 學 號 201010614323 院 （部） 安全工程學院 指導教師(職稱) 常緒華(講師) 完成時間 2014年5月26日 河南工程學院論文版權使用授權書本人完全了解河南工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，同意如下各項內容：按照學校要求提交論文的印刷本和電子版本；學校有權保存論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以

2、及提供本論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢赃m當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。 作者簽名： 年 月 日 河南工程學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的設計，是本人在指導教師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。 作者簽名： 年 月 日河南工程學院畢業(yè)設計任務書題目

3、圖書館火災自動報警系統(tǒng)設計及應用 專業(yè) 安全工程 學號 201010614323 姓名 劉 輝 一、主要內容（1）論述本課題設計的必要性及意義。（2）介紹火災自動報警系統(tǒng)的組成以及施工過程中應該注意的問題。（3）對圖書館這一特殊工程進行危險性分析，并按危險性大小對危險源進行危險性排序。（4）為具體工程實例設計一套完整的、適應性良好的火災自動報警系統(tǒng)。二、基本要求（1）查閱國內外相關文獻不少于35篇（其中外文文獻不少于5篇，列入設計參考文獻中），根據查閱的文獻資料情況，寫出文獻綜述（不少于3000字）；翻譯外文文獻一篇（譯文字數不少于3000字）。文獻綜述與翻譯單獨裝訂成冊。（2）確定設計方案，

4、以圖書館某一層為例繪制設計火災自動報警系統(tǒng)安裝圖紙。（3）按要求撰寫畢業(yè)設計說明書。三、主要參考文獻1 熊麗數字時代的圖書館管理M北京：北京圖書館出版社，20062 李東來城市圖書館建設的實踐與思考M北京：北京圖書館出版社，20073 劉秀娥圖書館防災與危機管理M北京：海洋出版社，20074 林柏泉，張景林安全系統(tǒng)工程M北京：中國勞動出版社，20075 陳貴有單片機應用技術M北京：機械工業(yè)出版社，20086 鄔寬明CAN總線原理和應用系統(tǒng)設計D北京：北京航空航天大學，20107 尚峰復合型智能火災探測器的研究D大連：大連理工大學，20038 譚炳華火災自動報警系統(tǒng)及消防聯動系統(tǒng)D北京：北京理工

5、大學，20079 章梁斌高校圖書館火災自動報警系統(tǒng)與消防聯動系統(tǒng)的設計D廣州：華南理工大學， 2012完 成 期 限：指導教師簽名： 專業(yè)負責人簽名： 年 月 日目 錄摘 要IAbstractII1 前言11.1 課題對象11.2 研究火災自動報警系統(tǒng)的意義1 河南省火災安全形勢11.2.2 高校是火災易發(fā)區(qū)域2 圖書館是高?；馂姆婪兜闹刂兄?1.2.4 研究圖書館火災自動報警系統(tǒng)的意義41.3 主要任務和設計內容41.3.1 設計的目標41.3.2 本設計需要解決的問題51.4 設計架構62 火災自動報警系統(tǒng)組成及施工工藝72.1 火災自動報警系統(tǒng)及其組成7 探測裝置7 火災顯示盤92.1

6、.3 中央控制室92.2 火災自動報警系統(tǒng)的施工9 探測器安裝的過程中應該注意的問題10 火災探測器安裝過程中線路的布置問題112.3 與火災自動報警系統(tǒng)相關的規(guī)范要求122.4 本章小結123 圖書館火災危險性與火災自動報警系統(tǒng)需求分析133.1 FTA法評估火災風險13 建立事故樹13 基本事件重要度分析163.2 火災自動報警系統(tǒng)的需求分析193.3 本章小結204 圖書館火災自動報警系統(tǒng)設計214.1 工程總況214.2 集中報警系統(tǒng)的原理214.3 探測器分布224.4 火災自動報警器布線方式254.6 基于CAN總線的特點264.7 本章小結265 結語27致謝29參考文獻30附錄

7、32圖書館火災自動報警系統(tǒng)設計及應用摘 要高層建筑火災已成為全世界破壞力、影響力極強的災害之一，火災自動報警系統(tǒng)的出現，能夠從實際上解決建筑防火問題，為圖書館設計一套火災自動報警系統(tǒng)具有現實意義。本設計在國家消防多個規(guī)范要求和圖書館實際需求的基礎上，從圖書館火災發(fā)生的本質入手，基于CAN總線對圖書館火災自動報警系統(tǒng)進行了設計。運用事故樹分析法對圖書館火災危險源進行定性、定量分析，得出了事故樹的所有最小割集、最小徑集并對危險源的重要程度進行了排序，從而對各個防火分區(qū)火災發(fā)生的嚴重性進行了排序?；贑AN總線，探頭主動向控制中心發(fā)送采樣信息而不是由控制中心向探頭索取信息，從而CAN總線的應用有效縮

8、短了采樣信息在傳輸路途中消耗的時間。CAN總線和圖書館火災發(fā)生本質的結合使得發(fā)生火災可能性大的區(qū)域能夠得到優(yōu)先處理，從而避免了更加需要滅火的區(qū)域沒有得到及時的處理。本設計提供了一套可以實際指導圖書館消防系統(tǒng)設計的具體方案，該設計可以用于現場施工，可以有效預防火災的發(fā)生。關鍵詞 高校；圖書館；危險性分析；火災自動報警系統(tǒng)Design and Application of Fire Automatic Alarm System in LibraryAbstractHigh-rise buildings fire has become one of the world destruction and

9、 very strong influence of disasters. The emergence of fire automatic alarm system can actually solve buildings fire problem. Designing a set of fire automatic alarm system for library is practical significance.Based on the national fire multiple specifications and the actual needs of the library, fi

10、re automatic alarm system for library was designed from the happen nature of library fire by using CAN bus. Qualitative and quantitative analysis of fire hazards in library were analyzed by using fault tree analysis method. All the minimal cut set and minimal radius set of fault tree were obtained a

11、nd rank of hazard importance degree was done. Rank of fire happen risk for each fire zone was done. Time spending in transmission was effective decreased because of the probe initiative sending sampling information to control center by using CAN bus. Possibility area of fire happen could be priority

12、 processing by combining CAN bus and happen nature of library fire.This method avoided the fire area of more needs not to get timely treatment. Concrete scheme of guiding library fire control system was given and this design can be used for site operation and can effectively prevent the happening of

13、 fire.Key Words Universities; Library; Risk analysis; Fire automatic alarm system1 前言1.1 課題對象設計對象為作者本科所在學校河南工程學院最有標志性的建筑西區(qū)圖書館。本課題為對該圖書館高層建筑火災自動報警系統(tǒng)的設計。西區(qū)圖書館為全空調高層建筑，館藏適用紙質圖書150多萬冊，屬于火災一級防護對象。1.2 研究火災自動報警系統(tǒng)的意義 河南省火災安全形勢 分析河南省最近幾年的火災形勢，不容樂觀。據統(tǒng)計我省2010年全省共發(fā)生火災3124起，造成27人死亡，12人受傷，直接財產損失3056萬元。2011年3488起，

14、死亡20人，受傷6人，直接財產損失3410萬。2012年3638起，其中16人死亡，14人受傷，直接財產損失3792萬元。2013年3723起，造成18人死亡，11人受傷，直接財產損失3982萬元1。為了更加清楚的了解分析數據，見圖1-1是2010至2013年河南省火災起數統(tǒng)計圖。圖1-2是2010至2013年河南省火災傷亡人數統(tǒng)計圖。圖1-3是2010至2013年河南省火災直接財產損失統(tǒng)計圖。圖1-1 2010至2013年河南省火災起數統(tǒng)計圖隨著年份跟經濟的增長，從上圖1-1以及下圖1-2和圖1-3可以清晰的看出隨著經濟的增長火災發(fā)生的次數跟經濟損失也大致逐年增長，而傷亡人數隨著醫(yī)療條件和火

15、災報警系統(tǒng)自動化程度的提高而有所降低。由此可以看出完善的火災自動報警系統(tǒng)可以有效的改善安全狀況，減少火災事故的發(fā)生。圖1-2 2010至2013年河南省火災傷亡人數統(tǒng)計圖圖1-3 2010至2013年河南省火災直接財產損失統(tǒng)計圖 高校是火災易發(fā)區(qū)域最近幾年，隨著高校招生規(guī)模的不斷擴大，校園面積的不斷擴張，使得高校這個原本就處于火災事故高發(fā)的區(qū)域變得更加需要消防安全的防護。顯然，高校易發(fā)生火災有以下原因2：消防安全的意識比較淡薄。在學校，有的老師和學生認為只有酒吧、KTV、賓館、飯店、商場等公眾聚集的場所才可能發(fā)生火災。他們認為校園可燃物少，不易火災的發(fā)生，從而從意識上認為火災與他們無關。然而，

16、學生宿舍、圖書館、實驗室的管理人員往往更加注重防盜問題而忽略了火災安全，導致這些區(qū)域的安全通道會被經常性的堵塞，安全出口被鎖上的問題司空見慣。還有高校的學生、老師、以及職工和管理人員的消防安全意識比較淡薄，對防火措施以及火災發(fā)生后的應急措施不甚了解。 (1) 建筑內部消防設施缺失許多高校都存在上個世紀80年代以前建造的建筑物，許多建筑物都采用了木材這一極易燃建筑材料，由于當時的各種因素造成建筑物內部的消防設施的嚴重缺失。特別的原有建筑內部的火災報警系統(tǒng)和消防設施沒有隨其使用功能的改變而改變。這就給校園內部生成一個新的火災高發(fā)點3。 (2) 火災危險源分布大而廣：伴隨著高校的擴張、高等院校的合并

17、，新校區(qū)的建設是一個必不可少的發(fā)展階段，然而在新校區(qū)建設的過程中新建筑沒有經過消防設計的審核擅自施工，沒有經過消防驗收的審核而違法使用的情況屢有發(fā)生。在存在大量使用木材的老式建筑中安裝空調，投影儀等電氣設備，未經阻燃材料的阻隔直接將線路與木板接觸，線路老化、短路等問題極易引發(fā)火災。另外，實驗室存在一定量的易燃易爆危險品，做實驗時的誤操作有可能發(fā)生火災爆炸危險，圖書館館藏紙質圖書是極為重要的火災危險源之一4。下面是幾則令人心驚膽戰(zhàn)的高?；馂氖鹿剩?010年11月13日，正在修繕的清華大學標志性建筑清華大學堂突然失火。44部消防車、308名消防官兵歷經兩個多小時才將大火撲滅5。2012年5月20日

18、晚8點02分，東北石油大學厚的校區(qū)5號宿舍樓606房間發(fā)生火災，整棟樓內布滿濃煙，學生被緊急疏散6。2013年9月16日凌晨1時，西安理工大學老校區(qū)一棟3層學生宿舍樓起火，學生們逃出宿舍后大火被消防人員及時撲滅。發(fā)生火災的宿舍始建于1956年，暑假剛換完家具，3樓刷了防火材料，首先起火的是位于男生宿舍一樓出口處的一間倉庫7。 圖書館是高校火災防范的重中之重高校圖書館作為高校儲藏文獻的中心，里面有大量的圖書、文獻、期刊?；馂膶D書館的危害不同于蟲蛀、霉變，火災一旦發(fā)生對圖書館造成的危害是難以估量的。據有關資料顯示近年來仍有許多圖書館發(fā)生不同程度的火災8。如2012年8月14日上午十一點十分左右重

19、慶市北培區(qū)圖書館紅樓，突發(fā)大火，被燒的只剩下斷壁殘垣。該館藏有大量的民國抗戰(zhàn)歷史資料9。2012年3月28日19時30分，河北經貿大學一圖書館內起火10。這些令人心驚膽戰(zhàn)的教訓，令人引發(fā)深思的是，究竟是什么原因導致圖書館如此的易于火災發(fā)生，并且造成如此巨大的損失。對此張建明所著的圖書館火災防范及緊急應變策略11指出：“圖書館內存在著大量的可燃物質如各種各樣的書籍、報刊、雜志等紙質資料，讀者讀書時所使用的桌椅板凳也有很多木質材質，都屬于易燃物質，并且這些桌椅板凳、圖書資料放置的非常集中，一旦遇到火源就極易引發(fā)火災并且造成的損失難以估量?，F在智能化的圖書館中由于引進了大量的現代電器設備如打印機，計

20、算機等，館內的電源，電線鋪設更為復雜，電氣設備所要求的功率也越來越大，原有的老化電線難以支撐如此大功率的需求且線路的更換難以跟上電氣設備更換的速度這就造成了許多老化電路仍然超負荷運行，這些電氣設備、老化電路極易發(fā)生漏電、短路等可能產生明火的現象，有大量的火災隱患存在。綜上所述，圖書館是高?；馂姆婪兜闹刂兄?。 研究圖書館火災自動報警系統(tǒng)的意義火災自動報警系統(tǒng)由探測器、控制中心、電源、備用電源、報警裝置和火災顯示盤組成，控制中心是火災自動報警系統(tǒng)的核心。控制中心由控制芯片（單片機）控制，控制中心在一定時間間隔循環(huán)向探測器發(fā)送采樣指令（一般時間間隔為10 ms），探測器根據探測到的光、熱、煙等參數

21、通過一定的信號轉換將模擬信號轉換成易于傳輸的數字信號，通過傳輸線路把信號傳輸到控制中心，把采集到的數據與控制芯片中已經編寫好數據閾值進行比較，當數據異常的情況下，控制中心向報警系統(tǒng)發(fā)送報警指令12。通常情況下由普通交流電源供電，在交流電源停止供電的情況下，由備用電源供電，且不影響系統(tǒng)正常工作?；馂娘@示盤用于顯示火災發(fā)生的具體位置。隨著科技的發(fā)展，圖書館作為信息、書籍、文獻、期刊等的貯存空間，以及教職工辦公、學生自習的重要場所，其所起到的作用越來越多樣化，火災的發(fā)生方式以及火災隱患也越來越多樣化。自動報警系統(tǒng)具有安全可靠性好，報警精度高的特點，它的投入和使用能夠使圖書館最大化的免受火災的威脅，保

22、障人們的生命財產安全13。綜上所述：自動化、智能化的火災報警系統(tǒng)必將是火災防范系統(tǒng)的發(fā)展方向。1.3 主要任務和設計內容 設計的目標按照圖書館建筑設計規(guī)范JGJ 3899，民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ 162008，高層民用建筑設計防火規(guī)范GB50045-95（2005版)，火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范GB 50116-98等建筑防火、火災自動報警國家規(guī)范，在已經設計好的河南工程學院圖書館的建筑圖紙上，為該圖書館設計火災自動報警系統(tǒng)14-16。 本設計需要解決的問題(1) 本設計所應用的工程本工程為全中央空調高層建筑，藏書為150多萬冊，是一級保護對象。根據規(guī)范要求，本工程設置的火災自動報警系統(tǒng)為集

23、中報警系統(tǒng)。 本工程在消防系統(tǒng)的分級上，歸屬一級保護對象，所以在接下來的設計當中，系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)必須嚴格按照一級保護對象的規(guī)范進行設計17。 (2) 火災探測器選型 查閱GB50116-2008火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范18火災探測器的選型如表1-1所示表1-1 對不同高度的房間火災探測器的選擇房間高度h（m）感煙探測器感溫探測器A1A2、B、C、D、E、F、G12h20不適合不適合不適合8h12適合不適合不適合6h8適合適合不適合h6適合適合適合參考表1-1以及河南工程學院圖書館具體情況火災探測器的選擇如下所示：火災信號選用復合型探測器，其中探測部分分別由CO氣體傳感器和溫度傳感器構成，溫

24、度傳感器采用DALLAS的DS18B20；氣體傳感器采用MQ-7半導體氣體傳感器19。(3) 圖書館危險源的危險性分析利用FTA法對圖書館可能存在的危險源進行定量分析，其中各種危險源的確定與危險源的風險性根據相關資料查詢。計算各種危險源的結構重要度、概率重要度、臨街重要度并按危險性大小排序。(4) 火災自動報警系統(tǒng)在河南工程學院圖書館的應用針對河南工程學院圖書館的具體情況，設計火災自動報警系統(tǒng)并繪制圖書館部分區(qū)域平面圖以及探頭分布圖。1.4 設計架構本文對火災自動報警系統(tǒng)的設計嚴格按照國家標準執(zhí)行，對火災自動報警系統(tǒng)進行深入研究，具體結合高校圖書館這個對火災防范具有特殊性要求的建筑對火災自動報

25、警系統(tǒng)的使用需求，并在河南工程學院圖書館應用了該系統(tǒng)。本設計共分五個章節(jié)詳細介紹該系統(tǒng)設計過程的具體流程：(1) 詳細分析了近幾年河南省發(fā)生火災以及火災造成的損害的發(fā)展趨勢，并提出高校這個特殊的區(qū)域具有更為嚴峻的形勢，順理成章的提出高校圖書館更是火災防范的重中之重。由此，得出了火災自動報警系統(tǒng)在圖書館火災防治中起重要作用。最后，具體說明了設計任務以及本設計的具體框架。(2) 首先介紹了火災自動報警系統(tǒng)的組成部分以及他們的結合方式，然后闡述了火災自動報警系統(tǒng)的施工工藝，最后介紹了與火災自動報警系統(tǒng)相關的國家規(guī)范要求。(3) 用FTA法對圖書館可能存在的危險源進行定性定量分析，并計算出危險源的結構

26、重要度，概率重要度，臨界重要度并對危險源按危險性大小排序。綜合分析危險源的危險性，對危險性大的區(qū)域進行標記，為本系統(tǒng)設計時提供設計依據。(4) 結合實際工程項目，在第二章火災自動報警系統(tǒng)組成及施工工藝和第三章對危險源分析的基礎上對河南工程學院圖書館進行火災自動報警系統(tǒng)設計。(5) 對已經設計好的火災自動報警系統(tǒng)進行總結，以及對火災自動報警系統(tǒng)將來的發(fā)展空間進行展望。2 火災自動報警系統(tǒng)組成及施工工藝2.1 火災自動報警系統(tǒng)及其組成火災自動報警系統(tǒng)由探測裝置、火災顯示盤、電源及中央控制室和有關線路組成。在火災發(fā)生初期，由探測裝置檢測探測器可探范圍內火災燃燒釋放的物理量如煙氣、溫度和光輻射等物理量

27、的值，并將其轉換成電信號然后傳輸給中央控制室與控制芯片內部事先設定好的閾值（經多次試驗和相關規(guī)范取得）進行比較來判斷火災是否發(fā)生，火災發(fā)生則有控制芯片向火災報警裝置發(fā)送報警指令并由火災顯示盤顯示火災發(fā)生的位置發(fā)生的時間進行記錄，使人們能夠及早發(fā)現火災，減少人民群眾的生命財產損失。 探測裝置探測裝置由溫度傳感器、煙氣傳感器組成其中溫度傳感器選用DALLAS公司的DS18B20傳感器20。DS18B20是一種可組網數字式溫度傳感器，根據單總線獨特的特點，它可以使用戶輕松的組建計算機網絡，并可使多點溫度測量電路變的簡單可靠。DS18B20傳感器的外觀如圖2-1所示：圖2-1 DS18B20外觀DS1

28、8B20的特點： (1) 采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位）。 (2) 測溫范圍為-55-+125，測量分辨率為0.0625。 (3) 內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM。 (4) 適配各種單片機或系統(tǒng)機。 (5) 用戶可分別設定各路溫度的上、下限。 (6) 內含寄生電源。其中煙氣傳感器采用MQ-7半導體氣體傳感器21。MQ-7半導體氣體傳感器所用的氣體敏感材料是在正?？諝庵袑щ娐瘦^低的二氧化錫（SnO2）.采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫（1.5V加熱）檢測CO，傳感器的電導率隨著空氣中一

29、氧化碳濃度的增加而變大，高溫（5.0V加熱）清洗低溫時吸附的雜散氣體。使用簡單的電路即可將電導率的變化，轉換成與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-7半導體氣體傳感器的外觀圖如圖2-2所示：圖2-2 MQ-7半導體氣體傳感器的外觀圖MQ-7半導體氣體傳感器簡介：尺寸：32mm×32mm×27mm 長×寬×高主要芯片：LM393、MQ-7氣體傳感器工作電壓直流5 V特點：(1) 具有信號輸出指示(2) 雙路信號輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）(3) 模擬量輸出電壓0-5V濃度越高電壓越高(4) 對一氧化碳具有很高的靈敏度和良好的選擇性(5) 具有長期的使用

30、壽命和穩(wěn)定性MQ-7半導體氣體傳感器內置芯片如圖2-3所示：圖2-3 MQ-7半導體氣體傳感器內置芯片 火災顯示盤火災顯示盤采用海灣公司的ZF-500火災顯示盤，ZF-500是基于單片機開發(fā)的火災顯示盤，當火災發(fā)生時它可以清楚明確的用漢字顯示火災探測器的編號、位置同時發(fā)出聲音報警跟發(fā)光報警22。它通過線路與AT-89C51單片機相連，對中央控制器發(fā)送的信息進行顯示并執(zhí)行相應的動作。 中央控制室中央控制室的核心是AT-89C51單片機，單片機接受經轉換器裝換后的煙霧、溫度信號，通過與事先輸入的程序進行比較做出判斷，并發(fā)出相應的報警及消防聯動信號23。另外，此單片機還可以手動控制，而且手動控制不影

31、響自動控制功能的實現。2.2 火災自動報警系統(tǒng)的施工火災自動報警系統(tǒng)在安裝的過程中可能會存在很多的問題，這些問題如果不能得到妥善處置將會影響自動報警系統(tǒng)的運行，出現這些問題的原因大致是施工人員的技術水平低、對待工作的態(tài)度不嚴謹和并未嚴格按照國家頒布的相關標準執(zhí)行等。就此，本節(jié)對火災自動報警系統(tǒng)在施工的過程中可能出現的問題進行了研究并提出相關解決辦法。 探測器安裝的過程中應該注意的問題煙感、溫感、光電感應探測器的安裝應符合有關標準、規(guī)程、規(guī)范和規(guī)定，施工時不要一成不變的按照圖紙進行操作，應該根據具體情況因地制宜的對探測器的安裝進行實施，使其能夠在自己應有的范圍內發(fā)揮應有的功能。探測器的安裝具體見

32、圖2-5、圖2-6。具體要求如下24：(1) 探測器到梁跟墻體的距離不能太近，必須大于0.5m且探測器與墻體的最遠距離不應超過兩個探測器距離的一半。在探測器四周0.5m內不應該有其他能夠遮擋光線、煙霧等的障礙物。探測器與空調進風口的最近距離應該大于1.5m。(2) 如果在較窄的走廊內安裝探測器，探測器的位置應該安放在中間。(3) 兩個溫感探測器的最遠距離不能超過10m。圖2-5 探測器安裝位置圖圖2-6 探測器在有空調的室內安裝位置圖 (4) 煙感、溫感探測器的作用面積跟作用半徑25見圖表-1表1 感煙、感溫探測器的探測面積與探測半徑火災探測器的種類地面積S（m2）房間高度h（m）探測器的保護

33、面積A和保護半徑R屋頂坡度15°15°30°30°A(m2)R(m)A(m2)R(m)A(m2)R(m)感煙探測器S80h12806.7807.2808.0S806h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感溫探測器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3 (5) 探測器探測到火災信號時的發(fā)光裝置應該對著人員容易看到的地方，為了以后探測器發(fā)生故障時維修的方便，探測器的安裝底座在安裝時應該保留大于15 mm的導線。(6) 根據工程現場的實際情況以及危險源的危險性、危險源的分布密度、工

34、程內部人員的密集程度等情況，選擇適用于此工程的探測裝置。 火災探測器安裝過程中線路的布置問題在建筑工程施工時，應該預先鋪設好用來布置線路的管道，在接線管道的出口處應該留有接線的盒子，然后把接線口封住，用來保證沒有雜物落入。穿線施工之前應該把管道內部的其他雜物除凈。(1) 自動報警系統(tǒng)中所使用的導線，如果導線是橫截面積小于2.5mm2銅線(2) 在導線與導線連接的時候應該采用焊接技術，并且所使用的焊條不能有腐蝕性26。(3) 線路鋪設在看得見的地方時采用金屬管道并且要采取一定的防火措施。 火災自動報警系統(tǒng)控制器的安裝問題火災自動報警系統(tǒng)的控制機構應該設置在方便維修人員和工作人員操作的位置，如果安

35、裝在墻體上，安裝位置距離地面的最佳距離應該是1.3-1.5 m，并且安裝位置到門軸的垂直距離應該大于0.5 m?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)內部的線路與外接導線應該分別捆綁，并且固定在比較堅固的位置。與控制器相關的每一條線路必須按照圖紙設計，并且為每一條線路編號。無論是控制器內部還是外部的導線都應該保留大于200 mm的預留量27。2.3 與火災自動報警系統(tǒng)相關的規(guī)范要求與火災自動報警系統(tǒng)設計相關的國家標準有GB50116-2008火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范、建筑電氣工程施工質量驗收報告GB 50303、火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范GB50166-2007、GB50116-2008火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范

36、等規(guī)范要求。查閱GB50116-2008火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范28火災自動報警系統(tǒng)保護對象分級河南工程學院圖書館屬于一級保護對象，應該選用集中報警系統(tǒng)。2.4 本章小結本章通過對火災自動報警系統(tǒng)的組成部分以及施工技術方面需要注意的問題和某些相關的國家標準做了具體的介紹。根據本工程的具體情況以及一些相關的國家標準確定了河南工程學院圖書館為一級保護對象并為本設計對探測器、控制器、顯示盤等重要的部件做出了選型。對接下來的工作做出了很好的鋪墊，對本系統(tǒng)的設計提供了良好的技術和規(guī)范支持。3 圖書館火災危險性與火災自動報警系統(tǒng)需求分析3.1 FTA法評估火災風險 本節(jié)應用了安全分析中最重要也是最經典的分

37、析方法事故樹分析法（FTA）對圖書館中可能存在的各種危險因素之間的邏輯關系、因果關系進行分析，評估圖書館的火災風險，并得出結論。 事故樹分析法，又稱作故障樹分析法，最早在美國貝爾實驗室提出，進而發(fā)展成為一套科學分析與計算的方法，通常用于解決復雜系統(tǒng)的安全可靠性問題。在日常的火災風險評價中也有應用，如賓館火災，學生宿舍火災等29。事故樹分析通過對事故發(fā)生和發(fā)展過程進行描述，可以很方便的找出事故發(fā)生的直接原因、間接原因及其之間的邏輯關系。事故樹是一種演繹的分析方法，這種方法的實質是以事故發(fā)生的結果為起始點運用一定的邏輯關系來推斷導致事故發(fā)生的直接原因，然后以直接原因為起始點來推斷導致直接原因發(fā)生的

38、間接原因，以此類推層層推進直到分析到最基本的原因時間為止，這就是所說的基本事件。把可能發(fā)生的事故與導致事故發(fā)生的各種原因用一定的邏輯符號連接起來，組合成一種稱為事故樹的樹形圖。然后對事故樹進行邏輯運算從而對事故樹進行定性與定量分析與評價，通過一系列的安全方面的知識找到預防事故發(fā)生的最有效與經濟的途徑30。 建立事故樹根據卜全民、王涌濤、汪德在事故樹分析法的應用研究31中所說，圖書館火災事故樹可按下面步驟編制：確定頂上事件（頂上事件T為圖書館火災事故發(fā)生）表3-1事故樹分析事件表代號事件代號事件代號事件X1助燃劑X8可燃物A火災發(fā)生X2人為縱火X9消防設施不足B消防失效X3電路過載X10消防栓故

39、障A1火源X4電路短路X11滅火器故障A2電路故障X5接觸不良X12無自動報警系統(tǒng)B1消防設施失效X6雷電影響X13無人值守B2人為原因X7無意煙頭X14消防技能缺失B3發(fā)現不及時 根據徐志勝在安全系統(tǒng)工程32中事故樹分析章節(jié)的內容以及各種原因事件以及中間事件的邏輯關系編制圖書館火災風險分析事故樹圖如圖3-1所示：圖3-1 圖書館火災風險分析事故樹圖 求事故樹的最小割集割集是指能夠導致事故樹頂上事件發(fā)生的基本事件的集合，割集中基本事件全部發(fā)生則頂事件必然發(fā)生.最小割集是指能夠引起頂上事件發(fā)生的最低數量的基本事件的集合。也就是說割集中去掉任何一個基本事件則此割集就不再是割集就可以說此集合為最小割

40、集。最小割集表示系統(tǒng)的危險性，表示事故發(fā)生的途徑，利用最小割集可以計算頂上事件發(fā)生的概率。根據事故樹用布爾代數法求此事故樹的最小割集： T=A×B=X1×X8×A1×(B1+B2) (3-1) =X1×X8×(X2+A2+X7)×X9+X10+X11+X12+X13+X14 =X1X2X8X9+X1X2X8X10+.+X1X7X8X13+X1X7X9X14 由此可以看出本事故樹共有36個最小割集分別是：X1,X2,X8,X9,X1,X2,X8,X10,X1,X2,X8,X11.X1,X7,X8,X12,X1,X7,X8,X1

41、3,X1,X7,X8,X14 由上可以看出，最小割集共有36個，也就是說共有36個途經導致火災的發(fā)生。在36個最小割集中由于空氣（助燃劑）與可燃物（書籍）的必然存在，導致圖書館發(fā)生火災的風險非常之大。求事故樹的最小徑集如果事故樹中基本事件全都不發(fā)生頂上事件必不發(fā)生。但是，如果事故樹中某些基本事件不同時發(fā)生則也可以使得頂上事件不發(fā)生。這些不同時發(fā)生就可使頂上事件不發(fā)生的基本事件的組合叫徑集。在所有徑集中存在一部分徑集只要去掉徑集中任何一個基本事件則此集合便不再是徑集，這些徑集叫最小徑集。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性，最小徑集是保證事故不發(fā)生的有效途徑，利用最小徑集可以計算頂上事件發(fā)生的概率。利用事故

42、樹的對偶樹成功樹，用布爾代數法求得成功樹的最小割集即為事故樹的最小徑集。 T=A+B=X1+X8+A1+B1×B2 (3-2) =X1+X8+X2×X7×A2+X9×X10×X11×X14×B3 =X1+X8+X2X3X4X5X6X7+X9X10X11X12X13X14由以上計算可以得出此事故樹的最小徑集共有四個分別是：X1;X8;X2X3 X4 X5 X6 X7;X9 X10 X11 X12X13 X14以上說明防止頂上事件發(fā)生的途經共有四個，但是后兩種需要控制的因素較多由此可知事故控制比較困難，應該加強對危險性較高的因素

43、采取措施。計算頂上事件發(fā)生的概率：首先根據相關文獻33和專家資料獲得事故樹中基本事件發(fā)生的概率；然后由基本事件開始按照基本事件之間的邏輯關系計算中間事件發(fā)生的概率，再層層計算最終求出頂上事件發(fā)生的概率。表3-2 相關基本事件發(fā)生的概率基本事件發(fā)生的概率Pi/%不發(fā)生的概率（1-Pi）/%基本事件發(fā)生的概率Pi/%不發(fā)生的概率（1-Pi）/%X1397X8199X2296X9298X3296X10298X4296X11298X5296X12298X6296X13298X7397X14199 利用最小徑集計算頂上事件發(fā)生的概率：g（T）=1-(1-P1)1-(1-P8)1-(1-P2)(1-P3)

44、(1-P4)(1-P5)(1-P6)(1-P7) (3-3)1-(1-P9)(1-P10)(1-P11)(1-P12)(1-P13)(1-P14) =0.03×0.01×0.123×0.105 =0.000 003 87 基本事件重要度分析(1) 結構重要度分析 結構重要度分析是從結構上分析各基本事件的重要程度，即在不考慮各基本事件的發(fā)生概率或假定發(fā)生概率相等的前提下分析基本事件的發(fā)生對頂上事件的發(fā)生所產生影響的大小。結構重要度分析可采用兩種方法： 利用最小割集或者最小徑集來對基本事件的結構重要程度進行排序； 求個基本事件的結構重要度系數。其中第一種方法簡單但是不

45、夠精確，第二種方法精確但是太繁瑣，具體采用哪種方法要依情況而定。利用最小割集或最小徑集對基本事件按結構重要度排序，根據萬健,林文劍在談事故樹分析法在建筑施工安全評價中的應用34中所述的結構重要度排序原則可以得出： I(1)=I(8)I(2)=I(3)=I(4)=I(12)=I(13)=I(14)利用公式求各基本事件的重要度系數按照下面的公式求出各基本事件的重要度系數并按重要度系數進行排序： (3-4)式中：基本事件Xi的結構重要度系數的近似值； Kj基本事件Xi所在的割集或徑集； nXi所在割集或徑集中基本事件的個數；由以上公式計算可得：I(1)=I(8)=1I(1)=I(3)=I(14)=0

46、.03125此結果與用最小割集（徑集）計算結構重要度得出的結果一樣。根據以上進行的計算可以得知，基本事件1和8的結構重要度相等且最大，也就是說不考慮個基本事件發(fā)生的概率的情況下基本事件1和8的重要度最大。故在進行圖書館通風設計以及書籍擺放上要嚴格按照公共圖書館建筑防火安全技術標準35的要求去執(zhí)行相關標準。(2) 事故樹中基本事件的概率重要度分析概率重要度是指頂上事件發(fā)生概率對基本事件發(fā)生概率的變化率.基本事件的概率重要度系數為頂上事件發(fā)生概率對自變量求一次偏導： (3-5) =0.01×0.123×0.105=0.000129同理：Ig（8）=0.000387；Ig（2）=

47、Ig（3）=Ig（4）=Ig（5）=Ig（6）=0.00002818；Ig（7）=0.00002790；Ig（8）=Ig（9）=Ig（10）=Ig（11）=Ig（12）=Ig（13）=0.0000337；Ig（14）=0.000034基本事件的概率重要度排序為：Ig(8)>Ig(1)>Ig(9)=Ig(13)>Ig(2)=Ig(6)>Ig(7)由基本事件的概率重要度排序可以看出,易燃物和助燃劑最為重要，故需嚴格按照要求進行通風設計和易燃物（圖書、桌椅等）的擺放位置.其次是消防設施也很重要.(3) 事故樹基本事件臨界重要度的計算與排序臨界重要度是基本事件的概率重要度與該基

48、本事件發(fā)生的概率的成績與頂上事件發(fā)生的概率的比值。一般來說，降低發(fā)生概率大的事件發(fā)生的概率比降低發(fā)生概率低的事件的發(fā)生概率要簡單得多，而概率重要度僅從發(fā)生概率上考慮個基本事件的重要程度并未考慮這一事實，也就是說概率重要度沒有從本質上反映基本事件的重要程度，而臨界重要度則很好的從敏感度跟發(fā)生概率兩個方面著手來考慮基本事件的重要程度，其定義式為： (3-6)由上面公式得：結果排序：IC1=IC8IC7IC9=IC10=IC11=IC12=IC13IC2=IC3=IC4=IC5=IC6IC14由臨界重要度的排序依然可以看出，助燃劑（空氣）和可燃物（書籍、桌椅等）依然最重要，故嚴格按照通風要求設計通風

49、與合理擺放圖書資料桌椅非常重要，此外對無意煙頭和消防設施的維護對防止火災的發(fā)生也很重要。3.2 火災自動報警系統(tǒng)的需求分析本設計在第一節(jié)詳細分析了圖書館潛在危險源，并對其重要性進行了計算和排序，得到了我們想要的結果也就是我們知道了哪些因素對圖書館火災發(fā)生起著最重要的作用。在第二章本設計介紹了圖書館火災自動報警系統(tǒng)的基本組成情況，接下來本設計將針對特定的建筑高校圖書館進行詳細的需求分析：高等院校的圖書館具有以下幾個特征：建筑占地面積大，樓層數較多且每一層的高度都較高，一般情況下，是整個學校建筑面積最大，建筑高度最高的單體建筑；建筑結構比較復雜，高校的圖書館為了凸顯學校的風格和文化一般情況下建筑結

50、構比較復雜，這就使得圖書館對火災自動報警系統(tǒng)具有更高的要求；圖書館中對火災影響最大的兩個潛在危險源助燃劑（空氣）、易燃物（圖書、木質桌椅等）是必不可少的這使得圖書館極易發(fā)生火災事故，而我們又不能通過限制其中的空氣或者圖書來改善圖書館的火災安全狀況。所以圖書館對火災自動報警系統(tǒng)具有極為重要的依賴；高校圖書館對全體在校師生開放，因此在開放時期圖書館將會有大量的人員，一旦發(fā)生火災，沒有良好的提前報警與指示信號將會帶來極大的災難。正是因為圖書館具有以上的特點，這些特點對圖書館的火災自動報警系統(tǒng)提出了更為嚴格和苛刻的要求，所以，我們必須為圖書館安設更為智能，自動化程度更高的火災自動報警系統(tǒng)。圖書館建筑的

51、復雜程度以及其對火災自動報警系統(tǒng)的需求程度決定了火災自動報警系統(tǒng)的控制器只能選用集中報警系統(tǒng)?？刂破魇峭ㄟ^一定的線路布置與信號轉換接收來自火災探測器以及手動報警器發(fā)出的火災信號并發(fā)出聲光報警信號、記錄火災發(fā)生的時間和地點的器件。當有來自火災探測器發(fā)送的信號進入控制器時，控制器應該在10s內報警聲光信號。對于來自火災探測器的火災信號可以設置延時報警，但是最長延時不得超過一分鐘，且延時期間應該有延時聲光信號發(fā)出，具體延時信息可以通過編寫單片機程序進行設置。當有手動報警信號發(fā)出時，控制器應在10s內發(fā)出報警信號，并顯示是由手動報警系統(tǒng)發(fā)出的火災信號。一般情況下，我們可以設置控制器在接受到兩個或兩個以

52、上的探測器信號或者手動報警信號是才確定火災發(fā)生，具體情況如下36：當控制器接收到來自兩個或兩個以上來自同一個探測區(qū)的火災信號時還應該滿足以下要求才能夠確定火災發(fā)生：當控制器接收到一個來自探測器的火警信號時應發(fā)出故障信號，并顯示相應出現故障的部位，但是還不能僅憑此就發(fā)出火災報警信號，當控制器在60s內相機接收到來自探測器的火災信號時應當發(fā)出火災報警信號。當控制器接收到第一個來自探測器的火災信號后30 min內仍沒接到來自同一區(qū)域火災探測器的后繼信號時，應當對先前紀錄的火災探測器信號清零。當火災控制器接收到來自不同區(qū)域的兩個或兩個以上火災探測器發(fā)出的信號時，還應該滿足下面的具體情況才能發(fā)出火災報警信號： 控制器接收到第一個探測器的火災報警信號時，應發(fā)出故障信號，并指示出現故障的相應部位，但不能發(fā)出火災報警信號；控制器接收到第一個探測器發(fā)出的火災信號后，在規(guī)定的時間間隔（不小于5分鐘）內未接收到后續(xù)火