淺談大空間精確火災(zāi)探測(cè)器的應(yīng)用

淺談大空間精準(zhǔn)火災(zāi)探測(cè)器的應(yīng)用提要：本文通過(guò)介紹大空間建筑火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)，闡述如何選用大空間火災(zāi)報(bào)警設(shè)備以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：大空間建筑點(diǎn)式探測(cè)器紅外射束式激光光束式報(bào)警設(shè)備引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，文化、體育、教育事業(yè)有了飛速的發(fā)展，體育場(chǎng)館、劇院、會(huì)展中心等場(chǎng)館的建設(shè)越來(lái)越多，這些大體量、大空間的公共場(chǎng)所的使用安全，給我們帶來(lái)了新的課題。體育場(chǎng)館、會(huì)展中心等建筑觀眾多、燈光、音響等設(shè)備較為集中，火災(zāi)是第一隱患，場(chǎng)館內(nèi)人員較多，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果沒(méi)有很好的消防保障系統(tǒng)，后果不堪設(shè)想。因此，盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，及時(shí)處理，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，只有依靠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。大空間建筑火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)介紹在我們消防施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)接觸到各類火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備。由于生產(chǎn)廠家不同，設(shè)備的性能、質(zhì)地的差異會(huì)導(dǎo)致在設(shè)備的安裝接線以及系統(tǒng)的后期調(diào)試及運(yùn)行上帶來(lái)區(qū)別。而系統(tǒng)設(shè)備選型上的不同，也可能會(huì)給系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮造成很大的影響，僅在探測(cè)器的選用上就有很大的區(qū)別，如果選型合適，不只是可以大大地方便施工，同時(shí)也可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，真正使系統(tǒng)成為一個(gè)先進(jìn)的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。一般說(shuō)來(lái)，物質(zhì)燃燒前往往是先產(chǎn)生煙霧，接著周圍溫度漸漸升高，同時(shí)產(chǎn)生一些可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。而物質(zhì)由開(kāi)始燃燒到火勢(shì)漸旺釀成火災(zāi)是有個(gè)過(guò)程的。我們可以通過(guò)對(duì)煙霧的探測(cè)發(fā)現(xiàn)隱蔽的火情。由于這些場(chǎng)館多為空曠的高大空間，其高度往往高達(dá)十多米，因此，煙霧在擴(kuò)散中被稀釋、冷卻或被空調(diào)進(jìn)、回風(fēng)氣流循環(huán)流動(dòng)甚至于被排出室外，無(wú)法達(dá)到傳統(tǒng)探測(cè)器的報(bào)警值和到達(dá)探測(cè)器周圍，也就無(wú)法即時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行報(bào)警。探測(cè)器的功能就是“捕捉”、“觀察”物質(zhì)剛剛開(kāi)始燃燒時(shí)產(chǎn)生的“信號(hào)”。目前，探測(cè)器主要為點(diǎn)式探測(cè)器和紅外射束式探測(cè)器，兩種探測(cè)器各有千秋。國(guó)家《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：超過(guò)12m高的高大空間不適合使用點(diǎn)式報(bào)警系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)高大空間場(chǎng)所多使用紅外射束式探測(cè)器。這種探測(cè)器是利用紅外射束被煙霧遮擋、減弱來(lái)探測(cè)煙霧進(jìn)行報(bào)告火警，這種技術(shù)在高大空間使用的效果要優(yōu)于點(diǎn)式探測(cè)器，但也有其局限性。紅外射束探測(cè)器的探測(cè)靈敏度比點(diǎn)式探測(cè)器還要低許多，只不過(guò)其安裝高度可以降低，克服了點(diǎn)式探測(cè)器在高大空間上的部分缺點(diǎn)而被使用，但由于大空間中因煙霧稀釋濃度降低，而紅外射束探測(cè)器由于其探測(cè)靈敏度低而造成報(bào)警更加延遲，當(dāng)紅外射束探測(cè)器報(bào)警時(shí)，往往是火災(zāi)已發(fā)生到一定的程度，快要或是已經(jīng)燃燒起來(lái)，造成了很大程度的損失。因此，我們只有選擇適應(yīng)其環(huán)境特點(diǎn)的報(bào)警設(shè)備，才能達(dá)到預(yù)期保護(hù)的效果，下面介紹三種較先進(jìn)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。VESDA極早期煙霧探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)3.1系統(tǒng)的組成和原理VESDA極早期煙霧探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是可選的方式之一，該系統(tǒng)在國(guó)外已被廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館等具有高大空間的場(chǎng)所。VESDA探測(cè)系統(tǒng)又稱作吸氣式或采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)，是一種基于光學(xué)空氣檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的，由微處理控制的煙霧檢測(cè)裝置。探測(cè)器利用其內(nèi)部的吸氣泵，通過(guò)分布在保護(hù)區(qū)內(nèi)的采樣管網(wǎng)，連續(xù)采集空氣樣品，經(jīng)過(guò)過(guò)濾灰塵后送至激光探測(cè)腔分析。激光探測(cè)腔采用激光散射方法探測(cè)空氣樣品中的煙霧粒子，探測(cè)結(jié)果經(jīng)計(jì)算分析后，判斷是否發(fā)生火警，進(jìn)而顯示報(bào)警并根據(jù)編程發(fā)出控制信號(hào)，同時(shí)儲(chǔ)存報(bào)警事件及時(shí)間。（附VESDA采樣管網(wǎng)示意圖及探測(cè)器工作原理圖）圖2VESDA探測(cè)器工作原理圖圖1VESDA采樣管網(wǎng)示意圖圖2VESDA探測(cè)器工作原理圖圖1VESDA采樣管網(wǎng)示意圖VESDA系統(tǒng)探測(cè)器采用獨(dú)特的雙散射光接收器及三維觀測(cè)法，可探測(cè)到直徑0.01μm-20μm的所有煙霧顆粒，報(bào)警值設(shè)定范圍為0.005%obs/m-20%obs/m，比點(diǎn)式探測(cè)器的報(bào)警值3%obs/m-5%obs/m高1000倍?；馂?zāi)的發(fā)展一般分為四個(gè)階段：不可見(jiàn)煙霧階段、可見(jiàn)煙霧階段、可見(jiàn)火光階段和劇烈燃燒階段。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通常是在可見(jiàn)煙霧階段才能探測(cè)到煙霧，發(fā)出報(bào)警，而VESDA系統(tǒng)可以在火災(zāi)初始階段（即不可見(jiàn)煙霧階段）就可提供警報(bào)信號(hào)，從可遏止火災(zāi)的蔓延。VESDA探測(cè)系統(tǒng)與點(diǎn)型感煙系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)點(diǎn)型感煙探測(cè)系統(tǒng)和VESDA空氣采樣探測(cè)系統(tǒng)的比較VESDA空氣采采樣探測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)傳統(tǒng)點(diǎn)型感煙探測(cè)測(cè)系統(tǒng)離子光電采樣方式主動(dòng)抽取外界的空空氣，只要空空氣中有煙塵塵，就能及時(shí)時(shí)報(bào)警，屬于于主動(dòng)式探測(cè)測(cè)。外界煙霧擴(kuò)散至傳傳感室里，并并達(dá)到一定濃濃度才能探測(cè)測(cè)并報(bào)警，屬屬于被動(dòng)式探探測(cè)。探測(cè)原理激光散射電離方式

紅外散射射方式探測(cè)范圍各種材料的煙霧，探探測(cè)范圍寬。粒粒子直徑：0.0011-20umm。

有機(jī)物質(zhì)質(zhì)的煙霧粒子子，直徑：1-10uum靈敏度0.005-200%obs//m(每米遮光率)連續(xù)可調(diào)5-9%obs//m(每米遮光率)

5-9%obbs/m(每米遮光率)探測(cè)部件高穩(wěn)定，高強(qiáng)度激激光源，三個(gè)個(gè)光接受器，三三維立體圖像像分析镅241a放射源，一一個(gè)收集極

紅外發(fā)光光管，一個(gè)光光接受管測(cè)量方式絕對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量顯示部件20段光柱圖及二位數(shù)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯顯示環(huán)境煙霧霧含量只顯示達(dá)到閾值的的報(bào)警信息，末末端閾值的狀狀態(tài)不顯示報(bào)警方式可設(shè)定四級(jí)報(bào)警值值僅設(shè)一個(gè)報(bào)警值報(bào)警時(shí)間火災(zāi)形成前數(shù)小時(shí)時(shí)，早期預(yù)警警火災(zāi)形成前幾分鐘鐘，無(wú)預(yù)警事件記錄18000事件，內(nèi)內(nèi)容詳細(xì)僅記錄火警和故障障，內(nèi)容不詳詳細(xì)安裝方法標(biāo)準(zhǔn)、回風(fēng)口、毛毛細(xì)管等多種種采樣形式僅有標(biāo)準(zhǔn)采樣方式式，沒(méi)有回風(fēng)風(fēng)口和毛細(xì)管管采樣方式安裝維護(hù)一次工廠校準(zhǔn)，十十年不須維護(hù)護(hù)每?jī)赡暌逑础⑿Ｐ?zhǔn)一次點(diǎn)型感煙探探測(cè)器應(yīng)用場(chǎng)合適于各種場(chǎng)合：潮潮濕、粉塵、高高氣流、電磁磁干擾不適合粉塵、潮濕濕長(zhǎng)期有煙滯滯留的環(huán)境離子型不適合風(fēng)速速大于5米/秒的場(chǎng)合光電型不適合黑煙煙及電磁干擾擾強(qiáng)的場(chǎng)合適合場(chǎng)合通訊機(jī)房、電腦室室、潔凈室辦公室、客房抗干擾能力采樣由PVC管道道和PVC管取樣孔組組成，無(wú)需走走電線，所有有電子元件都都在VESDA探測(cè)器的機(jī)機(jī)殼之內(nèi)，不不易受到外界界電磁場(chǎng)的干干擾。由于控制器和探測(cè)測(cè)器之間由電電源線和信號(hào)號(hào)線相連，電電線比較長(zhǎng)（小小工程也在幾幾百米以上），長(zhǎng)長(zhǎng)線易形成天天線效應(yīng)，感感應(yīng)空間電磁磁波，尤其是是在通信、計(jì)計(jì)算機(jī)房等強(qiáng)強(qiáng)電磁干擾區(qū)區(qū)域，輕則影影響探測(cè)器和和控制器的信信號(hào)傳輸，重重則可能損壞壞控制器和探探測(cè)器內(nèi)的電電子元件。其他功能自學(xué)習(xí)功能：自動(dòng)動(dòng)設(shè)置靈敏度度，報(bào)警值等等無(wú)VESDA網(wǎng)可接接入250個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)節(jié)點(diǎn)間距1.3Km可與其他網(wǎng)網(wǎng)相連，如樓樓宇管理系統(tǒng)統(tǒng)。以繼電器器開(kāi)關(guān)量接口口與其他系統(tǒng)統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（如傳傳統(tǒng)報(bào)警控制制系統(tǒng)）。一般獨(dú)立網(wǎng)結(jié)構(gòu)不難看出，該系統(tǒng)需要比較多的采樣點(diǎn)，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)專業(yè)，有較高的技術(shù)要求。由于VESDA系統(tǒng)上在被保護(hù)區(qū)均勻地進(jìn)行空氣采用分析后實(shí)施預(yù)警的，所以其準(zhǔn)確性比較高，報(bào)警時(shí)間也大大提前。但是，正是其過(guò)于專業(yè)的方法也帶來(lái)了造價(jià)高、施工工藝復(fù)雜、可推廣性差的弱點(diǎn)，某種程度上也限制了系統(tǒng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。雙波段火災(zāi)探測(cè)器系統(tǒng)4.1雙波段火災(zāi)探測(cè)器的性能特點(diǎn)雙波段火災(zāi)探測(cè)器采用雙波段圖像火焰探測(cè)技術(shù)，在報(bào)警方式上屬于感火焰型火災(zāi)探測(cè)器，由它進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)，并將采集到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送回系統(tǒng)主機(jī)。雙波段火災(zāi)探測(cè)器屬于大空間場(chǎng)所智能型火災(zāi)探測(cè)設(shè)備，它由紅外CCD和彩色CCD組成，可將采集到的紅外視頻圖像信號(hào)/彩色視頻圖像信號(hào)傳送給信息處理主機(jī)，使火災(zāi)探測(cè)和圖像監(jiān)控得到有機(jī)的結(jié)合。雙波段火災(zāi)探測(cè)器在防護(hù)罩內(nèi)安裝，對(duì)環(huán)境因素適應(yīng)能力強(qiáng)，滿足不同場(chǎng)所需求，是較好的大空間火災(zāi)探測(cè)設(shè)備。4.2雙波段火災(zāi)探測(cè)器火災(zāi)探測(cè)的工作原理雙波段火災(zāi)探測(cè)器采集的火災(zāi)信息通過(guò)圖像傳輸設(shè)備（視頻同軸電纜等）傳回控制室，經(jīng)視頻分配設(shè)備（視頻分配器），將每路信息分配一路給防火并行處理器，一路給視頻切換設(shè)備（視頻切換器），至信息處理主機(jī)。防火并行處理器對(duì)每一路火災(zāi)信息作實(shí)時(shí)處理，一旦檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)便向信息處理主機(jī)發(fā)出預(yù)警信號(hào)；視頻切換器把各路信息以循環(huán)切換的方式傳送給信息處理主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行巡檢；信息處理主機(jī)優(yōu)先對(duì)預(yù)警信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)。巡檢與并行處理相結(jié)合為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確報(bào)警提供了可靠保證。對(duì)確認(rèn)為真實(shí)火情的信息，由信息處理主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，顯示對(duì)應(yīng)報(bào)警區(qū)域的圖像，并自動(dòng)啟動(dòng)錄像機(jī)進(jìn)行記錄。在火災(zāi)信息的分析處理上，可以根據(jù)實(shí)際被防護(hù)場(chǎng)所的火險(xiǎn)等級(jí)不同，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置防火靈敏度?；鹁_定后，自動(dòng)聲光報(bào)警；值班員通過(guò)圖像畫(huà)面和對(duì)講電話進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮，并通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備；在無(wú)人狀態(tài)下，主機(jī)按設(shè)定程序啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備。4.3雙波段火災(zāi)探測(cè)器的安裝方式圖3雙波段火災(zāi)探測(cè)器保護(hù)區(qū)示意圖圖4探測(cè)器在圓形區(qū)域內(nèi)的安裝方式雙波段火災(zāi)探測(cè)器是一種較為理想的大空間報(bào)警設(shè)備，系統(tǒng)具有防火、防盜、監(jiān)控功能，但由于其有一套自已的主機(jī)設(shè)備如視頻分配器、防火并行處理器、視頻切換器，因此，在實(shí)際使用過(guò)程中，其造價(jià)相對(duì)較高，推廣使用也相對(duì)困難。5新一代線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器系統(tǒng)5.1新一代線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)目前市場(chǎng)上“點(diǎn)型”探測(cè)器的生產(chǎn)廠家很多，但“線型”探測(cè)器的生產(chǎn)廠家為數(shù)不多，深圳市賦安安全系統(tǒng)有限公司是目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)生產(chǎn)“線型”探測(cè)器的廠家之一。其最新開(kāi)發(fā)研制并投入批量生產(chǎn)的激光光束探測(cè)器，是利用獨(dú)特的激光技術(shù)，融合人工智能判斷算法，被稱為“精準(zhǔn)火災(zāi)探測(cè)器”的新一代線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器，為解決開(kāi)闊空間早期火災(zāi)探測(cè)提供了全新的優(yōu)越方案。在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品利用煙霧減光原理探測(cè)火災(zāi)發(fā)生，對(duì)光路附近的煙霧非常敏感，與傳統(tǒng)紅外光束探測(cè)器相比能更迅速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火情；同時(shí)采用了激光定位系統(tǒng)，使產(chǎn)品安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試容易；該產(chǎn)品摒棄了紅外光束探測(cè)器的閾值判斷算法，開(kāi)創(chuàng)性地使用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過(guò)煙霧變化的特征和頻率判斷火災(zāi)，避免了各種環(huán)境造成的誤報(bào)可能；該探測(cè)器以其優(yōu)越的性能和極高的性價(jià)比成為開(kāi)闊空間、需要環(huán)境保護(hù)的場(chǎng)所和防爆、防腐蝕場(chǎng)所的最佳解決方案，也是替代圖像型探測(cè)器的比較理想的產(chǎn)品。由于激光光束探測(cè)器是專門設(shè)計(jì)用于開(kāi)闊區(qū)域長(zhǎng)區(qū)間火災(zāi)探測(cè)的反射式光束感煙探測(cè)器，所以，它由一個(gè)探測(cè)器和反射板組成。由探測(cè)器發(fā)出一束激光，準(zhǔn)確射向?qū)γ娴姆瓷浒?；?jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的反射板能夠準(zhǔn)確地把激光光束按照原光路返回探測(cè)器；進(jìn)入探測(cè)器和反射板之間區(qū)域的煙使到達(dá)探測(cè)器的信號(hào)減弱，探測(cè)器通過(guò)發(fā)射、接收兩者的光強(qiáng)變化，可以準(zhǔn)確判斷出空間附近的煙霧狀況。經(jīng)過(guò)探測(cè)器內(nèi)置的人工智能算法，當(dāng)減光率與火災(zāi)報(bào)警特征相吻合，探測(cè)器就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。如下圖所示：圖5光束全被擋住，會(huì)產(chǎn)生故障信號(hào)。因探測(cè)器鏡頭上積聚的灰塵而導(dǎo)致的減光率的緩慢變化會(huì)由微處理器來(lái)補(bǔ)償，該處理器不斷地監(jiān)視信號(hào)強(qiáng)度并定期更新報(bào)警和故障值。當(dāng)自動(dòng)補(bǔ)償達(dá)到其極限，控測(cè)器就會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，表示需要維修。接收器上三個(gè)LED燈代表探測(cè)器的狀態(tài)：紅色的LED燈代表報(bào)警，黃色的LED燈代表故障，閃亮的綠色LED燈代表正常運(yùn)行。一旦報(bào)警，探測(cè)器將鎖定報(bào)警狀態(tài)，可由總線發(fā)出命令復(fù)位或是切斷探測(cè)器24V電源復(fù)位。這三個(gè)LED燈同時(shí)被用作光束校準(zhǔn)。光束的校準(zhǔn)不再需要任何附加設(shè)備。再需要任何附加設(shè)備。圖65.2與傳統(tǒng)紅外光束探測(cè)器對(duì)比，探測(cè)器的特點(diǎn)及工作原理：⑴、靈敏度高；⑵、安裝容易，調(diào)試簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)的放射板：由無(wú)數(shù)個(gè)小單元組成，能夠把探測(cè)器發(fā)射的激光準(zhǔn)確反射至接收裝置。⑷、雙光路煙霧設(shè)計(jì)：該探測(cè)器由兩個(gè)探測(cè)單元組成，分別探測(cè)兩個(gè)不同光路的煙霧，判斷火災(zāi)更準(zhǔn)確可靠。⑸、人工智能報(bào)警算法，探測(cè)器具有CPU芯片；⑹、環(huán)境干擾補(bǔ)償技術(shù)；⑺、獨(dú)有自測(cè)試功能；；⑻、漂移補(bǔ)償技術(shù)；⑼、脈沖調(diào)制發(fā)射技術(shù)；⑽、具有連續(xù)可調(diào)的靈敏度；⑾、反射鏡面設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)紅外探測(cè)器使用有機(jī)玻璃制造的凸透鏡聚光，由于有機(jī)玻璃的特性，會(huì)使光線損失20%以上；激光光束探測(cè)器使用二次拋物鏡面聚光，減少光能量損耗。我們從安裝使用的過(guò)程及技術(shù)資料分析，該探測(cè)器最大探測(cè)距離達(dá)100米，最大保護(hù)空間可達(dá)1500平方米，靈敏度10%-90%連續(xù)可調(diào)，是大空間場(chǎng)館較為理想的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備。工作原理EEPROM、DOG狀態(tài)顯示LED供電電源激光驅(qū)動(dòng)電路兩路信號(hào)整形放大放大倍數(shù)調(diào)整第二路信號(hào)接收PD第一路信號(hào)接收PD抗自然光飽和電路AT89C52數(shù)據(jù)處理PIC16C712數(shù)據(jù)采樣EEPROM、DOG狀態(tài)顯示LED供電電源激光驅(qū)動(dòng)電路兩路信號(hào)整形放大放大倍數(shù)調(diào)整第二路信號(hào)接收PD第一路信號(hào)接收PD抗自然光飽和電路AT89C52數(shù)據(jù)處理PIC16C712數(shù)據(jù)采樣RS485通訊總線RS485通訊總線RS323TTL輸出RS323TTL輸出FUANBUS總線FUANBUS總線繼電器開(kāi)關(guān)量輸出撥碼開(kāi)關(guān)繼電器開(kāi)關(guān)量輸出撥碼開(kāi)關(guān)由于該產(chǎn)品優(yōu)越的性價(jià)比，也成為替代大空間圖像型探測(cè)器火災(zāi)探測(cè)的理想方案。5.3激光光束探測(cè)器與圖像型探測(cè)器的對(duì)比以下分別對(duì)使用該產(chǎn)品和使用圖像型探測(cè)器進(jìn)行大空間火災(zāi)探測(cè)的方案列表對(duì)比：激光光束探測(cè)器圖像型探測(cè)器日光干擾激光光束細(xì)、強(qiáng)度度大、環(huán)境光光影響很小通過(guò)圖像判斷，日日光