淺談大空間精確火災探測器的應用_secret

1、PAGE PAGE 12淺談大空間精準火災探測器的應用提 要：本文通過介紹大空間建筑火災發(fā)生的特點，闡述如何選用大空間火災報警設(shè)備以及各自的優(yōu)缺點。關(guān)鍵詞：大空間建筑 點式探測器 紅外射束式 激光光束式 報警設(shè)備引言隨著我國國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展，文化、體育、教育事業(yè)有了飛速的發(fā)展，體育場館、劇院、會展中心等場館的建設(shè)越來越多，這些大體量、大空間的公共場所的使用安全，給我們帶來了新的課題。體育場館、會展中心等建筑觀眾多、燈光、音響等設(shè)備較為集中，火災是第一隱患，場館內(nèi)人員較多，一旦發(fā)生火災，如果沒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，及時處理，將火災消滅在萌芽狀態(tài)，只有依靠火災

2、報警系統(tǒng)來實現(xiàn)。大空間建筑火災發(fā)生的特點及火災報警系統(tǒng)介紹在我們消防施工過程中，經(jīng)常會接觸到各類火災自動報警設(shè)備。由于生產(chǎn)廠家不同，設(shè)備的性能、質(zhì)地的差異會導致在設(shè)備的安裝接線以及系統(tǒng)的后期調(diào)試及運行上帶來區(qū)別。而系統(tǒng)設(shè)備選型上的不同，也可能會給系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮造成很大的影響，僅在探測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，同時也可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的各項功能，真正使系統(tǒng)成為一個先進的火災預警系統(tǒng)。一般說來，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，同時產(chǎn)生一些可見光和不可見光。而物質(zhì)由開始燃燒到火勢漸旺釀成火災是有個過程的。我們可以通過對煙霧的探測發(fā)現(xiàn)隱蔽的火

3、情。由于這些場館多為空曠的高大空間，其高度往往高達十多米，因此，煙霧在擴散中被稀釋、冷卻或被空調(diào)進、回風氣流循環(huán)流動甚至于被排出室外，無法達到傳統(tǒng)探測器的報警值和到達探測器周圍，也就無法即時、準確的進行報警。探測器的功能就是“捕捉”、“觀察”物質(zhì)剛剛開始燃燒時產(chǎn)生的“信號”。目前，探測器主要為點式探測器和紅外射束式探測器，兩種探測器各有千秋。國家火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：超過12m高的高大空間不適合使用點式報警系統(tǒng)，國內(nèi)高大空間場所多使用紅外射束式探測器。這種探測器是利用紅外射束被煙霧遮擋、減弱來探測煙霧進行報告火警，這種技術(shù)在高大空間使用的效果要優(yōu)于點式探測器，但也有其局限性。紅外射束探

4、測器的探測靈敏度比點式探測器還要低許多，只不過其安裝高度可以降低，克服了點式探測器在高大空間上的部分缺點而被使用，但由于大空間中因煙霧稀釋濃度降低，而紅外射束探測器由于其探測靈敏度低而造成報警更加延遲，當紅外射束探測器報警時，往往是火災已發(fā)生到一定的程度，快要或是已經(jīng)燃燒起來，造成了很大程度的損失。因此，我們只有選擇適應其環(huán)境特點的報警設(shè)備，才能達到預期保護的效果，下面介紹三種較先進的火災自動報警系統(tǒng)。VESDA極早期煙霧探測預警系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)的組成和原理VESDA極早期煙霧探測預警系統(tǒng)是可選的方式之一，該系統(tǒng)在國外已被廣泛應用于體育場館等具有高大空間的場所。VESDA探測系統(tǒng)又稱作吸氣式或

5、采樣式煙霧探測系統(tǒng)，是一種基于光學空氣檢測技術(shù)發(fā)展的，由微處理控制的煙霧檢測裝置。探測器利用其內(nèi)部的吸氣泵，通過分布在保護區(qū)內(nèi)的采樣管網(wǎng)，連續(xù)采集空氣樣品，經(jīng)過過濾灰塵后送至激光探測腔分析。激光探測腔采用激光散射方法探測空氣樣品中的煙霧粒子，探測結(jié)果經(jīng)計算分析后，判斷是否發(fā)生火警，進而顯示報警并根據(jù)編程發(fā)出控制信號，同時儲存報警事件及時間。（附VESDA采樣管網(wǎng)示意圖及探測器工作原理圖）圖2 VESDA探測器工作原理圖圖1 VESDA采樣管網(wǎng)示意圖VESDA系統(tǒng)探測器采用獨特的雙散射光接收器及三維觀測法，可探測到直徑0.01m-20m的所有煙霧顆粒，報警值設(shè)定范圍為0.005%obs/m-20

6、%obs/m，比點式探測器的報警值3%obs/m-5%obs/m高1000倍?；馂牡陌l(fā)展一般分為四個階段：不可見煙霧階段、可見煙霧階段、可見火光階段和劇烈燃燒階段。傳統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)通常是在可見煙霧階段才能探測到煙霧，發(fā)出報警，而VESDA系統(tǒng)可以在火災初始階段（即不可見煙霧階段）就可提供警報信號，從可遏止火災的蔓延。VESDA探測系統(tǒng)與點型感煙系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)點型感煙探測系統(tǒng)和VESDA空氣采樣探測系統(tǒng)的比較VESDA空氣采樣探測系統(tǒng)傳統(tǒng)點型感煙探測系統(tǒng)離子光電采樣方式主動抽取外界的空氣，只要空氣中有煙塵，就能及時報警，屬于主動式探測。外界煙霧擴散至傳感室里，并達到一定濃度才能探測并報警，屬于

7、被動式探測。探測原理激光散射電離方式 紅外散射方式探測范圍各種材料的煙霧，探測范圍寬。粒子直徑：0.001-20um。天然物質(zhì)的煙霧粒子，直徑：0.01-0.1um 有機物質(zhì)的煙霧粒子，直徑：1-10um靈敏度0.005-20%obs/m(每米遮光率)連續(xù)可調(diào)5-9%obs/m(每米遮光率) 5-9%obs/m(每米遮光率)探測部件高穩(wěn)定，高強度激光源，三個光接受器，三維立體圖像分析镅241a放射源，一個收集極 紅外發(fā)光管，一個光接受管測量方式絕對測量相對測量顯示部件20段光柱圖及二位數(shù)碼管實時顯示環(huán)境煙霧含量只顯示達到閾值的報警信息，末端閾值的狀態(tài)不顯示報警方式可設(shè)定四級報警值僅設(shè)一個報警值

8、報警時間火災形成前數(shù)小時，早期預警火災形成前幾分鐘，無預警事件記錄18000事件，內(nèi)容詳細僅記錄火警和故障，內(nèi)容不詳細安裝方法標準、回風口、毛細管等多種采樣形式僅有標準采樣方式，沒有回風口和毛細管采樣方式安裝維護一次工廠校準，十年不須維護每兩年要清洗、校準一次 點型感煙探測器應用場合適于各種場合：潮濕、粉塵、高氣流、電磁干擾不適合粉塵、潮濕長期有煙滯留的環(huán)境離子型不適合風速大于5米/秒的場合光電型不適合黑煙及電磁干擾強的場合 適合場合通訊機房、電腦室、潔凈室辦公室、客房抗干擾能力采樣由PVC管道和PVC管取樣孔組成，無需走電線，所有電子元件都在VESDA探測器的機殼之內(nèi)，不易受到外界電磁場的干

9、擾。 由于控制器和探測器之間由電源線和信號線相連，電線比較長（小工程也在幾百米以上），長線易形成天線效應，感應空間電磁波，尤其是在通信、計算機房等強電磁干擾區(qū)域，輕則影響探測器和控制器的信號傳輸，重則可能損壞控制器和探測器內(nèi)的電子元件。其他功能自學習功能：自動設(shè)置靈敏度，報警值等無VESDA網(wǎng)可接入250個節(jié)點，節(jié)點間距1.3Km可與其他網(wǎng)相連，如樓宇管理系統(tǒng)。以繼電器開關(guān)量接口與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（如傳統(tǒng)報警控制系統(tǒng)）。一般獨立網(wǎng)結(jié)構(gòu)4 -90%不難看出，該系統(tǒng)需要比較多的采樣點，同時系統(tǒng)設(shè)備相對專業(yè)，有較高的技術(shù)要求。由于VESDA系統(tǒng)上在被保護區(qū)均勻地進行空氣采用分析后實施預警的，所以其準確性

10、比較高，報警時間也大大提前。但是，正是其過于專業(yè)的方法也帶來了造價高、施工工藝復雜、可推廣性差的弱點，某種程度上也限制了系統(tǒng)在實際工程中的應用。雙波段火災探測器系統(tǒng)4.1 雙波段火災探測器的性能特點雙波段火災探測器采用雙波段圖像火焰探測技術(shù)，在報警方式上屬于感火焰型火災探測器，由它進行火災探測，并將采集到的現(xiàn)場信號送回系統(tǒng)主機。雙波段火災探測器屬于大空間場所智能型火災探測設(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/彩色視頻圖像信號傳送給信息處理主機，使火災探測和圖像監(jiān)控得到有機的結(jié)合。雙波段火災探測器在防護罩內(nèi)安裝，對環(huán)境因素適應能力強，滿足不同場所需求，是較好的大空間

11、火災探測設(shè)備。4.2 雙波段火災探測器火災探測的工作原理雙波段火災探測器采集的火災信息通過圖像傳輸設(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。防火并行處理器對每一路火災信息作實時處理，一旦檢測到火災信號便向信息處理主機發(fā)出預警信號；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，由主機進行巡檢；信息處理主機優(yōu)先對預警信號進行確認。巡檢與并行處理相結(jié)合為及時發(fā)現(xiàn)、準確報警提供了可靠保證。對確認為真實火情的信息，由信息處理主機發(fā)出報警信號，顯示對應報警區(qū)域的圖像，并自動啟動錄像機進行記

12、錄。在火災信息的分析處理上，可以根據(jù)實際被防護場所的火險等級不同，現(xiàn)場設(shè)置防火靈敏度?；鹁_定后，自動聲光報警；值班員通過圖像畫面和對講電話進行現(xiàn)場指揮，并通過聯(lián)動控制臺啟動消防聯(lián)動設(shè)備；在無人狀態(tài)下，主機按設(shè)定程序啟動消防聯(lián)動設(shè)備。4.3 雙波段火災探測器的安裝方式圖3 雙波段火災探測器保護區(qū)示意圖圖4 探測器在圓形區(qū)域內(nèi)的安裝方式雙波段火災探測器是一種較為理想的大空間報警設(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，在實際使用過程中，其造價相對較高，推廣使用也相對困難。5 新一代線型光束感煙火災探測器系統(tǒng)5.1 新一代線型光

13、束感煙火災探測器的優(yōu)點目前市場上“點型”探測器的生產(chǎn)廠家很多，但“線型”探測器的生產(chǎn)廠家為數(shù)不多，深圳市賦安安全系統(tǒng)有限公司是目前國內(nèi)幾個生產(chǎn)“線型”探測器的廠家之一。其最新開發(fā)研制并投入批量生產(chǎn)的激光光束探測器，是利用獨特的激光技術(shù)，融合人工智能判斷算法，被稱為“精準火災探測器”的新一代線型光束感煙火災探測器，為解決開闊空間早期火災探測提供了全新的優(yōu)越方案。在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品利用煙霧減光原理探測火災發(fā)生，對光路附近的煙霧非常敏感，與傳統(tǒng)紅外光束探測器相比能更迅速、準確地發(fā)現(xiàn)火情；同時采用了激光定位系統(tǒng)，使產(chǎn)品安裝簡便、調(diào)試容易；該產(chǎn)品摒棄了紅外光束探測器的閾值判斷算法，開創(chuàng)性地使用

14、了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過煙霧變化的特征和頻率判斷火災，避免了各種環(huán)境造成的誤報可能；該探測器以其優(yōu)越的性能和極高的性價比成為開闊空間、需要環(huán)境保護的場所和防爆、防腐蝕場所的最佳解決方案，也是替代圖像型探測器的比較理想的產(chǎn)品。由于激光光束探測器是專門設(shè)計用于開闊區(qū)域長區(qū)間火災探測的反射式光束感煙探測器，所以，它由一個探測器和反射板組成。由探測器發(fā)出一束激光，準確射向?qū)γ娴姆瓷浒?；?jīng)過特殊設(shè)計的反射板能夠準確地把激光光束按照原光路返回探測器；進入探測器和反射板之間區(qū)域的煙使到達探測器的信號減弱，探測器通過發(fā)射、接收兩者的光強變化，可以準確判斷出空間附近的煙霧狀況。經(jīng)過探測器內(nèi)置的人工智能算法，當減

15、光率與火災報警特征相吻合，探測器就會產(chǎn)生報警信號。如下圖所示：圖5光束全被擋住，會產(chǎn)生故障信號。因探測器鏡頭上積聚的灰塵而導致的減光率的緩慢變化會由微處理器來補償，該處理器不斷地監(jiān)視信號強度并定期更新報警和故障值。當自動補償達到其極限，控測器就會發(fā)出故障信號，表示需要維修。接收器上三個LED燈代表探測器的狀態(tài)：紅色的LED燈代表報警，黃色的LED燈代表故障，閃亮的綠色LED燈代表正常運行。一旦報警，探測器將鎖定報警狀態(tài)，可由總線發(fā)出命令復位或是切斷探測器24V電源復位。這三個LED燈同時被用作光束校準。光束的校準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)紅外光束探測器對比，探

16、測器的特點及工作原理：、靈敏度高；、安裝容易，調(diào)試簡單；設(shè)計的放射板：由無數(shù)個小單元組成，能夠把探測器發(fā)射的激光準確反射至接收裝置。、雙光路煙霧設(shè)計：該探測器由兩個探測單元組成，分別探測兩個不同光路的煙霧，判斷火災更準確可靠。、人工智能報警算法，探測器具有CPU芯片；、環(huán)境干擾補償技術(shù)；、獨有自測試功能；、漂移補償技術(shù)；、脈沖調(diào)制發(fā)射技術(shù)；、具有連續(xù)可調(diào)的靈敏度； 、反射鏡面設(shè)計：傳統(tǒng)紅外探測器使用有機玻璃制造的凸透鏡聚光，由于有機玻璃的特性，會使光線損失20%以上；激光光束探測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程及技術(shù)資料分析，該探測器最大探測距離達100米，最大保護

17、空間可達1500平方米，靈敏度10%-90%連續(xù)可調(diào)，是大空間場館較為理想的火災報警設(shè)備。工作原理EEPROM、 DOG狀態(tài)顯示LED供電電源激光驅(qū)動電路兩路信號整形放大放大倍數(shù)調(diào)整第二路信號接收PD第一路信號接收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RS323 TTL輸出FUAN BUS總線繼電器開關(guān)量輸出撥碼開關(guān) 由于該產(chǎn)品優(yōu)越的性價比，也成為替代大空間圖像型探測器火災探測的理想方案。5.3 激光光束探測器與圖像型探測器的對比以下分別對使用該產(chǎn)品和使用圖像型探測器進行大空間火災探測的方案列表對比：激光光束探測器圖像型探測器日光干擾激光光束細、

18、強度大、環(huán)境光影響很小通過圖像判斷，日光影響較小調(diào)試對準激光定位系統(tǒng)，調(diào)試對準很簡單覆蓋探測區(qū)域即可，對準簡單靈敏度激光探測技術(shù)，靈敏很高圖像探測，靈敏度高智能化人工智能算法人工智能算法系統(tǒng)穩(wěn)定性自診斷、自恢復功能，穩(wěn)定性高穩(wěn)定性高光路雙光路圖像方式連接系統(tǒng)方式可通過總線、繼電器、RS485、RS232直接連入火災報警系統(tǒng)獨立成系統(tǒng)環(huán)境干擾補償光源補償、污染補償、信號補償污染補償系統(tǒng)造價低昂貴從上可見，激光光束探測器在保留了傳統(tǒng)線型紅外光束感煙探測器的優(yōu)點的基礎(chǔ)上，利用先進的激光光束技術(shù)對線型探測器無論從原理、智能算法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試方式等方面都具有獨到的優(yōu)勢，比其他自動報警系統(tǒng)更具有優(yōu)越性，是解決大