消防培训-消防系统.ppt

第五章 消防系统,第一节 概 述,第二节 火灾探测器,第三节 火灾报警控制器,第四节 消防设施的联动控制,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,教学基本要求： 理解消防系统的基本概念； 掌握火灾探测器的工作原理和适用范围； 理解火灾报警控制器、消防联动控制、智能消防系统的相关内容。,一、火灾的产生与规律,2.电气起火。如用户随意接插用电，线路超载，配电线路受潮、老化、漏电甚至短路，变配电设备和用电设备安放位置不当，电气事故后迅速引燃周围物质等。,3.建筑物遭受雷击。,建筑物产生火灾的原因很多，大约有以下几种原因：,4.人为破坏。,1.人员用火不慎。如乱丢烟、火柴，电焊、气焊火花跌落等引起可燃气、油料和木材、化纤等物体燃烧产生火灾。,第一节 概 述,1. 燃烧气体。物质在燃烧开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体。其中有单分子的CO和CO2等气体、较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气里。,2.烟雾。一般把人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径为0.0110m 的液体或固体微粒称之为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾，它们都有很大的流动性，能潜入建筑物的任何空间。这些气体和烟雾有毒性，因而对人的生命有特别大的危险。据统计，在火灾中约有70%的死亡是由于燃烧气体或烟雾造成的。,燃烧是一种伴随有光、热的化学反应。物质在燃烧过程中一般产生下列现象：,4.火焰。火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分。物质燃烧到发光阶段，是物质的全燃过程。此时，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。,3.热（温）度。凡是物质燃烧必然有热量释放，使环境温度升高。但在燃烧速度非常缓慢的情况下，这种热（温）度不容易鉴别出来。,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,对于普通可燃物质燃烧的表现形式，首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气供应充分的条件下，才能达到全部燃烧，产生火焰，并散发出大量的热量，使环境温度升高。起火过程曲线如图所示。,火灾探测时，准备安装探测器的房屋结构与高度也是应考虑的重要因素。这是由于着火部位和探测器之间的距离发生变化时，物质燃烧产生的烟、热和火焰，会影响到探测器的应用。,从b曲线可知，火灾从开始阶段到全部燃烧，要经过一段时间。对于这种燃烧速度缓慢的初期火灾，用感烟探测方法最合适。而且测量烟雾浓度比测量温度更灵敏。,从图中可知，火情发展在多数情况下，总是头两个阶段（初起和阴燃）所占时间较长，这是燃烧的开始阶段。若要把火灾损失控制在最低限度，保证人身不遭受伤亡，火灾探测应该从开始阶段进行为宜。因为此阶段尽管产生大量的气溶胶（燃烧气体）和烟雾，充满了建筑物内的空间，但环境温度并不高，尚未达到蔓延发展的程度。,普通可燃物质典型起火过程,曲线a表示烟雾气胶浓度与时间的关系,曲线b表示热气流温度与时间的关系,二、火灾探测的方法,火灾的探测，是以探测物质燃烧过程中产生的各种物理现象为机理，从而实现早期发现火灾这一目的。因为火灾的早期发现，是充分利用灭火措施、减少火灾损失、保护生命财产的重要保证。世界各国对于火灾自动报警技术的研究，都致力于火灾探测手段的研究和实验，试图发现新的早期探测方法，开拓火灾自动报警技术的新领域。,从物质燃烧的基本规律出发，选择合适的火灾探测器来探测火情是一个首要问题。因为任何一个探测器都不是万能的，都有一定的环境适应性，也有一定的局限性。要有效地发挥各种探测器的作用，就要掌握各种火灾探测器的探测原理及其适用场合，扬长避短。,下图所示为最常用的感烟、感温探测器响应时间曲线。,差温探测器,定温探测器,感烟探测器,曲线a表示燃烧气体与烟浓度与时间的关系,曲线b表示热气流温度与时间的关系,感烟、感温探测器响应时间曲线,在图中，燃烧气体和烟浓度与时间的关系曲线a说明在同一时间内所产生的燃烧气体和烟同时间关系的百分比；而热气流温度与时间的关系曲线b则说明热气流温度随时间而上升。从图中可知，若火灾探测系统能够探测出燃烧气体和烟雾，也即在燃烧初起和阴燃阶段能起到探测作用，就可达到早期预报，以降低火灾损失，使人员不受伤亡。若火灾探测系统的动作取决于温度的上升，只有在火灾发展到火焰扩散阶段，即火灾已经确立之后才能发出报警信号。,图中两条曲线还表示几种最常用类型的火灾探测器所作出的反应。感烟探测器能够在短时间内作出反应，早期发出报警信号；而感温探测器则要在较长时间后才能作出反应。到火灾达到火焰燃烧阶段，温度急剧升高时，差温探测器响应；而当燃烧不断扩大，温度不断升高，当环境温度达到某一定值时，定温探测器才能响应，发出火灾报警信号。由此可知，对于同一可燃物，在燃烧状态相同的条件下，感烟探测器比感温探测器能够更早的响应。,感温探测器对大部分火灾不仅灵敏度比感烟探测器差，而且在房间高度和保护面积上都有局限性。,在火灾探测方法及探测器选择上，要充分考虑到房间的几何图形，会发生何种类型火灾，以及存在的火灾危险性等条件，方能实现早期报警的目的。,三、电气消防系统的组成与保护等级划分,现代建筑的防火，首先在建筑物工程设计时就必须考虑防火设施，例如防火结构、防火分区、非燃性及阻燃性材质、疏散途径、避难区固定设施等。其作用在于尽量减少起火因素，防止烟、热气流及火的蔓延，确保人身安全。此外，还必须按照国家有关建筑设计防火规范的规定选择相应的电气（或自动）消防系统。,1火灾探测与报警系统：这主要由火灾探测器和火灾自动报警控制装置等组成。,2通报与疏散系统：由紧急广播系统(平时为背景音乐系统)、事故照明系统以及避难诱导灯组成。,3灭火控制系统：由自动喷洒装置，气体灭火控制装置、液体灭火控制装置等构成。,4防排烟控制系统：主要实现对防火门、防火阀、排烟口、防火卷帘、排烟风机等设备的控制。,一般情况下，一级保护对象宜采用控制中心报警系统，并设有专用消防控制室。二级保护对象宜采用集中报警系统，消防控制室可兼用。三级保护对象宜用区域报警系统，可设消防报警室。在具体工程设计时根据工程实际需要进行综合考虑，并取得当地公安部门的认可。,第二节 火灾探测器,一、火灾探测器的分类,火灾发生时，会产生出烟雾、高温、火光及可燃性气体等理化现象，火灾探测器按其探测火灾不同的理化现象而分为四大类：感烟探测器、感温探测器、感光探测器、可燃性气体探测器；按探测器结构可分为点型和线型。,二、离子感烟式探测器,离子感烟式探测器适用于点型火灾探测。根据探测器内电离室的结构形式，又可分为双源和单源感烟式探测器。,(一)感烟电离室,感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件，其工作原理如图所示。电离室两极间的空气分子受放射源Am241不断放出的射线照射，高速运动的粒子撞击空气分子，从而使两极间空气分子电离为正离子和负离子，这样就使电极之间原来不导电的空气具有了导电性。此时在电场的作用下，正、负离子的有规则运动，使电离室呈现典型的伏安特性，形成离子电流。,电离室可以分为单极性和双极性两种。电离室局部被射线覆盖，使电离室一部分为电离区，另一部分为非电离区，从而形成单极性电离室。由图可见，烟雾进入电离室后，单极性电离室要比双极性电离室的离子电流变化大，相应的感烟灵敏度也要高。因此，单极性电离室结构的离子感烟探测器更常用。,离子感烟探测器感烟原理：当烟雾粒子进入电离室后，被电离部分的正离子与负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的概率增加；同时离子附作在体积比自身体积大许多倍的烟雾粒子上，会使离子运动速度急剧减慢，最后导致的结果就是离子电流减小。显然，烟雾浓度大小可以以离子电流的变化量大小进行表示，从而实现对火灾过程中烟雾浓度这个参数的探测。,这是一种双源双电离室结构的感烟探测器，即每一电离室都有一块放射源，其原理如图所示。一室为检测用开室结构电离室M；另一室为补偿用闭室结构电离室R。这两个室反向串联在一起，检测室工作在其特性的灵敏区，补偿室工作在其特性的饱和区，即流过补偿室的离子电流不随其两端电压的变化而变化。无烟时，探测器工作在A点。有烟时，由于检测室M中，离子减少且离子运动速度减慢，相当于其内阻变大。又因双室串联，回路电流不变，故检测室两端电压增高，探测器工作点移至B点。A点和B点间的电压增量U，即反映了烟雾浓度的大小。,（二）双源式感烟探测原理,(三)单源式感烟探测原理,单源式感烟探测器原理如图所示。其检测电离室和补偿电离室由电极板Pl、P2和Pm等构成，共用一个放射源。其检测室和补偿室都工作在非饱和灵敏区，极板Pm上电位的变化量大小反映了烟雾浓度的大小。单源式感烟探测器的检测室和补偿室在结构上都是开室，两者受环境温度、湿度、气压等因素的影响相同，因而提高了对环境的适应性。离子感烟探测器按对烟雾浓度检测信号的处理方式的不同，可分为阈值报警式感烟探测器，编码型类比感烟探测器以及分布智能式感烟探测器。,三、光电感烟式探测器,光电感烟式探测器的基本原理是，利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在。下面介绍遮光型感烟探测器和散射型感烟探测器。,(一)遮光型感烟探测原理,遮光型感烟探测器具体又可分为点型和线型两种类型。,1点型遮光感烟探测器：这种探测器原理如图所示。其中的烟室为特殊结构的暗室，外部光线进不去，但烟雾粒子可以进入烟室。烟室内有一个发光元件及一个受光元件。发光元件发出的光直射在受光元件上，产生一个固定的光敏电流。当烟雾粒子进入烟室后，光被烟雾粒子遮挡，到达受光元件的光通量减弱，相应的光敏电流减小，当光敏电流减小到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号。,.,脉冲信号,.,.,.,.,.,.,.,.,.,遮光型光电感烟探测器,2线型遮光感烟探测器：线型遮光感烟探测器在原理上与点型探测器相似，但在结构上有区别。点型探测器中发光及受光元件同在一暗室内，整个探测器为一体化结构。而线型遮光探测器中的发光元件和受光元件是分为两个部分安装的，两者相距一段距离。其原理如图所示。光束通过路径上无烟时，受光元件产生一固定光敏电流，无报警输出。而当光束通过路径上有烟时，则光束被烟雾粒子遮挡而减弱，相应的受光元件产生的光敏电流下降，当下降到一定程度则探测器发出报警信号。在此，发射光束可以是图所示的激光束，也可以是红外光束。,(二)散射型感烟探测原理,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,散射型光电感烟探测器,散射型感烟探测原理如图所示。其中的烟室也为一特殊结构的暗室，进烟不进光。烟室内有一个发光元件，同时有一受光元件，但散射型感烟探测器不同的是，发射光束不是直射在受光元件上，而是与受光元件错开。这样，无烟时受光元件上不受光，没有光敏电流产生。当有烟进入烟室时，光束受到烟雾粒子的反射及散射而达到受光元件，产生光敏电流，当该电流增大到一定程度时则感烟探测器发出报警信号。,四、感温式探测器,感温式探测器根据其对温度变化的响应可分为以下二类。,(一)定温式探测器,双金属片定温探测器 结构示意图,定温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度达到或超过预定值时发出报警响应，有线型和点型两种结构。其中线型是当火灾现场环境温度上升到一定数值时，可熔绝缘物熔化使两导线短路，从而产生报警信号。点型则是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏电阻等热敏元件，当温度上升到一定数值时发出报警信号。下面对双金属片定温探测器进行介绍，其结构如图所示。,双金属定温探测器圆筒状结构示意图,这种定温探测器由热膨胀系数不同的双金属片和固定触点组成。当环境温度升高时，双金属片受热膨胀向上弯曲，使触点闭合，输出报警信号。当环境温度下降后，双金属片复位，探测器状态复原。,(二)差温式探测器,差温式探测器是在规定时间内，环境温度上升速率超过预定值时报警响应。它也有线型和点型两种结构。线型是根据广泛的热效应而动作的，主要感温器件有按探侧面积蛇形连续布置的空气管、分布式连接的热电偶、热敏电阻等。点型则是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏电阻等。图所示的是膜盒式探测器结构示意图。,膜盒式差温探测器结构示意图,空气膜盒是温度敏感元件，其感热外罩与底座形成密闭气室，有一小孔与大气连通。当环境温度缓慢变化时，气室内外的空气可由小孔进出，使内外压力保持平衡。如温度迅速升高，与室内空气受热膨胀来不及外泄，致使室内气压增高，波纹片鼓起与中心线柱相碰，电路接通报警。,五、火灾探测器的选用,火灾探测器的选用应按照国家标准火灾自动报警系统设计规范和火灾自动报警系统施工验收规范的有关要求来进行。火灾探测器的选用涉及到的因素很多，主要有火灾的类型、火灾形成的规律、建筑物的特点以及环境条件等，下面进行具体分析。,(一)火灾类型及形成规律与探测器的关系,火灾分为两大类：一类是燃烧过程极短暂的爆燃性火灾；另一类是具有初始阴燃阶段，燃烧过程较长的一般性火灾。,对于第一类火灾，必须采用可燃气探测器实现灾前报警，或采用感光式探测器对爆燃性火灾瞬间产生的强烈光辐射作出快速报警反应。这类火灾没有阴燃阶段，燃烧过程中烟雾少，用感烟式探测器显然不行。燃烧过程中虽然有强热辐射，但总的来说感温式探测器的响应速度偏慢，不能及时对爆燃性火灾作出报警反应 。,一般性火灾初始的阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很弱的火光辐射，此时应选用感烟式探测器。单纯作为报警目的的探测器，选用非延时工作方式；报警后联动消防设备的探测器，则选用延时工作方式。烟雾粒子较大时宜采用光电感烟式探测器。烟雾粒子较小时由于对光的遮挡和散射能力较弱，光电式探测器灵敏度降低，此时宜采用离子式探测器。火灾形成规模时，在产生大量烟雾的同时，光和热的辐射也迅速增加，这对应同时选用感烟、感光及感温式探测器，把它们组合使用。,(二)根据建筑物的特点及场合的不同选用探测器,建筑物的室内高度的不同，对火灾探测器的选用有不同的要求。房间高度超过12m感烟探测器不适用，房间高度超过8m则感温探测器不适用，这种情况下只能采用感光探测器。,在较低温度的场合，宜采用差温或差定温探测器，不宜采用定温探测器。在温度变化较大的场合，应采用定温探测器，不宜采用差温探测器。,风速较大或气流速度大于5ms的场所不宜采用感烟探测器，使用感光探测器则无任何影响。,最后要强调的是，在火灾探测报警与灭火装置联动时，火灾探测器的误报警将导致灭火设备自动启动，从而带来不良影响，甚至是严重的后果。这时对火灾探测器的准确性及可靠性就有了更高的要求，一般都采用同类型或不同类型的两个探测器组合使用来实现双信号报警，很多时候还要加上一个延时报警判断之后，才能产生联动控制信号。需要说明的是，同类型探测器组合使用时，应该是一个具有高一些的灵敏度，另一个灵敏度则低一些。,对于较大库房及货场，宜用线型激光感烟探测器，而采用其它点型探测器则效率不高。在粉尘较多、烟雾较大的场所，感烟式探测器易出现误报管，感光式探测器的镜头易受污染而导致探测器漏报。因此，在这种场合只有采用感温式探测器。,第三节 火灾报警控制器,一、火灾报警控制器的功能与分类,火灾报警控制器是火灾自动报警系统的重要组成部分。在火灾自动自动报警系统中，火灾探测器是系统的“感觉器官”，随时监视周围环境的情况。而火灾报警控制器则是系统的“躯体”和“大脑”，是系统的核心。根据国家标准GB471896的定义，火灾报警控制器是可向探测器供电，并具有下列功能的设备：,（1）能接受探测信号，转换成声、光报警信号，指示着火部位和记录报警信息。,（2）可通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备。,（3）自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声光报警（自检）。,由此可见，火灾报警控制器的作用是向火灾探测器提供高稳定度的直流电源；监视连接各火灾探测器的传输导线有无故障；能火灾探测器发送的火灾报警信号，迅速、正确地进行转换和处理，并以声、光等形式指示火灾发生的具体部位，进而发送消防设备的启动控制信号。,火灾报警控制器按其技术性能和使用要求大致分类如下：,1、按用途和设计使用要求分,（1）区域火灾报警控制器。其控制器直接连接火灾探测器，处理各种报警信息，是组成自动报警系统最常用的设备之一。,（2）集中火灾报警控制器。它一般不与火灾探测器相连，而与区域火灾报警控制器相连，处理区域级火灾报警控制器送来的报警信号，常用在较大型系统中。,（3）通用火灾报警控制器。它兼有区域、集中两级火灾报警控制器的双重特点。通过设置或修改某些参数（硬件或软件），即可作区域级使用，连接控制器；有可作集中级使用，连接区域火灾报警控制器。,2、按内部电路设计分类,（1）普通型火灾报警控制器。其电路设计采用通用逻辑组合，有成本低廉、使用简单等特点，易于实现以标准单元的插板组合方式进行功能扩展，其功能一般较简单。,（2）微机型火灾报警控制器。其电路设计采用微机结构，对软件和硬件程序均有响应要求，具有功能扩展方便、技术要求复杂、硬件可靠性高等特点，是火灾报警控制器的首选型式。,3、按信号处理方式分类,（1）有阈值火灾报警控制器。用有阈值火灾报警控制器，处理的探测信号为阶跃开关量信号，对火灾探测器发出的报警信号不能进一步处理，火灾报警取决于探测器。,（2）无阈值火灾报警控制器。用无阈值火灾报警控制器，处理的探测信号为连续的模拟量信号。其报警主动权掌握在控制器方面，可以具有智能结构，是现代火灾报警控制器的发展方向。,4、按信号处理方式分类,（1）多线制火灾报警控制器。其探测器与控制器的连接采用一一对应方式。各探测器至少有一根线与控制器连接，因而其连线较多，仅适用于小型火灾自动报警系统。,（2）总线制火灾报警控制器。控制器与探测器采用总线（少线）连接。所有探测器均并联或串联在总线上（一般总线数量为24根），具有安装、调试、使用方便，工程造价较低的特点，适用小型火灾自动报警系统。,二、火灾报警控制器的组成和性能,火灾报警控制器的组成主要包括电源和主机两部分。根据国标规定，火灾报警控制器各部分的基本功能如下：,（一）电源部分,火灾报警控制器的电源应由主电源和备用电源互补两部分组成。主电源为220V交流市电，备用电源一般选用可充放电反复使用的各种蓄电池。电源部分的主要功能为：,（1）主电、备电自动切换；,（2）备用电源充电功能；,（3）电源故障监测功能；,（4）电源工作状态指示功能；,（5）为探测器回路供电功能。,目前大多数火灾报警控制器的电源设计采用线性调节稳压电源，同时在输出部分增加过压和过流保护环节。近来还出现开关型稳压电源方式。,（二）主机部分,主机部分常态监视探测器回路变化情况，遇有报警信号时，执行响应的动作，其功能如下：,（1）故障声光报警。当出现探测器回路断路、短路、探测器自身故障、系统自身故障时，火灾报警控制器均应进行声、光报警，指示具体故障部位。,（2）火灾声光报警。当火灾探测器、手动报警按钮或其他火灾报警信号单元发出报警信号时，控制器能迅速、准确地接收、处理此报警信号，进行火灾声光报警，指示具体火警部位和时间。,（3）火灾报警优先功能。控制器在报故障时，如出现火灾报警信号，应能自动切换到火灾声光报警状态。若故障信号依然存在，只有在火情被排除，人工进行火灾信号复位后，控制器才能转换到故障报警状态。,（4）火灾报警记忆功能。当控制器收到探测器火灾报警信号时，应能保持并记忆，不可随火灾报警信号源的消失而消失，同时亦能继续接受、处理其他火灾报警信号。,（5）声报警消声及再声响功能。火灾报警控制器发出声光报警信号后，可通过控制器的消声按钮人为消声，如果停止声响报警时又出现其他报警信号，火灾报警控制器应能进行声光报警。,（6）时钟单元功能。控制器本身应提供一个工作时钟，用于对工作状态提供监视参考。当火灾报警控时，时钟应能指示并记录准确的报警时间。,（7）输出控制功能。火灾报警控制应具有一对以上的输出控制接点，用于火灾报警时的联动控制，如用于室外警铃，启动自动灭火设施等。,控制器主机部分承担着对火灾探测源传来的信号进行处理、报警并中继的作用。从原理上讲，无论是区域报警控制器还是集中报警控制器，都遵循同一工作模式，即收集探测源信号输入单元 自动监控单元 输出单元。同时为了使用方便，增加功能，又附加上人机接口键盘、显示部分，输出联动控制部分，计算机通信部分，打印机部分等。火灾控制器的基本工作原理如图所示。,就输入单元而言，集中报警控制器与区域报警控制器有所不同。区域报警控制器处理的探测源可以是各种火灾探测器，手动报警按钮或其他探测按钮；而集中报警控制器处理的是区域报警控制器传输的信号。由于其传输特性不同，其输入单元的接口电路也不同。,多线传输方式接口电路工作原理是：各线传输的报警信号可同时也可分时进入主监控部分，由主监控部分进行地址译码（对于同时进入）或时序译码（对于分时进入），显示报警地址，同时各线报警信号的“或”逻辑启动声光报警，完成一次报警信号的确认。,总线传输方式接口电路工作原理是：通过监控单元将要巡检的地址（部位）信号发送到总线上，经过一定时序，监控单元从总线上读回信息，执行相应报警处理功能。时序要求严格，每个时序都有其固定含义。其时序要求为：发地址等待读信息等待。控制器周而复始地执行上述时序，完成整个推测源的巡检。,对于输出单元，集中报警控制器的控制功能比区域报警控制器要复杂。,三、火灾自动报警系统的线制,火灾自动报警系统包括火灾探测器、传输线、报警控制器及配套设备（如显示器、中继器等），对于复杂系统，还要包括联动控制装置和设备。这里的线制，主要是指探测器和控制器之间的传输线的线数。按线制分，火灾自动报警系统主要分为多线制和总线制。,（一）多线制,这是早期的火灾报警技术。它的特点是一个探测器（或若干探测器为一组）构成一个回路，与火灾报警控制器相连，如图所示。当回路中某一个探测器探测到火灾（或出现故障）时，在控制器上只能反映出探测器所在回路的位置。而我国火灾报警系统设计规范规定，要求火灾报警要报到探测器所在位置，即报到着火点。于是只能一个探测器为一个回路，即探测器与控制器单线连接。,早期的多线制有n+4线制，n为探测器数，4指公用线，分别为电源线（+24V）、地线（G）、信号线（S）和自诊断线（T），另外每个探测器设一根选通线（ST）。仅当某选通线处于有效电平时，在信号线上传送的信息才是该探测部位的状态信号。这种方式的优点是探测器的电路比较简单，供电和取信息相当直观，但缺点是线多，配管直径大，穿线复杂，线路故障也多，已逐渐被淘汰。,（二）总线制,S：获得探测部位的信息,P：给出探测器的电源、编码、选址信号,四总线制连接方式,G：公共地线,T：给出自检信号以判断探测部位或传输线是否有故障,如图所示，采用两条至四条导线构成总线回路，所有探测器与之并联，每只探测器有一个编码电路（独立的地址电路），报警控制器采用串行通讯方式访问每只探测器。此系统用线量明显减少，设计和施工也较为方便，因此被广泛采用。但是，一旦总线回路中出现短路问题，则整个回路失效，甚至损坏部分控制器和探测器，因此为了保证系统的正常运行和免受损失，必须在系统中采取短路隔离措施，如分段加装短路隔离器。,图中的四条总线（P、T、S、G）均为并联方式连接，S线上的信号对探测部位而言是分时的，从逻辑实现方式上看是“线或”逻辑。由于总线制采用了编码选址技术，使控制器能准确地报警到具体探测部位，测试安装简化，系统的运行可靠性大为提高。,下图所示为二总线制，用线量更少，但技术的复杂性和难度也提高了。目前二总线制应用最多，新一代的无阈值智能火灾报警系统也建立在二总线的运行机制上。,二总线系统的连接方式有树型和环型两种。树型为多数系统所采用；有的系统则要求输出的两根总线再返回控制器的另两个输出端子，构成环型，这时对控制器而言变成了四根线。另，还有一种系统的P线对各探测器是串联的，可称为链式连接方式，这时对探测器而言，变成了三根线，而对控制器还是两根线。各连接方式如图所示。,总线制区域火灾报警控制器原理框图如图所示。其核心控制器件为微处理器芯片(CPU)，接通电源后，CPU立即进入初始化程序，对CPU本身及外围电路进行初始化操作。然后转入主程序的执行，对探测器总线上的各探测点进行循环扫描，采集信息，并对采集到的信息进行分析处理。当发现火灾或故障信息，即转入相应的处理程序，发出声光或显示报警，打印起火位置及起火时间等重要数据，同时将这些重要数据存入内存备查，并且还要向集中报警控制器传输火警信息。在处理火警信息时，必须经过多次数据采集确认无误之后，方可发出报警信号。,区域火灾报警控制器,集中火灾报警控制器,集中火灾报警控制器的组成与工作原理和上述区域火灾报警控制器基本相同，除了具有声光报警、自检及巡检、记时和电源等主要功能外，还具有扩展了的外控功能，如录音、火警广播、火警电话、火灾事故照明等。集中报警控制器的作用是将若干个区域报警控制器连成一体，组成一个更大规模的火灾自动报警系统。集中报警控制器的原理框图如图所示。,集中报警控制器与区域报警控制器不同之处有以下几方面：,区域报警控制器范围小，可单独使用。而集中报警控制器是监控整个系统，不能单独使用。,区域报警控制器的信号来自各种火灾探测器，而集中报警控制器的输入一般来自区域报警控制器。,区域报警控制器必须具备自检功能，而集中报警控制器应有自检及巡检两种功能。,集中报警控制器都具有消防设备联动控制功能，区域报警控制器则不是所有的都具备该功能。,鉴于以上区别，两种火灾报警控制器不能互换使用。当监测区域较小时可单独使用一台区域报警控制器。但集中报警控制器不能代替区域报警控制器而单独使用。只有通用型火灾报警控制器才可兼作两种火灾报警控制器使用。,四、智能火灾报警系统,火灾自动报警系统发展至今，大致可分为三个阶段：,（1）多线制开关量式火灾探测报警系统，它已处于被淘汰的状态。,（2）总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统，其中的二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。,（3）模拟量传输式智能火灾报警系统，它使系统误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警的准确度和可靠性。,传统的开关量式火灾探测报警系统对火灾的判断依据，仅仅是根据某种火灾探测器探测的参数是否达到某一设定值（阈值）来确定是否报警，只要探测的参数超过其自身的设定值就发出报警信号（开关量信号），这一判别工作是在火灾探测器中的硬件电路实现，探测器实际上起着触发器件的作用。由于这种火灾报警的判据单一，对环境背景的干扰影响无法消除，或因探测器内部电路的缓慢漂移，从而产生误报警。,模拟量式火灾探测器则不同，它不再起触发器件的作用，即不对灾情进行判断，而仅是用来产生一个与火灾现象成正比的测量值（模拟量），起着传感器的作用，而对火灾的评估和判断有控制器来完成。因此，模拟量式火灾探测器确切地说应称为火灾参数传感器。控制器能对传感器送来的火灾探测参数（如烟的浓度）进行分析运算，自动去除环境背景的干扰，同时控制器还具有存储火灾参数变化规律曲线的功能，并能与现场采集的火灾探测参数对比，来确定是否报警。在这里，判断是否发生了火灾，火灾参数的当前值不是判断火灾的唯一条件，还必须考查在此之前一段时间的参数值。也就是说，系统没有一个固定的阈值，而是“可变阈”。火灾参数的变化必须符合某些规律，因此这种系统是智能型系统。当然，智能化程度的高低，与火灾参数变化规律的选取有很大的关系。完善的智能化分析是“多参数模式识别”和“分布式智能”，它既考查火灾中参数的变化规律，又考虑火灾中相关探测器的信号间相互关系，从而把系统的可靠性提高到非常理想的水平。,应该指出，这里所说的开关量系统或模拟量系统，指的是从探测器到控制器之间传输的信号是开关量还是模拟量。但是，以开关量还是模拟量来区分系统是传统型还是智能型是不准确的。例如，从探测器到控制器之间传输的信号是模拟量，代表烟的浓度，但控制器却有固定的阈值，没有任何的模式分析，则系统还是传统型的，并无智能化。再如，探测器若本身软硬件结构相当完善，智能化分析能力很强，探测器本身能决定是否报警，且没有固定的阈值，而探测器报警后向控制器传输的信号却是报警后的开关量。显然这种系统是智能型而不是传统型。因此，区分传统型系统还是智能型系统的简单办法不是“开关量”与“模拟量”之别，而是“固定阈”与“可变阈”之别。,目前，智能火灾报警系统按智能的分配来分，有以下三种形式的系统：,（一）智能集中于探测部分，控制部分为一般开关量信号接受型控制器,在这种系统中，探测器内的微处理器能够根据探测环境的变化作出响应，并自动进行补偿，能对探测信号进行火灾模式识别，作出判断给出报警信号，在确认自身不能可靠工作时给出故障信号。控制器在火灾探测过程中不起任何作用，只完成系统的供电、火灾信号的接收、显示、传递以及联动控制等功能。这种智能因受到探测器体积小等的限制，智能化程度尚处于一般水平，可靠性往往也不是很高。,（二）智能集中于控制部分，探测器输出模拟量信号,这种系统又称主机智能系统。它是将探测器的阈值比较电路取消，使探测器成为火灾传感器，无论烟雾影响大小，探测器本身不报警，而是将烟雾影响产生的 电流、电压变化信号以模拟量（或等效的数字编码）形式传输给控制器(主机），由控制器的微计算机进行计算、分析、判断，作出智能化处理，判别是否真已发生火灾。,这种主机智能系统的优点有：灵敏度信号特征模型可根据环境特点来设定；可补偿各类环境干扰和灰尘积累对探测器灵敏度的影响，并能实现报脏功能；主机采用微处理机技术，可实现时钟、存储、密码、自检联动、联网等各种管理功能；可通过软件编辑实现图形显示、键盘控制、翻译等高级控制功能。但是，由于整个系统的监测、判断功能不仅全部要控制器完成，而且还要一刻不停地处理成百上千个探测器发回的信息，因此出现系统程序复杂、量大、探测器巡检周期长，势必造成探测点大部分时间失去监控、系统可靠性降低和使用维护不便等缺点。,（三）智能同时分布在探测器和控制器之间,这种系统称为分布智能系统。它实际上是主机智能和探测器智能两者相结合，因此也称为全智能系统。在这种系统中，探测器具有一定的智能，它对火灾特征信号直接进行分析和智能处理，作出恰当的智能判决，然后将这些判决信息传递给控制器。控制器再作进一步的智能处理，完成更复杂的判决并显示判决结果。,分布智能系统是在保留智能模拟量探测系统的优势的基础上形成的，探测器和控制器是通过总线进行双向信息交流的，控制器不但收集探测器传来的火灾特征信号分析判决信息，还对探测器的运行状态进行监视和控制。由于探测器有一定的智能处理能力，因此控制器的信息处理负担大为减轻，可以从容不迫地实现多种管理功能，从根本上提高系统的稳定性和可靠性。而且，在传输速率不变的情况下，总线可以传输更多的信息，使整个系统的响应速度和运行能力大大提高。由于这种分布式智能报警系统集中了上述两种系统中智能的优点，它将成为火灾报警技术发展的主导方向。,五、传统型火灾报警系统 1、区域报警系统 区域报警系统比较简单，操作方便，易于维护，使用面很广。它既可单独用于面积比较小的建筑，也可作为集中报警系统和控制中心系统中的基本组成设备。系统多为环状结构(见图右侧所示)，也可为枝状结构(如图左侧所示)，但是须加楼层报警确认灯。,区域报警系统的设置应满足以下几点： (1) 一个报警区域宜设置一台区域火灾报警控制器。 (2) 系统能设置一些功能简单的消防联动控制设备。 (3) 区域报警控制器应设置在有人值班的房间。 (4) 当该系统用于警戒多个楼层时，应在每层楼的楼梯口和消防电梯前等明显部位设置识别报警楼层的灯光显示装置。 (5) 区域火灾报警控制器安装在墙壁上时，其底边距地面高度宜为1.31.5 m，其靠近门轴的侧面距墙不应小于0.5 m，正面操作距离不应小于1.2 m。,2、集中报警系统 集中报警系统由集中报警控制器、区域报警控制器、火灾探测器、手动报警按钮及联动控制设备、电源等组成。随着计算机在火灾报警系统中的应用，带有地址码的火灾探测器、手动报警按钮、监视模块、控制模块，都可通过总线技术将信息传输给报警控制器并实现联动控制。图为使用总线技术并带有联动控制功能的集中报警控制系统。,集中报警控制系统的设置应符合以下要求： (1) 系统应设有一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器(或区域显示器)。 (2) 系统中应设置消防联动控制设备。 (3) 集中报警控制器应能显示火灾报警的具体部位，并能实现联动控制。 (4) 集中报警控制器应设置在有人值班的消防控制室或专用房间内。,3、控制中心报警系统 控制中心报警系统的设计，应符合下列要求： (1) 系统中至少应设置一台集中火灾报警控制器、一台专用消防联动控制设备和两台及两台以上区域火灾报警控制器；或者至少设置一台火灾报警控制器、一台消防联动控制设备和两台及两台以上区域显示器。 (2) 系统应能集中显示火灾报警部位信号和联动控制状态信号。,(3) 系统中设置的集中火灾报警控制器或火灾报警控制器和消防联动控制设备在消防控制室内的布置，应符合本规范规定。 控制中心报警系统多用在大型建筑群、大型综合楼、大型宾馆、饭店及办公室等处，控制中心设置集中报警控制器、图形显示设备、电源装置和联动控制器，与控制中心相连的受控设备有区域报警控制器、火灾探测器和手动报警按钮等。图所示为系统示意图。,第四节 消防设施的联动控制,一、消防设施的联动控制的要求和功能,（一）一般规定,（1）消防联动控制对象有灭火设施（消防泵等）、防排烟设施、防火卷帘、防火门、水幕、电梯、非消防电源的断电控制。,（2）消防联动控制应根据工程规模、管理体制、功能要求合理确定控制方式。控制方式一般为两种，即集中控制和分散与集中相结合方式。无论采用何种控制方式，应将被控对象执行机构的动作信号（反馈信号）送至消防控制室。,（3）容易造成混乱带来严重后果的被控对象（如电梯、非消防电源及警报等），应由消防控制室集中管理。,（二）消防联动控制的功能,（1）消防控制设备对室内消火栓系统应有的控制显示功能：,控制消防水泵的启、停；,显示启泵按钮的启动的位置；,显示消防水泵的工作、故障状态。,（2）消防控制设备对自动喷水灭火系统应有的控制显示功能：,控制系统的启、停；,显示报警阀、闸阀及水流指示器的工作状态；,显示喷淋水泵的工作、故障状态。,（3）消防控制设备对有管网的二氧化碳等灭火系统应有的控制显示功能：,控制系统的紧急启动和切断；,由火灾探测器联动的控制设备应具有30s可调的延时；,显示系统的手动、自动工作状态；,在报警、喷射各阶段，控制室应具有相应的声光报警信号，并能手动切除声响信号；,在延时阶段，应能自动关闭防火门、窗，停止通风及空调系统。,（4）火灾报警后，消防控制设备对联动控制对象应有下列功能：,停止有关部位的风机，关闭防火阀，并接收其反馈信号；,启动有关部位的防烟、排烟风机、正压送风机和排烟阀，并接收其反馈信号。,接通火灾事故照明灯和疏散指示灯；,切断有关部位的非消防电源。,（5）火灾确认后，消防控制设备对联动控制对象应有下列功能：,关闭有关部位的防火门、防火卷帘，并接收其反馈信号；,发出控制信号，强制电梯全部停于首层，并接收其反馈信号；,地下室发生火灾，宜先接通地下各层及首层。,（6）火灾确认后，消防控制设备应按顺序接通火灾报警装置。接通顺序为：,二层及二层以上楼层着火时，宜先接通着火层及其相邻的上、下层；,首层发生火灾，宜先接通本层、二层及地下各层；,二、消防设备的供电控制,建筑物中火灾自动报警与消防设备联动控制系统的工作特点是连续的、不间断。为保证消防系统供电电源的可靠性，应设有主供电电源和直流备用供电电源。消防自动监控系统的主供电电源应采用消防专用电源，其负荷等级应按照建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范划分，并按照电力系统设计规范规定的不同负荷级别要求供电。,（一）消防设备供电,消防设备供电系统应能充分保证设备的工作性能，在火灾发生时应能发挥消防设备的功能，将损失减少到最低限度。对于电力负荷集中的高层建筑或一、二级电力负荷（消防负荷），通常是采用单电源或双电源的双回路供电方式，用两个10kV电源进线和两台变压器构成消防主供电电源。在此前提下，为提高供电可靠性，消防设备从主电源受电的接线方案有如下两种形式：,第二类建筑物消防设备（二级消防负荷）的供电系统如图示。左图表示由外部引来的一路低压电源，与本部门电源（自备柴油发电机组）互为备用，供给消防设备电源；右图表示双回路供电，满足二级负荷要求。,第一类建筑物消防设备（一级消防负荷）的供电系统，采用如图所示的方式。其中左图采用不同电网构成双电源，两台变压器互为暗备用，单母线分段提供消防设备用电源；右图采用同一电网双回路供电，两台变压器暗备用，单母线分段，设置柴油发电机组作为应急电源向消防设备供电，与主供电电源互为备用，满足一级负荷要求。,（二）备用电源自动投入,消防规范要求一类、二类高层建筑分别采用双电源、双回路供电，且变电所需采用分段母线供电，以保证供电的可靠性。备用电源的自动投入装置（BZT）可使两路供电互为备用，也可用于主供电电源与应急电源（如柴油发电机组）的连接和应急电源自动投入。,典型的低压备用（或应急）电源自动投入装置接线如图所示。其中1C、2C、3C是交流接触器，ZK是短路保护用自动空气开关，平时处于闭合状态；1KK、2KK、3KK是手动开关。正常时，两台变压器分别运行，1KK和2KK线闭合，3KK后闭合，接触器1C、2C接通，3C断开，若段母线失去电压（或1#回路掉电），1C失电断开，接触器3C闭合，使段母线通过段母线接受2#回路电源供电，完成自动切换任务。,必须说明，两路电源在消防泵、消防电梯等消防设备端实现切换（末端切换）常采用备用电源自动投入装置。,三、消防泵、喷洒泵的控制,(一)消防栓水泵联动控制,室内消防栓系统水泵起动方式的选择与建筑的规模和给水系统有关，以确保安全，电路设计简单合理为原则。消防泵联动控制原理框图如图所示。,接收到火灾报警信号后，集中报警控制器联动控制消防泵起动，也可手动控制其起动。同时，水位信号反馈回控制器，作为下一步控制操作的依据之一。,(二)喷洒泵联动控制,喷洒泵联动控制原理框图如图所示。出现火警后，火灾现场的喷淋头由于温度升高至600C以上，使喷淋头内充满热敏液体的玻璃球受热膨胀而破碎，密封垫随之脱落，喷出具有一定压力的水花进行灭火。喷水后有水流流动且水压下降，这些变化分别可经过水流报警器和水压开关转换成电信号，送到集中报警控制器或直接送到喷洒泵控制箱，起动喷洒泵工作，保持喷洒灭火系统具有足够高的水压。,四、排烟联动控制,防排烟系统电气控制的设计，是在选定自然排烟、机械排烟、自然与机械排烟并用或机械加压送风方式以后进行，排烟控制有直接控制方式和模块控制方式，图中给出了两种控制方式的原理框图。上图为直接控制方式，集中报警控制器收到火警信号后，直接产生控制信号控制排烟阀门开启，排烟风机起动，空调、送风机、防火门等关闭。同时接收各设备的反馈信号，监测各设备是否工作正常。,下图为模块控制方式，集中报警控制器收到火警信号后，发出控制排烟阀、排烟风机、空调、送风机、防火门等设备动作的一系列指令。在此，输出的控制指令是经总线传输到各控制模块，然后再由各控制模块驱动对应的设备动作。同时，各设备的状态反馈信号也是通过总线传送到集中报警控制器的。,图所示为机械排烟控制框图。机械加压送风控制的原理及过程与机械排烟控制相似，只是受控对象变成了正压送风机和正压送风阀门。,五、防火卷帘及防火门的联动控制,防火卷帘通常设置于建筑物中防火分区通道口外，可形成门帘式防火隔离。火灾发生时，防火卷帘根据火灾报警控制器发出的指令或手动控制，使其先下降一部分，经一定延时后，卷帘降至地面，从而达到人员紧急疏散、火灾区隔火、隔烟，控制烟雾及燃烧过程可能产生的有毒气体扩散并控制火势的蔓延。图为防火卷帘联动控制原理框图。,电动防火门的作用与防火卷帘相同，联动控制的原理也类同。防火门的工作方式有平时不通电，火灾时通电关闭方式，以及平时通电，火灾时断电关闭两种方式。,气体灭火系统用于建筑物内需要防水又比较重要的对象。如配电间、通信机房等。通常，气体管网灭火系统通过火灾报警探测器对灭火控制装置进行联动控制，实现自动灭火。图为气体灭火系统联动控制原理框图。,需要说明的是，以往使用的卤代烷是破坏大气臭氧层的化学物质，世界环保组织规定各国必须在2010年以前淘汰这类灭火剂。现已寻找到卤代烷的替代品，并积极发展更有效的替代卤代烷的灭火系统。,六、电梯的控制,消防控制室在火灾确认后，应能控制电梯全部首层，并接受其反馈信号。,电梯是高层建筑纵向交通的工具，消防电梯是火灾时供消防人员扑救火灾和营救人员用的。火灾时，一般电源没有特殊情况不能作疏散用，因为这时电源没有把握。因此，火灾时对电梯的控制一定要安全可靠。对电梯的控制有两种方式：一种是将所有电梯控制显示的副盘设在控制室，消防值班人员随时可直接控制；另一种作法是消防控制室自行设计电梯控制装置，火灾时，消防值班人员通过控制装置，向电梯机房发出火灾信号和强制电梯全部停于首层的指令。,在一些大型公共建筑里，利用消防电梯前的烟探测器直接联动控制电梯，这也是一种控制方式，但必须注意烟探测器误报的危险性。,复习与思考,1、智能楼宇消防系统由哪几部分组成？它是如何工作的？ 2、通常火灾探测器有哪几种？各有哪些主要参数？ 3、火灾报警控制器有何作用？常用的有哪几种类型？ 4、试述总线制火灾报警控制器的工作原理。 5、试述微机火灾报警控制器的工作原理。 6、试述消防联动控制的必要性和工作原理。,