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消防系统,俄罗斯莫斯科电视塔大火,2000,年,8,月,27,日，俄罗斯国内最大的电视塔,位于莫斯科的奥斯坦基诺电视塔发生火灾，这起火灾所造成的国际影响和间接损失是无法估量的。这起火灾是从距地面,460,米,(,该电视塔高,540,米，仅次于,553,米高的加拿大多伦多,CN,塔,),高的寻呼台首先燃起，火灾造成,6,人死亡、,6,人受伤，而死者中有,5,名是消防员，其中包括莫斯科市东北区消防局副局长阿尔秋科夫。这场火灾是由于电视塔内部电缆过载发热短路所致，起火后,3,个小时才关闭电源则导致火势的蔓延。火灾后，覆盖全俄范围的俄国家电视台、电视二台、独立电视台等都被迫停播。俄罗斯内务部通讯系统、莫斯科急救中心的通讯系统也被迫中断，寻呼台通讯设备被毁。,2008,年,9,月,21,日凌晨零点,46,分，位于广东省深圳市龙岗区龙岗街道深惠路立交桥旁的舞王俱乐部发生火灾事故。目前，火灾已被扑灭，已发现,43,人死亡、,88,人受伤,(5,人重伤,),。初步分析，事故原因为在歌舞厅中演出时燃放焰火引发火灾。,新华网哈尔滨,2008,年,10,月,9,日电,9,日,16,时许，哈尔滨市道里区经纬街附近的经纬,360,大厦（双子座，一至四层连体）发生大火。现场火势很大，浓烟滚滚。不时有高空坠物，有人在四层楼平台上等待援救。还听到爆破的声音。现场至少有,7,辆救火车，还有救护车。据了解，这座大厦是新建的公寓楼，该楼外部工程都已完工，内部正在装修。着火时，楼内人基本上都是施工人员。消防部门查明，因工人违章电焊引燃天棚上的装修材料，导致火灾。,第,7,章 火灾自动报警和消防控制系统,7.1,主要设备,7.2,火灾自动报警系统,7.3,消防联动控制系统,7.4,消防广播系统,7.3,火灾自动报警系统工程设计,7.5,消防专用电话系统,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。,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,CO,2,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0.01,10,m,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：,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。,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。,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,温度,烟浓度,时间,b,a,火焰燃烧,引燃,汽化,预热,全燃阶段,熄灭,火焰扩散,火焰阶段,阴燃,初起,潜伏,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。,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。,7.1.1,火灾探测器,火灾探测器将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号，并向火灾报警控制器发送报警信号。,火灾探测器的分类,1,、探测区域分类法,（,1,）线型：探测某一连续线路周围的火灾参数。软、硬。,（,2,）点型：探测某一点周围的火灾参数。,2,、探测火灾参数分类法,（,1,）感温：响应异常温度、温升速率和温差的火灾探测器。,定温火灾探测器,：温度达到或超过预定值时响应。,差温型,：升温速率超过预定值时响应。,差温,&,定温型,：兼有以上两种功能的火灾探测器。,（,2,）感烟：响应燃烧或热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器。能探测物质燃烧初期所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度，所以又称“早期探测器”。,分为：,离子感烟探测器,光电感应探测器,（,3,）感光：又称“火焰探测器”，响应火焰辐射出的红外、紫外、可见光的探测器。,主要有,红外火焰型和紫外火焰型,。,（,4,）气体火灾探测器：响应燃烧或热解产生的气体的火灾探测器。在易燃易爆场合中主要探测气体的浓度，一般调整在爆炸下限浓度的,1/5,1/6,时报警。,（,5,）复合式火灾探测器：响应两种以上 火灾参数的探测器。主要有感温感烟、感光感烟和感光感温型。,（,5,）复合式火灾探测器：响应两种以上 火灾参数的探测器。主要有感温感烟、感光感烟和感光感温型。,（,6,）管道抽吸式感烟探测器：主要用在船舶上。,（,7,）其他火灾探测器：漏电流感应型（探测漏电流大小）、静电感应型（探测静电电位高低）、微差压型、超声波型、激光感烟型探测器。,3,、使用环境分类法,（,1,）陆用型：用于内陆、无腐蚀性气体的环境，使用温度范围为,10,50,，,相对湿度在,85,以下。,（,2,）船用型：舰船、高温高湿场所。在,50,以上和,90,100,的高湿环境中。,（,3,）耐寒型：,40,以下高寒环境。,（,4,）耐酸型,（,5,）耐碱型,（,6,）防爆型,4,、输出信号类型或信号处理方式分类法,（,1,）,开关量火灾探测器,：内部电路设计上，设定一个报警阈值，当火情达到一定值时，内部电路翻转，进入报警状态。阈值一旦设定，不能调节。,（,2,）,模拟量探测器,：内部电路将环境情况通过通信方式传送给火灾报警控制器，通过控制器上设置阈值来决定是否报警。相对灵活。,（,3,）,智能火灾探测器,：内置微处理器,MCU,。通过内置的火灾模型分析程序对现场的环境进行分析。,（,4,）,编码火灾探测器,：报警控制器需要在两根回路总线上连接多个探测器，便需要对每个探测器设置一个地址，便于控制器识别。,7.1.1.2,火灾探测器型号代码编制,在,GA/T227,1999,行业标准,火灾探测器产品型号编制方法中有明确的统一规定。,1,、,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,Am,241,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。,7.1.1.3,火灾探测器原理,E,Am,241,射线,主感知,区 域,电离区域,P,1,P,2,单极性电离室结构,双极性,单极性,离子电流,I,h,外加电压,U,饱和电流,Is,A,B,A,B,I,h,I,h,电离室结构和电特性示意图,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，烟雾浓度大小可以用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。,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。,E,Am,241,射线,主感知,区 域,电离区域,P,1,P,2,单极性电离室结构,双极性,单极性,离子电流,I,h,外加电压,U,饱和电流,Is,A,B,A,B,I,h,I,h,电离室结构和电特性示意图,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,补偿电离室,检测电离室,开关电路,V,1,V,2,回路电压,V,0,24V DC,电路原理,电离电流,I,无烟时曲线,进烟后曲线,补偿电离室,检测电离室,V,I,1,I,1,V,1,电压,0,V,0,工作特性曲线,V,1,V,2,V,2,双源式感烟探测器的电路原理和工作特性,M,R,(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,P,l,、,P,2,和,P,m,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,P,m,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。,比较放,大电路,传输,电路,P,1,P,2,P,m,单源式离子感烟探测器原理示意图,2,、,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,输出控制,放大电路,开关元件,光学透镜,暗箱,光敏二极管,发光二极管,电源,.,.,.,.,.,.,.,.,.,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。,脉 冲,电 源,激 光,发生器,激光发生器,光 电,接受器,脉冲放大,及 报 警,激光接受器,(二)散射型感烟探测原理,烟室,发光元件,受光元件,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,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。,3,、,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,+,-,接点,双金属片,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。,h,+,-,绝缘物,高膨胀金属,低膨胀金属,接点,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。,+,-,感热外罩,膜片,接点,泄露孔,空气室,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。,4,、感光式探测器,（二）紫外式感光探测器,（一）红外式感光探测器,5,、可燃气体探测器,（一）半导体型可燃气体探测器,（二）催化型可燃气体探测器,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12,m,感烟探测器不适用，房间高度超过,8,m,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5,m,s,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。,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。,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。,温度,烟浓度,时间,b,a,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，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。,离子感烟式探测器,
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