簡論消防自動報警系統常用探測器、報警器在使用中的問題

文｜國家圖書館中央控制室 于洪波

1 前言

在消防自動報警系統中，各種類型的探測器是必不可少的設備。實際上，它們可以說是自動監控系統的眼睛。隨著探測器技術的不斷完善和提高，各種自動報警和自動監控系統的功能也不斷增強。如今在各種自動控制系統中，通過探測器技術和計算機技術的有機結合實現各種功能是通常使用的手段，此間探測器解決的是在物理場中感知程度的有效性問題，計算機解決的是數據尋址、傳輸、處理的及時性問題。可見在兩者相互結合的系統中，探測器技術是基礎，是實現功能的必要條件。

而報警器則是這類自動控制系統中的另外一種形式的報警裝置，一般以人工啟動的形式介入，同樣具有尋址和聯動的功能。

筆者在多年使用和維修國家圖書館（以下簡稱國圖）消防報警系統的過程中，先后使用了多種類型的探測器和報警器，發現不少的問題，總結和歸納了一些體會，現撰寫成文，與業內同仁分享。

2 輸出開關量的消防報警探測器

輸出開關量的消防報警探測器是20世紀70年代廣泛使用的，技術比較成熟的探測器。其普遍的工作形式是主控機實施供電、巡檢、尋址；當探測對象特性值超過探測器內電路設定的閥值時，探測器就向系統發出警報，主控機巡檢到報警信號后根據地段情況實施設定好的消防聯動程序。由于具有簡單、廉價的優點，這種探測器目前仍有使用。

2.1 探測器

（1）離子型的煙感探測器

國圖原有的CS100防火系統（瑞士CERBERUS公司生產的專用設備）中的主要探測設備，尋址式的開關量探測器F910，就是此類設備。因其物理特性決定，F910有使用期間需定期清洗的問題，且報廢時需要嚴格管制，否則將造成環境污染。其結構可分成兩部分，上端為探測部分，下端為尋址模塊和報警顯示部分。這種離子型煙感探測器的報警效果，與人工設置的靈敏度和探測器檢測電離室的潔凈程度有關。國圖制定了使用這種設備的一般規定：在清洗一次的使用周期內，分成2～3次調整設置——對一般環境下的設備分成兩次調整，前兩年設為中檔運行，第三年設為高檔運行；對特殊環境下的設備分成三次調整，第一年設為低檔運行，第二年中檔，第三年高檔。實踐證明，這樣的使用規定基本上保證了設備達到我們的實際使用要求。但是，這種探測器在大風天氣下的誤報率是比較高的。

（2）光電型的煙感探測器

國圖CS100火災自動報警系統中使用的尋址式的開關量探測器R910屬于這一類型。其上端為光電型煙感探測器部分，下端的尋址模塊與F910相同；能夠在探測范圍內出現電弧光或者煙霧時，及時感知并發出報警信息，適合于監視配電室、電焊環境的應用。國圖在配電間內安裝了30多個這樣的探測器。

（3）溫感型的探測器

國圖使用的D900（60度）探測器即是一種差定溫式的尋址探測器，其尋址摸式、報警模式、結構情況與前述兩種探測器完全相同。這種探測器在國圖的廚房、卷簾門處等場合使用最多，在氣體滅火區域內則沒有安裝和使用，其主要原因是設備安裝時間是1985年，還沒有相關的消防管理規定。與離子型的煙感探測器相比，這種差定溫式尋址探測器的誤報率比較低，但是報警的提前程度不如前者。1994年2月25日早上6時24分左右，國圖職工食堂的廚房油鍋過熱，D900在起火的瞬間及時發出警報，使得值班人員及時趕赴現場，使用滅火器撲滅了火焰。

2.2 探測器安裝、使用中的問題

以上各類輸出開關量的消防探測器，其底座全部是一樣的，應配一個防水的塑料軟墊。如果在安裝探測器的過程中沒有安裝此軟墊，就會造成一旦探測器安裝處出現漏水、潮濕的情況，整條回路將出現不能正常運行的問題。針對這一問題，國圖做了一個測試：在漏水的地點加裝了防水的塑料軟墊，線路穿過軟墊再與底座連接，此后12個小時之內沒有發生線路過水的問題，整條回路工作正常。據此國圖規定，只要發現探測器安裝處出現漏水的情況，就應立即在該處安裝防水的塑料軟墊。在長時間的努力之下，系統的穩定性不斷提高。

2.3 報警器

典型的輸出開關量的消防報警器如人工報警器AT50MI和人工放氣按鈕AT50。其中AT50MI是一種尋址式的開關量報警器，用于人工發現火情時準確地報警，其報警信號屬于最高級別的報警信號。其裝置結構分成兩部分，上端為玻璃、按鈕部分，下端為尋址模塊、報警顯示部分。這類人工報警裝置安裝在人體能夠觸及到的低位，當按鈕發生進出1mm的位移時，即觸發系統報警和相應的聯動。其上下兩個部分是靠4個角工程塑料的倒插鎖扣連接的，有時會出現崩開的問題，造成系統誤報。這種情況在國圖多年的使用中出現過十多次，解決的方法是每年全面檢查一次，發現有問題的就及時更換。人工放氣按鈕AT50是一種集中尋址式的開關量的報警器，其結構，乃至存在的問題和解決的辦法都與AT50MI相同。

3 智慧型消防報警探測器

智慧型消防報警探測器可借助微處理器技術和數值計算法等對測量值、火災過程模擬數值和火警資料進行綜合評估，極大提高鑒別火災真偽的能力。簡單地說，智慧型消防報警探測器是一種雙閾值探測器，如果探測對象特性值在兩個閾值之間，此種探測器可借助智能芯片進行判讀，因而具有可靠性高、穩定性強的特性。智慧型煙感探測器SIGA-PS和智慧型溫感探測器SIGA-HRSI是此類型探測器的代表產品。這類探測器在安裝到位后會進行一段時間的學習、記憶、環境特性信息存儲。如果一段時間內，在每天的某個固定的時間都出現煙霧顆粒，而其特性值又沒有超過雙閾值，探測器進行判讀后就不會報警；但是一旦特性值超過第二閾值，探測器就會在經過判讀后立即報出，保障火災警報的及時、準確。在國圖幾年的使用中，這類探測器在一般情況下沒有出現過誤報和漏報。由于這類探測器具有環境記憶和判讀能力，因此只要出現探測器報警，幾乎就可以肯定是有異常情況出現；這種穩定準確地報出火警情況的能力，使得整個系統的警報誤傳率大幅降低。

此類探測器普遍內置微處理器，這可以保證它們能夠自行分析并確定火警的發生——即使中央處理器發生故障，只要控制機負責通信的工作單元和外線路正常，探測器及系統就仍能報出火警——數據傳輸和報警的可靠性較以往大幅提高。

此外，此類探測器還通過內設存儲器記錄自身運行的檔案，使用動態濾波器進行信號分析，自動實施靈敏度檢測、調整和對環境條件變化的模擬補償，實現了對所處環境變化的自適應。因此，采用此類探測器構建的系統，各個報警點具有分布智能的特點，具有環境記憶的功能，報警準確率高。此外，如果全部采用光電式智能探測器，還可使系統不存在成批定期清洗和環境污染的問題——這類探測器能夠自行診斷出本身受污染的情況，向系統主控制機報出。以SIGAPS為例：當探測器向系統報出該點需要“保養”的提示信息時，意味著該點位處的探測器受污染的程度已經達到了80%；當系統報出該點探測器“骯臟”的提示時，此點位探測器的受污染程度就已經達到了100%。此種提示的出現會是在使用中經常遇到的情況，必須予以重視，及時進行清潔后才能繼續使用，不能不予理會、繼續任其運行。

這種探測器還具有自我“屏蔽”功能。此功能確保了當報警回路中使用的某個探測器發生故障時，故障的探測器能夠被屏蔽，不影響回路中其他探測器的正常工作，同時報出故障點的地址；對于提高整個系統的穩定性十分有利。

人工報警器SIGI-271是新式消防報警系統中廣泛使用的一種報警器。由于其結構比較厚，如果安裝在書庫內的窄走廊中容易引發碰撞損害；所以在安裝時將其嵌入到墻里一段比較適合。另外，這種報警器有一個彈片，在打開上蓋面時容易丟失，從而造成在使用報警鑰匙檢測報警器報警后，及時復位的功能不能自動完成。這是在使用中需要注意的。

4 單光源和雙光源的智慧型消防報警探測器

單光源和雙光源智慧型消防報警探測器在線工作的尋址和通信方式基本相同，但是在對火災的探測和判讀方面有本質的區別（如圖1所示）。

（1）單光源探測器（即傳統的光電感煙探測器）受其物理原理的限制，無法區別煙霧和偽煙霧的顆粒，或者對深色煙霧的探測較為困難（如圖1所示）——其他特性相同的白色煙霧和深色煙霧對光的散射強度是不一樣的（深色煙霧對光的吸收率較高），這種差異對光電接收器接收量構成了直接的影響，進而表現為煙霧的顏色影響了探測器智能芯片的判讀結果。

（2）雙光源探測器則從兩個角度記錄進入測量室的粒子的散射特性，然后將其同多種典型的粒子散射特性進行比較，分析、判斷出結果。

例如：前向散射值已經超過報警閾值，但后向散射值幾乎為零時，探測器根據邏輯運算結果判斷為水蒸氣類型的偽警報，并予以剔除。

又如：前向散射值、后向散射值和感溫值都未達到報警閾值（正常情況下后向散射值應超過閾值）時，探測器根據邏輯運算結果判斷為黑色煙霧，立即發出警報，比普通的探測器更加靈敏。

再如：前向散射值超過警戒閾值，后向散射值低于報警閾值時，探測器根據邏輯運算結果判斷為白色煙霧，也可比普通的探測器更早報警。

采用這樣的判讀、報警方式，能夠實現在恒定靈敏度下對不同火災煙霧的完整有效的探測。

圖1 單光源、雙光源探測器原理示意圖

5 各種火災探測器使用中共通的問題

各種火災探測器使用中共通的問題主要有漏報和誤報兩種，前者的出現意味著探測器沒有發揮作用，后者將造成運行值班人員對防火問題的麻痹。探測器類型選擇不當是漏報的主要原因之一。此外，建筑物頂棚的形式多種多樣，有臺階式、尖頂式等，如果安裝方式與所處頂棚的特點不相適，探測器就無法感受到煙氣。一般來說探測器應該安裝在位置較高的空間，但有時過于靠近頂棚也不適合。例如，在夏季環境溫度較高時，可能出現室內頂棚下的空氣溫度較高，導致煙氣無法達到頂棚的現象，即通常所稱的煙氣的熱降；如果探測器距離頂棚太近，就會受其影響而漏報。因此，煙感探測器應該與熱頂棚保持一段距離。圖2給出了一些頂棚形式對應的探測器安裝參考值。

6 結束語

以上是筆者在長期工作中遇到的問題、解決的辦法和總結出來的經驗——概括地說，就是要完全了解和正確使用各種探測器和報警器，協調漏報警和誤報警之間的關系是探測器使用中的關鍵工作。一般來說，對于開關量探測器而言，在同樣的條件下，誤報率高的探測器漏報率低，漏報率高的探測器則誤報警率低；在正確安裝、使用的條件下，智慧型消防報警探測器誤報率很低，漏報率幾乎為零。

圖2 三種頂棚形式對應的探測器安裝參考圖