高大空間場所火災自動報警方式分析比較

張 磊 賈宇向

（1.機械工業第六設計研究院有限公司，河南 鄭州 450007；2.河南廣播電視大學，河南 鄭州 450008）

0 前言

隨著我國經濟建設的快速發展，尤其是當前物流行業的迅猛擴張，各地的物流園如雨后春筍一般蓬勃建設起來。這些標準化倉庫、高架倉庫大多用于存放各類商品、貨物，火災危險等級較高，通常都是丙類倉庫，火災危險性大。所以這些存放貨物價值不菲的高大空間倉庫的消防問題越來越受到人們的重視和關注。火災自動報警系統能夠在火災初期，通過火災探測器，顯示出火災發生的部位、時間等，使人們能夠及時發現火災，并及時采取有效措施，撲滅初期火災，最大限度的減少因火災造成的生命和財產的損失，是人們同火災做斗爭的有力工具。一般民用或公共建筑中通常采用點型紅外感煙或感溫探測器。但根據國標GB50116-98《火災自動報警系統設計規范》的規定，對于被保護的空間高度大于12米小于20米時，不能采用點型感煙火災探測器進行監測和報警。因此高架倉庫、會議展廳等高大空間的建筑只能選擇其他的報警方式，目前適用于高大空間的火災自動報警系統有以下三種：空氣采樣火災報警系統，紅外光束感煙探測系統，圖像型火災報警系統。

1 空氣采樣火災報警系統

空氣采樣火災報警系統又稱極早期吸氣式空氣采樣火災報警系統，主要由一臺安裝在墻壁上的探測主機，及與主機相連的PVC管網組成，這些PVC管網可以根據建筑的大小和房間分割布置，可以水平布置在屋頂下，也可以垂直布置在墻壁上，在配接的PVC管道上每隔一段距離設置一定數量的小孔，這些小孔就是報警探測的采樣點。系統工作時，由主機內的空氣泵通過這些采樣點將保護區域內的空氣傳遞到探測主機上，通過探測主機上的激光分辨系統判斷是否有火情，采樣管的末端設置管帽封閉。一套空氣采樣火災報警系統通常可以警戒約2000平方米的區域。該系統探測原理是激光探測原理，通過探測主機主動抽氣，可以從各個采樣點（管道上的小孔）收集保護區域的空氣，通過檢測這些空氣來判斷是否有火情。由于采用了激光探測技術，主機可以檢測各種介質燃燒的煙霧，檢測范圍寬，可檢測粒子直徑范圍0.001～20um。檢測的靈敏度可達到0.005～20%obs/m（折光率/米）連續可調，能極早期預報警。通過激光探測器，智能接收器，和三維圖像分析，可以設定四級報警閥值，有效避免誤報警。能夠通過開放協議與其他報警系統聯網，作為其他探測系統的一部分工作。該系統維護時僅需對主機進行維護，并通過主機反吹氣，將PVC管網中污物吹出即可。適用于通訊機房、微機室、潔凈室、大面積高大空間，例如大型物流倉庫，卷煙廠煙葉庫等。該系統的優點：是靈敏度高，報警時間早，安裝靈活，具有開放的組網功能，而且不受探測區域的污穢環境影響，可以在腐蝕性氣體環境長期工作，維護方便。缺點是：不能明確火災發生的具體位置。

2 紅外光束感煙探測系統

紅外光束感煙探測系統主要由安裝在建筑物頂部的一對紅外發射和接受裝置組成。該系統探測原理是檢測紅外光對煙霧的衰減程度，可以檢測可見的天然物質燃燒產生的煙霧顆粒。檢測靈敏度一般在5～9obs/m（折光率/米）。利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴散性可以探測紅外線周圍固定范圍之內的火災，線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經調準的紅外發光器和收光器配對組成的；其工作原理是利用煙減少紅外發光器發射到紅外收光器的光束光量米判定火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法，常見的線型紅外光束感煙火災探測器有對射型和反射型兩種。

對射型光束感煙探測器由發射器和接收器兩部分組成，發射器與接收器都需要供電，接收器直接接收發射器發出的紅外光，當有煙霧出現時接收器接收到的紅外光會減弱，通過“煙減光法”的方式進行探測。

反射型光束感煙探測器是由收發光器和反光板組成的一線型光束感煙探測器，收發光器發光源部分發出的紅外光束撞到反光板上后，便返回到收發光器的收光部分，二者之間無信號傳輸線路。其優點是該型式的線型光束感煙探測器同樣直接由該探測區域上的通用電源供電，不需要外部電源。另外，這種型式的線型光束感煙探測器具有的自動復位光束的特點。

一套紅外光束感煙探測裝置通常可以警戒長度100米～200米，寬度不超過14米的區域，約1400～2800平方米。該系統安裝和維護時均需要對紅外發射和接收器進線檢測調校，中間不得有遮擋物，安裝位置要避免陽光直接照射。適用于高大的空間的廠房、倉庫等。該系統的優點是：系統價格便宜，保護面積大，1400～2800平方米的范圍，相當于普通點式感煙探測器的20倍以上。缺點是：（1）靈敏度低，不具備在火災陰燃不可見煙或極早期發現火情的能力。紅外對射探測系統的報警靈敏度一般為2-5%減光率，與點式感煙3-5%減光率靈敏度相比差不多，加劇了因為大空間安裝高度高造成的反應慢，發現火情更晚。這對保護高價值倉儲、會議展廳來說無疑是非常致命的缺點。因此從某種意義上說，紅外對射探測系統是犧牲探測靈敏度換來大空間高安裝高度應用。（2）報警時間較空氣采樣報警系統晚，煙霧到達路程長、過程中易稀釋飄散等造成報警時間晚，探測容易受到各種因素的影響。安裝靠近屋頂時還會因為屋頂太陽照射后的熱空氣屏障效應，詳見GB50116-98的8.1.11條文說明，因此很難把握合適安裝高度。該熱空氣屏障在煙和氣流通向探測器的道路上形成障礙，特別是帶有金屬屋頂的倉庫，使煙在熱屏障下邊開始分層，可能造成的探測盲區。（3）該系統維護不方便，需要定期校準發射和接受器。

3 圖像型火災報警系統

圖像型火災報警系統主要由攝像機、圖像火災探測器及監控中心組成，其中圖像火災探測器主要由圖像采集、圖像預處理、圖像分割、特征提取等部分組成，通過數字圖像處理技術將攝像機拍攝到的火焰等信息自動的采集確認并反饋到監控中心。圖像報警系統警戒區域的大小主要取決于攝像機的安裝位置及攝像機的清晰度等因素。由于該系統探測的原理是將攝像機拍攝的圖像經過數字處理技術進行火災圖像檢測，所以探測到攝像機只能檢測到拍攝范圍內的可見火災，對于早期火情和陰燃的火情不能準確檢測。該報警系統可以接入安防視頻監控系統，報警與視頻監控聯動。適用于裝設有視頻監控的各類場所，特別是高大空間，室外場所等。該系統的優點是：可以通過視頻準確的判斷火災的位置，報警直觀，誤報率較低。可以安裝設置在室外，用于室外堆場，罐區，露天設備的火災報警。缺點是：報警靈敏度低，發現火災較晚（必須有明煙或明火），易受遮擋，容易產生探測死角，有漏報的危險，室外設置時容易受強光，雨雪等天氣因素影響。

4 工程應用分析

因為火災自動報警系統是十分重要的電氣系統，系統的優劣直接關系著發生火情時人員生命安全和現場財產損失程度，早一點報警就能為人員疏散爭取多一點時間，就能為消防員滅火提供準確的指示和幫助。所以火災自動報警系統必須嚴格按照國家規范設計安裝，并通過消防部門驗收認可才能投入使用。要求報警系統滿足可靠性高，靈敏性高等要求。當前高大空間的倉庫、工廠、賓館大廳、展廳等場所應用最多的是紅外光束感煙探測系統和空氣采樣火災報警系統。紅外光束感煙系統從上世紀90年代開始應用，目前技術成熟應用時間長和范圍廣，是三者當中應用最廣泛的。空氣采樣火災報警系統是近年來才在國內市場上應用的，技術先進可靠，主要被應用在一些要求較高，紅外光束感煙系統不能勝任的場所（例如污穢、腐蝕環境）。圖像型火災報警系統由于報警靈敏性較低，且容易產生探測死角等缺點，所以單獨應用很少。但可以與視頻監控系統連接，作為后備的火災報警系統，或用于室外石化罐區，危險性堆場等的火災警戒，其優勢還是很明顯的。在選擇火災報警探測器時除了考慮以上因素外，還要考慮不同系統的造價差異，通常空氣采樣火災報警系統的設備價格較高，配套管道價格較低，維護成本較低；紅外光束感煙探測器的設備價格適中，但維護成本較高；圖像型火災報警系統需要依托視頻監控系統，設備成本較高，維護成本高。

［1］GB50116-98火災自動報警系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社.