空氣采樣早期煙霧預警系統在地鐵中的應用

熊俊峰

摘 要：隨著國民經濟的高速發展，人們對公共場所特別是地鐵環境的安全提出了更高的要求。針對這種更高的要求，火災報警系統的產品隨著技術的發展也在不斷變化。詳細介紹空氣采樣早期煙霧預警系統在地鐵中的應用，以期為相關工作提供經驗。

關鍵詞：地鐵；空氣采樣；預警系統；火災

中圖分類號：TP271+.81 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0030-02

地鐵作為城市中重要的交通設施，其人員密集度高，而且又完全處于地下，如何讓它安全運行是每個地鐵建設和運營部門必須面對的問題。但是，從世界各地的地鐵發展運行史上看，各種各樣的火災，包括設備故障、人為疏忽和故意破壞引起的火災事故仍然時有發生，并且有上升的趨勢。因此，如何做到早期探測、早期發現、及早處理、有序疏散，把可能發生的火災風險降至最低，將火災損害減到最小，成為了我們需要關注并解決的問題。

1 傳統火災探測手段的不足

在地鐵中，傳統的火災探測器主要為點式感煙感溫探測器、對射式感煙探測器和纜式感溫探測器。由于受地鐵環境的特點和傳統火災探測器的工作原理、安裝方式所限，傳統的火災探測手段還存在不足：①點式煙感探測器的報警靈敏度低，通常為3%～5% obs/m，報警遲緩，不適用于人員密集度高、需要早期疏散的場所。②點式煙感探測器為被動式探測，安裝位置在頂部。受空調和車輛運行所導致的氣流影響，煙霧粒子會被氣流很快稀釋，并隨著氣流的運動軌跡而移動，在火災的初始階段并不會上升至頂部，因此，點式煙感探測器不適用于具有高氣流的環境，比如站臺區域。③地鐵的運行環境多變，存在煙霧和灰塵的干擾，由于點式感煙探測器的報警閾值是固定的，因此，非常容易產生誤報警的情況。④由于點式感煙探測器不具備自清潔功能，所以，每隔2年該探測器就需要被送回專業廠家進行清洗。這增加了地鐵的運營、維護成本，而且在此期間，被保護區將沒有任何火災探測器工作，存在極大的風險。⑤對射式感煙探測器需要大量可見煙的遮擋才能報警，它的靈敏度比點式感煙探測器還要低，不適合在需要進行火災早期探測、早期疏散的場所使用。在停車庫等高大空間內，由于存在熱障現象且受建筑物結構變形等影響，對射式探測器的探測效果會大打折扣。在實際使用中，纜式感溫探測器的不足也十分明顯，響應遲緩（由于火災的發展趨勢，溫感本身就要比煙感的響應時間滯后）、敷設施工十分繁復，尤其是當電纜需要增加或減少時，必須對每一層電纜單獨敷設感溫電纜，其成本昂貴。

因此，如何克服傳統火災探測手段的不足，采用探測效果更好、技術更先進、維護更簡便的火災探測報警手段，達到全面保護、早期報警、早期疏散、防患于未然的目的，更好地保障地鐵的正常運行和乘客的生命安全就顯得尤為重要。

2 煙霧探測報警系統的組成和特點

空氣采樣煙霧探測系統是一種基于激光散射探測原理和微處理器控制技術的煙霧探測系統。該系統的工作原理是通過分布在被保護區域內的采樣管網采集空氣樣品，經過一個特殊的兩級過濾裝置濾掉灰塵后送至一個特制的激光探測腔內進行分析，將空氣中由于燃燒產生的煙霧微粒加以測定，由此給出準確的煙霧濃度值，并根據系統事先設定的煙霧報警閾值發出多級火災警報。

空氣采樣煙霧探測系統由探測器、采樣管網、專用電源、過濾器、管道吹洗閥門和三通組件等組成。可通過探測器自帶的繼電器與傳統消防報警系統的輸入模塊相連接，實現與現場消防設施的聯動功能。

空氣采樣煙霧探測系統的設計理念是在火災發生初期 （過熱、悶燒或氣溶膠初步生成等無可見煙霧生成階段）， 即發出火災預警，報警時間比傳統的煙霧探測器要早好幾個小時，因而可以做到及早探測、及早處置，將火災造成的損失降到最小。相比于傳統的火災報警系統，空氣采樣煙霧探測報警系統具有以下特點。

2.1 探測靈敏度高，報警閾值調節范圍廣

空氣采樣煙霧探測系統的激光源運行穩定，誤報率極低，靈敏度比傳統的點式感煙探測器高1 000倍左右，不但可以在火災發生初期發現車站內部產生的常規火情，也可以發現由于線路過載造成的電纜絕緣皮軟化所產生的微小煙霧顆粒，從而做到及早報警、及早處置，并為乘客的有序疏散提供了寶貴的時間。

2.2 多級報警，提高火災報警系統性能

空氣采樣煙霧探測系統可提供四級煙霧報警（報警、行動、火警1、火警2）模式和四級氣流報警（緊急低氣流、低氣流、高氣流、緊急高氣流）模式，可以對低煙霧濃度的火災初級階段（例如開關柜中發生的電氣火災）和煙霧快速增長的火災（例如蓄意縱火）都能夠提供早期預警，各級煙霧和氣流的報警閾值可以根據不同的要求和環境進行手動或自動設定。通過對系統報警閾值的設定和設定不同級別報警模式下的防災救災預案，可大大提高火災報警系統的性能，真正做到火災的及早報警、及早處置。

2.3 系統具有自學習功能

空氣采樣煙霧探測系統具有煙霧和氣流自動學習功能，可以根據用戶所設定的學習時間不斷取樣分析，最終將最適合煙霧和氣流的四級報警閾值設定好，在提高靈敏度的同時，盡可能地避免系統的誤報警。

2.4 探測器具有故障自診斷功能

探測器的故障自診功能不需要使用專業設備或電腦就可以實時、快速地將系統發生的故障診斷出來，便于及時維護和快速響應。

2.5 系統管網布置方式靈活、美觀

空氣采樣煙霧探測系統的采樣管網布置靈活，主管道可以隱蔽安裝，布置在不被發覺的吊頂里，而采樣孔可以根據需要，通過毛細管道靈活布置在地鐵車站站臺、站廳頂部區域、設備走廊頂部區域、悶頂內、空調回風口和設備機柜內。這樣既可以做到在煙霧運動的軌跡上進行攔截采樣，又可以把采樣點美觀地融入到地鐵車站的裝飾中，減少對車站公共區整體裝修效果的破壞。相比之下，傳統的點式探測器在遇到局部鏤空吊頂時，為了符合消防規范的要求，需要在吊頂內和吊頂下方布置雙層探測器，既增加了消防報警系統的造價，又因為需要預留探測器維護檢修口，而影響了站廳、站臺公共區域的整體裝修效果。

2.6 系統施工簡便、靈活

空氣采樣煙霧探測器的安裝和管路的施工非常簡便、靈活。由于采樣管道上沒有任何電子元器件，所以既不需要預埋管道也不需要布線，只需要對采樣管道進行固定（通常采用管卡或吊桿）即可，施工簡便，耗時很短。

2.7 系統運行維護成本較低

傳統的普通煙感探測器需要定期拆卸進行清潔，以確保探測器能夠按廠家標稱的靈敏度進行探測。相比之下，空氣采樣煙霧探測系統的采樣管道不含任何電子元器件，對環境的適應性強，僅需要對采樣管網進行定期的氣流吹洗就可以完成對系統的維護，不需要任何拆卸?？諝獠蓸訜熿F探測系統還具有自身監控功能，能夠主動提出維護要求，并進行在線維護。在維護期間，系統可正常運行，不僅降低了例行維護的成本，還提高了系統運行的可靠性。

3 煙霧探測報警系統在地鐵中的應用

3.1 應用區域

在地鐵中的某些區域，以空氣采樣早期煙霧探測系統替代傳統感煙探測器是完全可行的，它是一種更有效、更可靠的技術選擇。根據空氣采樣早期煙霧探測系統的特點，在地鐵項目中，適宜采用空氣采樣早期煙霧探測系統的區域有：①車輛段、停車場。采用空氣采樣早期煙霧探測系統能克服傳統對射式感煙探測器靈敏度低、受建筑變形和車輛震動需要經常進行調節、校準的缺點。②站臺、站廳公共區和設備走廊。采用空氣采樣早期煙霧探測系統不僅能克服傳統探測器安裝、維護困難，影響吊頂裝修效果的缺點，還能避免地鐵活塞風對傳統探測器靈敏度的影響，做到早期報警，早期疏散。③全線變電所和電纜夾層。采用空氣采樣早期煙霧探測系統能克服傳統的感溫電纜報警遲緩、易誤報、不便維護的問題。④地鐵中設有自動滅火系統的重要設備間和管理用房。在這些房間內采用空氣采樣早期煙霧探測系統，能做到火災的早期預警，避免自動滅火系統的不必要啟動。

3.2 安裝方式

空氣采樣煙霧探測報警系統采樣方式靈活。根據應用區域的不同環境特點，可采取不同的安裝方式：①在站廳、站臺公共區和設備區走廊等有吊頂的區域，系統采樣管可沿墻豎直敷設直至保護區頂部水平敷設并開孔，采用隱蔽式毛細管對吊頂區域進行復合采樣保護；②在電纜夾層、車輛段和停車場的車庫、檢修庫等無吊頂區域，系統采樣管可明敷于保護區域頂部。

4 結束語

隨著國內地鐵的快速發展，空氣采樣早期煙霧探測系統在地鐵工程中已經得到了一定的應用，例如北京地鐵6號線，北京地鐵10號線二期，武漢地鐵4號線，廣州地鐵6號線，昆明地鐵1，2，6號線等工程都有采用。國內發達地區（比如：北京、上海、廣東等）已相繼制訂并實施了專門的空氣采樣煙霧探測火災報警系統設計、施工和驗收地方規范，以推動此技術的普及和應用。新版《火災自動報警系統設計規范》（GB 50166—2013）中也專門增加了吸氣式感煙火災探測器的選用規定和設置規定等內容。相信隨著科技的進步和地鐵建設的快速發展，空氣采樣早期煙霧探測系統將在地鐵中被廣泛應用。

〔編輯：白潔〕

Abstract： With the rapid development of the national economy， in particular the safety of people on the subway environment in public places a higher requirement. In response to this higher demand， fire alarm system products with the development of technology is also changing. Details of air sampling smoke early warning system in the subway in order to provide relevant work experience.

Key words： subway； air sampling； early warning system； fire