淺談船舶火災智能監控系統

李興寧++劉榮進

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.040

摘 要：鑒于船舶結構的復雜性和環境的特殊性，船舶一旦發生火災，很難得到及時有效的消防外援，其危害程度遠遠大于陸地上火災，船舶火災智能監控系統肩負著探測火災隱患、保障人們生命和財產安全的重任，該文簡要介紹了船舶火災的成因及特點，對船舶火災智能監控系統的研究現狀及發展趨勢進行了討論，研制超早期、人性化的智能火災防控系統對船舶安全具有重大意義。

關鍵詞：船舶 火災 智能 監控

中圖分類號：U66 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0040-02

船舶火災是比較常見而且有著很大危害性的船舶事故，火災發生時船上乘務人員的疏散、所載貨物的轉移等工作難度極大，多數情況下甚至是無法實施。就火災造成的危害程度而言，船舶火災遠遠大于陸地火災，船上乘務人員的生命安全受到極大威脅，極易造成不可挽回的生命財產損失。鑒于船舶消防的復雜性及特殊性，國內外消防科研機構開展了相關對策的研究，能否對船舶火情及時、精準、可靠地探測識別，能否早期預警、有效報警和可靠聯動滅火一直是船舶消防報警單位研究、關注的焦點。

1 船舶火災的成因及特點

1.1 船舶火災的成因

按照使用性質，船舶可分為： 客船、貨船、儲油船和軍船等，但是不論什么樣的船舶，它們都存在著許多相似的地方，各種船舶也都存在許多類似的火災隱患，容易引起火災的主要部位一般為廚房、生活艙、機艙和貨艙等地方。而從火災調查的角度來看，可以分為意外火災、電氣火災、明火火災以及人為縱火。

1.2 船舶火災的特點

各類船舶雖然在制造方法、用途結構等方面有所差異，但就船舶消防而言，通常具有一些共同的特點。

（1）火點隱蔽，不宜發現。貨艙中通常裝載大量貨物，如果貨物內部具有微小火源或者產生自燃，在起火早期是難以發覺，只有己經蔓延擴大，產生大量煙霧時才能發現，即使這樣，此時也很難確定具體的起火點。

（2）可燃物質多。雖然現代船舶的生活、工作艙室內裝修材料在標準、結構方面作出了嚴格的防火要求和規定，但是裝飾門窗、板壁時，仍有采用化學纖維、聚氯乙烯板、膠合板等可燃、阻燃材料；艙室內的簾布、地毯、床鋪、家具等也多數由可燃材料制造，特別是客船的客艙，火災荷載相當大。

（3）客（貨）運載量大。船舶是客貨運載量最大的運輸工具，普通沿海和遠洋貨船的載重噸位一般在幾萬噸級左右；散裝貨船的載重噸位可達十幾到二十幾萬噸級；液化氣船、油船的載重噸位可達二三十萬噸級，國外造出的超級油船已有五十萬噸級；集裝箱船可裝載重上千標準箱；而客船一般是數百人至兩千人左右的載重量[1]。

（4）燃油儲量大。船舶通常采用汽油、柴油、重油等為主機、輔機及其它機器設備提供燃料，另外還有許多潤滑油。在各類交通運輸工具中，船舶的燃油儲量是最大，遠洋船舶燃油儲量的估算是按照船舶載重量的10%。一艘載重量為十萬噸級的貨船，其燃油儲量一般估算為八千噸至一萬二千噸左右[1]。

（5）熱傳導性能強。船體結構是采用鋼板制造，鋼板熱傳導性能比較強，起火后被迅速加熱變成導熱系數很大的物質。通過焊接而成一體的船體鋼板的熱傳導可以引燃附近的可燃物質，繼而火勢擴大，又迅速增加船體鋼板的溫度，降低鋼板的強度，使船體鋼板出現熱脹變形，失去承重力。

（6）結構復雜。船舶為水上交通工具，既要運載旅客和貨物，又是船員工作和生活的場所，配有各種機器設備和功能艙室，船舶空間結構相對復雜緊湊，艙內通道和樓梯比較狹窄，大多數艙門和出入口僅能容一人通過。

2 船舶火災智能監控系統的研究現狀及發展趨勢

2.1 船舶火災智能監控系統的研究現狀

電子技術、計算機技術、新材料、人工智能及生物技術的發展，有力地促進了船舶火災監控系統智能化的發展。智能化的火災監控系統產品自問世以來，在傳感器、通信系統、系統控制模式等方面已經經過多次的更新換代和技術改革。

目前，船舶火災智能監控系統主要應用的是集中智能型火災監控系統與分布智能型火災監控系統。集中智能型火災監控系統是將各個傳感器采集到的溫度變化、煙霧濃度等火情參數信息實時傳送到主機控制器，控制器內部的智能軟件對這些火情報警參數進行集中處理，繼而做出正確的判別，集中智能型又稱主機智能型，比較常用的有日本能美的火災智能報警控制器。但是在大型船舶這樣一個龐大而復雜的環境中，探測器和消防聯動設備品種繁多，巡回檢測周期長，而且控制系統內部的數據處理程序結構繁雜，使得報警系統可靠性下降，因此大型船舶不適宜裝配集中式智能火災監控系統。分布式智能火災監控系統的各種探測器均帶有微處理器，探測器和主機控制器都采用智能算法處理火災信息，同時考慮環境因素和設備運行狀態，對信息進行補償，并將有用的信息實時反饋給控制器和探測器，全面體現出監控系統精準、可靠的火情探測、信號處理、傳輸報警、聯網通信、監控顯示及聯動滅火等一系列功能，可有效地減少漏報率和誤報率，大大提高了系統的監控精度以及反應速度。目前比較先進的分布式智能火災報警系統有美國愛德華多重復合探測器及其火災智能監控系統和德國MSR型火災探測及報警系統[2]。國內的技術起步晚于一些發達國家，通過采取與發達國家的技術合作以及引進消化創新等措施，消防技術取得了巨大的成績，首安工業消防有限公司自主研發的模擬量線型感溫探測器及線型光纖感溫火災探測器、可恢復/不可恢復式線型感溫探測器等產品已達到了國際領先水平，獲得了多項國際發明專利和國際認證[3]。

2.2 船舶火災智能監控系統的發展趨勢

從目前的新產品研發和研究熱點可以發現， 船舶火災智能監控系統發展的總趨勢是一直在朝著節點自主化、探測復合化、布局網絡化及系統微型化等方向發展，以達到降低誤報率、增加系統可靠性、提高檢測靈敏度和擴大探測范圍的目的。經歸納和分析，現階段火災探測及監控技術的研究方向主要為以下幾個方面。

（1）節點自主化。節點自主化是使系統中的每一個節點模塊能夠自主模仿人的思維和行為，系統中每個節點都是一個智能單元。各個節點均能根據各自獲取到的信息，通過人工神經網絡、模糊邏輯等技術進行運算處理，自主決定未來的動作，減少了主控機的工作負荷。這樣， 即使是龐大的火災監測系統，所有的設備均能在火災發生時做出快速的反應，最大程度地減少人員傷亡和經濟損失，大大提高了系統的精準性及響應速度。

（2）布局網絡化。布局網絡化是對火災監控區域進行單元化劃分，每個控制單元均有自己的智能火災探測系統與智能消防聯動滅火系統，而且每個單元內部的控制器和節點也能夠自成系統單元。通過物聯網等計算機技術，使這些小的單元連接成一個龐大的系統，各個控制單元均可獨立運行，但彼此之間又能進行數據交換、資源和信息共享，以達到相互顯示和控制的效果。

（3）探測復合化。火災發生時會伴有大量的熱氣體、煙霧、火光、聲音等特征量的產生，這些物理特征對多參量的復合探測提供了可能。采用先進的化學技術和生物技術，結合具體場合的需求，利用新的材料就可以將部分功能整合至一個探測器，以提高探測器的靈敏度和準確度，這樣在火災探測場所中尚未形成火災生成物時，超早期探測得到火情信號[4]，有利于火災報警監控系統針對特殊場所的準確報警。

（4）系統微型化。通過超薄、模塊集成化等一系列技術減少系統硬件的體積，采用總線制、少線制或無線的傳輸方式，減少網絡中現場總線的使用，將部分具備特定功能的模塊制成功能卡的形式，可以方便系統的升級、安裝和維護。

3 結語

“以防為主，以消為輔，消防結合。” 同樣是船舶消防工作貫徹的理念，船舶火災智能監控系統肩負著探測火災隱患、保障人們生命和財產安全的重任，系統的穩定性和可靠性在整個安全防范過程中是至關重要的因素。先進、可靠的船舶火災智能監控系統使火災探測更加靈敏、控制更加簡便，對船舶安全具有重大意義。

參考文獻

[1] 陳國良.船舶火災特點及處置對策分析[J].水上消防，2015（2）：32-37

[2] 蔡晶.船舶火災自動報警控制策略的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2013.

[3] 袁楊，張顯庫.船舶火災監控新方法研究[J].中國航海，2010.33（4）；43-47

[4] 許多明.火災探測技術的現狀分析及發展趨勢[J].價值工程，2015（22）：219-220.