隔爆型智能滅火系統的開發應用

陳貴青

摘 要：本文作者根據自己十幾年來對大空間智能滅火系統產品的開發應用經驗，對產品不斷進行技術研究，結合新的工程應用特點，設計開發了一種在爆炸性氣體場所能夠應用的新型智能滅火系統——隔爆型智能滅火系統。拓展了大空間智能滅火產品的應用領域，也為其他新的應用領域提供了借鑒經驗和開發思路。

關鍵詞：隔爆型智能滅火裝置；隔爆型啟動探測器；隔爆型定位探測器

中圖分類號：TU892 文獻標識碼：A

智能滅火系統是一種新型的大空間主動型噴火滅火系統。其采用的智能滅火裝置是利用可燃物在著火（明火或陰火）時所產生的大量的紅外線/紫外線輻射為目標，采用一種對火焰發出的紅外線/紫外線光譜敏感的傳感器，對火焰信號進行可靠的探測。將紅、紫外線復合探測技術、信號處理技術、通訊控制技術、計算機技術和機械傳動技術有機地結合在一起，能全天候自動監測保護范圍內的火災。現已大規模應用于各種商業和工業場所。

隨著產品應用的擴大，會遇到一些新的特殊場所，例如煤倉庫、煤廠、化學品生產車間和酒廠等。這些場所的特殊性表現在該場所可能存在爆炸性氣體。若在此類場所中采用的電氣設備沒有防爆要求，設備產生的電火花、電弧和危險溫度，就有可能會引燃外部爆炸性氣體而爆炸，對人們的生命財產安全造成極大的威脅，后果不堪設想。因此在該類場所必須采用防爆型電氣設備產品。防爆型又分有隔爆型“d”、增安型“e”和本質安全型“i”等。根據滅火裝置的產品特點和應用場所的特殊性，在煤倉庫、化學品生產車間等特殊場所均采用隔爆型滅火裝置。隔爆型滅火裝置就是在結構上用隔離措施將電路和周圍環境隔絕，使電路在正常工作時所產生的熱量和在故障狀態時形成的電火花及高溫，均限制在密封的殼體之內，以防止把周圍的易燃易爆氣體引燃。根據產品特點，目前開發應用的隔爆型滅火產品的防爆等級為EXdⅡB T6。即隔爆型ⅡB、產品的最高表面溫度為85℃。

隔爆型智能滅火系統由隔爆型智能滅火裝置、隔爆型現場手動控制器、消防聯動控制柜和其他一些水路部件所組成。電氣系統組成如圖1所示。

1.隔爆型智能滅火裝置

隔爆型智能滅火裝置是系統最關鍵的部分。其作用是對火源進行自動跟蹤探測定位，并發出火警信號聯動相關部件，進行定位射水滅火。

圖2為隔爆型智能滅火裝置的自動跟蹤定位系統。它由X（水平）方向尋的和Y（垂直）方向尋的兩大部分組成。當滅火裝置信號處理器接收到Ⅰ級啟動探測信號后，就開始啟動水平電機運轉，進入水平方向掃描定位（水平回轉角≥360?），尋找火源在水平方向的位置點。確認位置后，滅火裝置停止水平掃描，驅動垂直方向電機進行垂直定位掃描。在進行完水平、垂直方向的火源定位后，信號處理器發出指令及火警信號，同時啟動水泵、打開電動閥門，自動對準火源進行射水滅火，火源撲滅后，信號處理器再發出指令停止射水。若有新的火源，滅火裝置將重復上述過程，待全部火源撲滅后重新回到監控狀態。

2.隔爆型智能滅火裝置的外觀圖片和設計原理

隔爆型智能滅火裝置的設計主要解決以下兩個問題：

①如何讓裝置整體隔爆。

②如何提高裝置的探測靈敏度。

裝置整體隔爆需要驅動部分采用隔爆電機，探測組件也需采用隔爆設計，同時各部件采用防爆鎖扣、防爆繞性管進行連接，如圖3所示。隔爆電機根據裝置機械設計參數來選擇，目前采用的是DC24V、每秒轉動角度為15°的隔爆電機。隔爆型探測組件由啟動探測器、水平探測器和垂直探測器組成。探測組件需要把探測電路用隔爆外殼密封起來，如下所示。

（1）隔爆型啟動探測器（圖4）

啟動探測器屬于滅火裝置的I級啟動裝置，由紫外線火焰傳感器和信號處理電路組成，產品探測靈敏度高且抗干擾能力強（太陽光，日光燈等光源的干擾）。

（2）隔爆型定位探測器

定位探測器包含隔爆型水平探測器和隔爆型垂直探測器（圖5、圖6）。兩組定位探測器均采用對火源信號探測靈敏的波長為4.4um的紅外線火焰傳感器和信號處理電路組成。

由于探測器電路采用隔爆外殼密封，防爆玻璃會減弱火源輻射的能量。要提高探測靈敏度，則需要做以下處理。

①選取透過率高的光學防爆玻璃

目前裝置選取的光學玻璃透過率達到90%以上，能夠減少火源輻射能量的損耗。

②處理好電路的屏蔽問題

電路之間連接采用帶屏蔽網的屏蔽線。把屏蔽網和裝置的外殼進行可靠接觸，形成一個大的保護地網，對干擾信號疏通到地，起到對干擾信號屏蔽的作用。

③提高電路的探測放大倍數

由于受隔爆玻璃損耗的影響，要提高探測靈敏度，最重要的還是提高電路的探測放大倍數。目前裝置選取的電路放大為三級放大，倍數為10000倍可調。三級放大分別是一級放大跟隨、二級為放大100倍可調、三級為放大100倍，如圖7所示。

（3）隔爆型信號處理器

信號處理器是智能滅火裝置的中央處理器，其功能是對采集的信號進行處理，驅動裝置進行水平方向、垂直方向的掃描定位、開啟/關閉電動閥、發出聯動火警信號等。

3.隔爆型現場手動控制器（圖8）

隔爆型現場手動控制器的功能是通過接收滅火裝置信號處理器發出的火警信號，開啟電動閥、水泵進行噴水滅火；同時采用PCF8574芯片，把電動閥的反饋信號進行轉換，然后輸入到單片機接收，從而在面板上進行閥門的狀態顯示。另外采用RS485通信方式與滅火裝置進行通信，對滅火裝置進行手動控制。

4.消防聯動控制柜（圖9）

消防聯動控制柜通過與隔爆型現場手動控制器和隔爆型智能滅火裝置配合使用，實現報警聯動控制和滅火功能；同時具有圖像監控功能，結合現場圖像信號，值班人員可通過消防控制中心的聯動控制柜，手動控制現場滅火裝置，使滅火裝置能達到自動和人工手動干預相結合，大大提高滅火裝置的工作可靠性，能更直觀的把握現場火災情況，更有效地進行防火、滅火。由于消防聯動控制柜是安裝在值班室，而不是保護現場，所以對控制柜沒有防爆要求。

消防聯動控制柜面板部件及其功能說明如下。

①液晶顯示屏

顯示報警信息、裝置參數。

②薄膜鍵盤及LED指示面板

輸入數據，設置裝置工作狀態，查詢及設置裝置參數。

③打印機

打印報警信息、火警記錄。

④分區報警與工作狀態指示燈。

⑤控制閥、水泵的手動/自動按鈕

當按下控制閥、水泵的自動按鈕，自動狀態指示燈亮，系統發現火警時立即噴水，當按下手動按鈕，手動狀態指示燈亮，系統發現火警時不噴水。

⑥各電源開關

控制系統交/直流電路的通斷以及電源的顯示。

⑦UPS（不間斷電源）

當現場交流電斷電時，可繼續為系統供電。

⑧監視器和嵌入式數字硬盤錄像機

顯示現場的視頻圖像，并實現多路視頻圖像輸入，多畫面選擇設置，同能對現場視頻進行錄像。

隔爆型智能滅火系統是在原產品技術的基礎上，對技術不斷研發，對產品應用進行深化的一種新型的創新型滅火系統。產品已取得國家相關主管部門出具的型式檢驗報告和消防產品強制3C認證證書，已在甘肅、陜西都一些煤礦工程得到了應用，憑借產品技術先進性和質量穩定性，得到了消防主管部門和用戶的一致好評，對人們的生命財產安全起到了很好的保護作用。

另外隔爆型智能滅火裝置也取得諸多的專利證書。對整套裝置和各組成部件都分別申請了實用新型專利，對產品起到了專利技術保護。如于2015年9月申請，并于2016年1月授權的一種防爆式大功率智能滅火裝置（專利號：ZL2015 2 0711137.8）和一種智能滅火裝置啟動探測器（專利號：ZL2015 2 0711138.2）等。

結語

隨著產品在工程上的不斷應用，將結合產品的應用情況和出現問題，進行針對性的研究解決，不斷提高產品技術穩定性和可靠性，滿足工程的使用要求，促進大空間消防事業的發展。

參考文獻

[1]趙志峰.民用建筑以水代氣滅火的可行性探討[J].科技創新與應用，2013（10）2007.

[2]孫憲珍，郭亞偉.現代消防滅火系統新進展[J].科技信息，2011（3）310.