傳感器與消防火災(zāi)報(bào)警研究

馬東玲

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中潛藏著越來(lái)越多的隱患，火災(zāi)是其中之一，為了預(yù)防和降低火災(zāi)帶來(lái)的危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，就必須對(duì)家庭、工廠等設(shè)施進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用先進(jìn)可靠的安全檢測(cè)儀表和傳感器，及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和家庭生活的保護(hù)。

關(guān)鍵詞：傳感器;火災(zāi)報(bào)警;消防設(shè)施

在重大的自然及人為災(zāi)害當(dāng)中，火災(zāi)是危害人民財(cái)產(chǎn)、生命安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。在工業(yè)企業(yè)中危害最高的災(zāi)難就是火災(zāi)，對(duì)工人生命安全和工廠的財(cái)產(chǎn)安全有極大的危害性，因此國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的消防法律法規(guī)，工業(yè)廠房、庫(kù)房、任何的建筑物、重要設(shè)施等場(chǎng)所都必須通過(guò)消防安全考核，傳感器在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的應(yīng)用變得非常重要。通過(guò)傳感器的檢測(cè)，將火災(zāi)消滅在起始狀態(tài)，最大限度地減少火災(zāi)危害，能夠及時(shí)探測(cè)、鑒別、判定火災(zāi)并聯(lián)動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)外報(bào)警?；谙冗M(jìn)傳感器的消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是在此需求下，為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全而設(shè)計(jì)出來(lái)的，并且隨著現(xiàn)代電子電氣技術(shù)水平的不斷提高，在實(shí)現(xiàn)方式、功能和結(jié)構(gòu)上不斷地完善。

消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)并不是傳統(tǒng)意義的簡(jiǎn)單報(bào)警設(shè)備，而是一個(gè)集信號(hào)檢測(cè)、傳輸、處理和控制于一體的控制系統(tǒng)，結(jié)合了自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電子電路技術(shù)的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的性能一定會(huì)更加優(yōu)越，可靠性更高，應(yīng)用更加廣泛。

一? 傳感器發(fā)展經(jīng)歷

（一）結(jié)構(gòu)型傳感器

其原理是結(jié)構(gòu)參量的變化測(cè)量和轉(zhuǎn)化信號(hào)。例如：壓電式傳感器，它是利用某些介質(zhì)材料（石英晶體和壓電陶瓷）的壓電效應(yīng)時(shí)電荷的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的。

（二）固體傳感器

這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成的。70年代后期，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、分子合成技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)集成傳感器。它是將傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專(zhuān)用IC。集成傳感器優(yōu)勢(shì)明顯，價(jià)格低、功能多和系列化發(fā)展，現(xiàn)已占傳感器市場(chǎng)的2/3左右。

（三）智能傳感器

80年代出現(xiàn)的智能傳感器系統(tǒng)內(nèi)有微處理器，能夠執(zhí)行信息處理和存儲(chǔ)，還能對(duì)外界信息具有一定檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力?，F(xiàn)在的傳感器更加智能化，除檢測(cè)功能外還有自診斷功能、記憶功能、多參量測(cè)量功能以及聯(lián)網(wǎng)通信功能等。

二? 消防火災(zāi)報(bào)警發(fā)展趨勢(shì)

（一）多線(xiàn)型報(bào)警系統(tǒng)

傳感器檢測(cè)到相應(yīng)的火警情況，將其轉(zhuǎn)為電信號(hào)，此電信號(hào)傳送給系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)點(diǎn)亮相關(guān)的示警燈來(lái)提示人們有火災(zāi)發(fā)生。早期的消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主要作用僅僅就是報(bào)警，或者再附加一些簡(jiǎn)單的聯(lián)動(dòng)裝置，如蜂鳴器等。多線(xiàn)型報(bào)警系統(tǒng)不能排查外圍傳感器設(shè)備的故障情況，這個(gè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)明顯，安裝繁瑣，日常的檢驗(yàn)工作量大，并且容易出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象。

（二）總線(xiàn)型報(bào)警系統(tǒng)

這種報(bào)警系統(tǒng)核心器件是火災(zāi)報(bào)警控制器，如微型處理器（單片機(jī)）。報(bào)警監(jiān)控點(diǎn)和傳感器采用編碼方式形成地址，傳感器將報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再通過(guò)總線(xiàn)的方式傳送給控制器。此系統(tǒng)的各個(gè)模塊能現(xiàn)場(chǎng)編制實(shí)現(xiàn)控制聯(lián)動(dòng)控制，并能對(duì)自身的故障進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍裝置故障的排查，但無(wú)法自動(dòng)判別故障類(lèi)型?？偩€(xiàn)形報(bào)警系統(tǒng)靈敏度高、誤報(bào)率低，設(shè)備可靠性強(qiáng)，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)都是此類(lèi)產(chǎn)品。

（三）智能型報(bào)警系統(tǒng)

將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)形成智能型報(bào)警系統(tǒng)，傳感器檢測(cè)到的信號(hào)傳送給控制器，控制器不再是單純地根據(jù)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，而是對(duì)獲得數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理、分析和判讀，避免誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象。這種信號(hào)處理方式使得火災(zāi)檢測(cè)設(shè)備適用于任何的測(cè)量環(huán)境，可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境設(shè)置不同的傳感器靈敏度。智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)很大程度上解決了火災(zāi)誤報(bào)和漏報(bào)的問(wèn)題，極大地提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確度，此類(lèi)報(bào)警系統(tǒng)是火災(zāi)報(bào)警設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)。

三? 消防火災(zāi)報(bào)警發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)消防火災(zāi)報(bào)警行業(yè)從上世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來(lái)，雖然整體起步較晚，但由于國(guó)家重視現(xiàn)在的消防火災(zāi)報(bào)警行業(yè)發(fā)展迅速，消防報(bào)警技術(shù)以及跟上國(guó)際水平。從整個(gè)消防報(bào)警市場(chǎng)來(lái)看有近6000家消防企業(yè)，目前國(guó)內(nèi)消防設(shè)施研發(fā)企業(yè)知名度較高的有北大青鳥(niǎo)環(huán)宇消防設(shè)備股份有限公司、海灣安全技術(shù)有限公司、北京利達(dá)華信電子有限公司、上海松江飛繁電子有限公司、深圳市泰和安科技有限公司等企業(yè)，有50%以上的企業(yè)收入規(guī)模在500萬(wàn)以下，行業(yè)內(nèi)缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主導(dǎo)者和市場(chǎng)秩序的引領(lǐng)者。智慧型消防報(bào)警系統(tǒng)目前是國(guó)內(nèi)各大企業(yè)的研究對(duì)象，國(guó)內(nèi)研發(fā)的消防系統(tǒng)的靈敏度和環(huán)境的適應(yīng)能力有限，但毋庸置疑的是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)手段將會(huì)是未來(lái)消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力。

四? 新型消防監(jiān)控系統(tǒng)

智慧型消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的就是通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)消防自動(dòng)報(bào)警主機(jī)及火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警裝置、消防聯(lián)動(dòng)裝置等設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)高危重點(diǎn)區(qū)域及周邊環(huán)境各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收集與存儲(chǔ)，包括壓力、液位、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，形成監(jiān)測(cè)預(yù)警歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)為進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支撐。在消防人員定位設(shè)備中，目前多采用加速度傳感器、陀螺儀、磁傳感器和氣壓傳感器等感應(yīng)元器件，以慣性運(yùn)動(dòng)測(cè)量的原理方式達(dá)到跟蹤和定位的目的，可提前有效預(yù)知安全隱患，跟蹤定位快速處理意外事故。

消防定位設(shè)備的運(yùn)用，使得現(xiàn)場(chǎng)指揮中心能夠非常方便地了解消防隊(duì)員在火災(zāi)現(xiàn)在的相對(duì)位置，從而能夠快速引導(dǎo)救援人員以最佳路線(xiàn)趕赴事發(fā)點(diǎn)，為滅火和救援贏得寶貴的時(shí)間。其次，詳盡明確的全員位置信息還利于現(xiàn)場(chǎng)指揮中心根據(jù)火情的發(fā)展進(jìn)行合理人員調(diào)配，并向相關(guān)位置人員發(fā)送預(yù)警和疏導(dǎo)撤離信息。以上功能的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)統(tǒng)都離不開(kāi)定位設(shè)備中各測(cè)量元件的通力協(xié)作，其中，加速度傳感器和陀螺儀主要組成起到位置和速度測(cè)量的作用，磁傳感器相互構(gòu)成一個(gè)電子羅盤(pán)用于進(jìn)行方位識(shí)別，而氣壓傳感器則通過(guò)測(cè)量值變化來(lái)確定佩戴者的位置高度。

五? 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)在不斷地進(jìn)步，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)所需的軟、硬件的技術(shù)條件日益完善、火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)業(yè)規(guī)模每年也在快速增長(zhǎng)中。作為保護(hù)智慧城市、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要支持行業(yè)，在政府的大力支持下，智慧型消防將會(huì)成為成為各地政府為民服務(wù)工作的一項(xiàng)實(shí)事工程，也必將迎來(lái)更大的發(fā)展。

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