大型建筑火災自動報警與消防聯動系統研究

潘 晨

（鄭州市金水區消防救援大隊，河南 鄭州 450000）

0 引 言

隨著現代技術的發展，火災自動報警系統不斷改進，完善了傳統自動報警系統中參數設置不精準、設計不當、聯動控制效果差及設施不完備等問題。火災位置確定后，需要在第一時間對火災大小、影響范圍、嚴重程度等問題做出準確判斷，從而科學合理地制定救援方案。然而傳統消防聯動系統尚不能有效滿足這些要求。火災自動報警與消防聯動控制系統能夠為滅火救援工作贏得寶貴時間，并能為救援行動創造良好條件，對防范發生更嚴重事故具有重要作用。當前，大型建筑火災由于其建筑物特性，致使救援難度加大，火災自動報警及消防聯動系統的作用也更加凸顯，其設計的合理性、設施的完備性等都關系著火災自動報警及消防聯動系統的應用效果。鑒于此，本文對大型建筑火災自動報警與消防聯動系統進行深入分析，以期為大型建筑火災救援提供參考。

1 火災自動報警及消防聯動系統簡述

城市是火災事故的高發區，火災自動報警系統是城市建筑物尤其是大型建筑必須安裝的裝置。實踐顯示，大型建筑中的火災自動報警裝置可在火災發生的第一時間發出警報，消防員在接到警報后能夠在火災初始階段有效控制現場，從而避免發生重大火災事故，確保人民生命財產的安全[1]。

消防聯動系統是自動報警系統的重要構成部分，且較為復雜，由多部分構成，如消防傳輸設備、聯動控制裝置、控制室的顯示裝置等，消防聯動控制功能及內容必須滿足火災自動報警系統的設計規范，滿足相應的標準要求。

此外，在自動報警及聯動系統中，火情信號的接收與傳輸主要是通過傳感器來實現，是開關信號重要的接收控制環節，并能夠按照環境變化實時檢測零點，且及時有效地判斷檢測結果。實際應用中，傳感器能夠將檢測參數輸送至控制器，而后由控制器處理信息輸出，這樣能夠提高自動報警系統的準確性和可靠性。

2 大型建筑消防自動報警及聯動裝置的設計

消防儲水池、室外及室內消防栓、自動噴水（閉式）裝置等是消防自動報警及聯動裝置的重要組成部分。其設計的科學性、合理性以及設施的完善程度都直接影響自動報警及聯動系統的精準性和可靠性。

2.1 消防儲水池

在大型建筑中需要設置消防專用水池和水泵房，必須設置多個消防給水裝置和儲水池，如自動閉式噴水裝置、加壓水泵、微型自動滅火掃描的穩壓裝置、室內消防栓等，這些均布置在水泵房及消防專用水池中。消防儲水池通常設計為3格，確保儲水池的總有效容積超過1 500 m3。消防給水裝置的各個加壓泵要設計為3臺一組，其中的兩臺是備用加壓泵。各給水裝置的3個加壓泵要從3個不同水池中吸水，以確保儲水和供水量的充足性[2]。

在大型建筑的屋頂水箱間要設置兩個消防專用水箱，消防儲水有效容積要在35 m3以上，冷卻塔的補水要超過12.5 m3。

2.2 室內、室外消防栓及自動噴水設施的設計

室外消防栓應為低壓消火栓，管網要沿著大型建筑的周邊呈環狀設計，由大型建筑的周邊道路下給水管直接引入DN200 mm的供水管兩條，直接向消防栓供水。但是大型建筑一旦發生火災，撲救時的用水量非常大，不能單獨依靠供水管向其提供水源。如果給水管網的供水量不充足，則需要利用室外的消防供水泵由水池抽水補充消防用水。大型建筑6.4 m平臺和地面都要設置室外的地下消防栓，單個消火栓各設置1個栓口，型號分別為DN65 mm、DN100 mm，且6.4 m平臺消防栓的管道為干式管道，消防栓與路邊相距應不超過2 m，與建筑外墻距離應不低于5 m。

室內消防栓多是高壓（臨時）消火栓，管網為立體環狀設計，豎向無分區，栓口出水壓力超過0.4 MPa時應減壓，栓口出水壓力設計在0.25～0.35 MPa[3]。不適宜以水撲救部位要依據防火分區設計消火栓，確保每個點位都有兩股射流水柱同時到達，射流應不低于14.5 m。消火栓的距離要在30 m內，并放置于組合消防柜中。如果消防柜置入管道井的墻體，則其后壁應設置成兩層鋼板，且內夾防火材料，確保墻體滿足耐火時間要求。所有消防柜的標志必須明顯，完成室內消防栓的安裝后，應去首層兩處及屋頂層消火栓進行試射試驗，確保其符合設計要求，以實地試射的方法檢查消防供水，確保水槍的充實水柱超過13 m。

此外，自動噴水設施分為干式和閉式兩種，凈空高度超過12～18 m及不適合以水撲救處，大型建筑的空調機房、室外汽車庫均設干式噴水設施，其他部位設置濕式噴水設施。噴頭設置、報警閥、噴水型號均需符合大型建筑消防設施的相關規范及要求。

3 大型建筑的火災自動報警及聯動系統設計

3.1 火災自動報警及聯動系統構成

火災自動報警與消防聯動系統能夠及時發現火情并通報，且通過有效措施撲滅火災的一種自動設施，其構成主要包括火災預警、探測報警、應急廣播及聯動控制、消防通信等系統。其中火災預警系統是探測可燃氣體的系統與監控電氣火災系統的組合。探測可燃氣體的報警系統多應用在工業項目及生產中。當前，在大型建筑的火災預警方面，電氣火災的監控系統發揮著非常重要的作用，其能夠探測到電力線路剩余的電流值，盡可能地規避因短路和漏電導致的火災。

火災探測警報系統則由消防栓、手動火災警報按鈕以及聲光警報器、探測器等組成。其中，火災探測器能夠探測煙霧、火焰輻射，并啟動響應系統。常見的火災探測器為感溫類和感光類等，要依據大型建筑消防設計規范和建筑物設計狀況合理設計布置。手動警報按鈕在火災時通過手動方式發出報警信號或求救信號。消火栓按鈕也是手動警報設施的內容。要在室內消防栓安裝時設置此按鈕，但要注意不同工作狀態下消火栓按鈕的差異性，如果發出自動報警后消防栓按鈕與手動按鈕會聯動控制啟動水泵，則未自動報警時消火栓按鈕可以直接啟動水泵。

3.2 消防聯動控制系統的設計

消防聯動控制系統主要是由火災報警控制器和聯動控制器等構成，大型建筑設計可采用總線聯動盤、多線聯動盤的方式進行設計，也可在特殊狀況下通過應急廣播及消防電話等設備進行聯動。一旦發生火災，消防系統啟動任一報警功能的裝置時，其相應防火分區就會響起警鈴，聯動控制系統也隨之進入工作狀態，且將反饋信號向防控中心傳輸，火災自動報警的人機交互界面就會顯示。聯動控制系統的響應流程見圖1。

圖1 聯動控制系統響應流程

消防控制中心利用檢測各消防水泵的工作狀態，并對其實際狀態進行顯示，控制電磁閥工作，接收反饋信號。如果探測器、報警按鈕等報警接收裝置發出信號，聯動控制系統會按照各探測器數據評估是否是火災警報，按照數據狀況準確確定火災區域，開啟滅火系統，氣體滅火裝置、自動噴水裝置和正壓送風機等，同時，切換應急廣播，以指導人員疏散逃生，啟動區域防火卷簾，促使疏散通道所有門禁失效，評估火情結束后，消防管理者應手動復位聯動系統中集中報警控制器。

3.3 人機交互系統設計

在火災自動報警及聯動控制系統中，控制中心界面顯示軟件通常為FS4000，此軟件由計算機與其相關接口模塊構成，同時設置相應的管理權限，火災監控的操作權限設置為3個等級，即系統管理者、管理者、值班者。本研究設計的系統操作權限、權限級別分別見表1。研究的系統操作權限有5項，無操作權限者以“×”表示，有操作權限者以“√”表示。

表1 火災自動報警及聯動控制系統的操作及級別權限

從表1知，一些操作有權限要求，一般而言，大型建筑的平面圖、設備查找等操作無權限與等級要求。如果執行有關操作，則必須擁有相應的操作權限，操作人員在系統菜單來輸入指令后，再輸入相應的賬號及密碼方能登錄操作系統。

4 驗證分析

應用仿真試驗軟件建構兩座大型建筑設施，其占地面積和高度均相同，分別加設固體物質、可熔化的固體物質，以及金屬等，通過模擬實際大型建筑的火災事故場景，分別應用傳統系統及本研究設計系統開展滅火動作[4]。對照組為傳統滅火報警及聯動系統，本研究設計的系統為試驗組。觀察兩組系統發現火災和完成滅火的用時。

試驗結果顯示，試驗組火災報警用時為0.41～0.72 s，對照組用時為1.1～2.35 s。在5種類型的火災仿真試驗中，對照組對金屬類火災比較敏感，其他4類火災的反應速度比較慢，且無明顯差異[5]。本研究設計的大型建筑火災自動報警和聯動系統能夠及時發現火災，有效縮短火災發現及報警時間，從而為火災救援贏得寶貴時間。

5 結 論

本文分析了大型建筑火災自動報警及聯動系統的設計問題，明確了自動報警及聯動系統的主要構成和系統設計，并通過仿真軟件對系統設計進行驗證。結果顯示，所設計的大型建筑火災自動報警及聯動系統在發現火災報警時間方面具有明顯優勢，可以為火災救援工作贏得時間。