大型建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)研究

潘 晨

（鄭州市金水區(qū)消防救援大隊(duì)，河南 鄭州 450000）

0 引 言

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不斷改進(jìn)，完善了傳統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中參數(shù)設(shè)置不精準(zhǔn)、設(shè)計(jì)不當(dāng)、聯(lián)動(dòng)控制效果差及設(shè)施不完備等問題?；馂?zāi)位置確定后，需要在第一時(shí)間對(duì)火災(zāi)大小、影響范圍、嚴(yán)重程度等問題做出準(zhǔn)確判斷，從而科學(xué)合理地制定救援方案。然而傳統(tǒng)消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)尚不能有效滿足這些要求。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?yàn)闇缁鹁仍ぷ髭A得寶貴時(shí)間，并能為救援行動(dòng)創(chuàng)造良好條件，對(duì)防范發(fā)生更嚴(yán)重事故具有重要作用。當(dāng)前，大型建筑火災(zāi)由于其建筑物特性，致使救援難度加大，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的作用也更加凸顯，其設(shè)計(jì)的合理性、設(shè)施的完備性等都關(guān)系著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。鑒于此，本文對(duì)大型建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，以期為大型建筑火災(zāi)救援提供參考。

1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

城市是火災(zāi)事故的高發(fā)區(qū)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是城市建筑物尤其是大型建筑必須安裝的裝置。實(shí)踐顯示，大型建筑中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置可在火災(zāi)發(fā)生的第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，消防員在接到警報(bào)后能夠在火災(zāi)初始階段有效控制現(xiàn)場(chǎng)，從而避免發(fā)生重大火災(zāi)事故，確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全[1]。

消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，且較為復(fù)雜，由多部分構(gòu)成，如消防傳輸設(shè)備、聯(lián)動(dòng)控制裝置、控制室的顯示裝置等，消防聯(lián)動(dòng)控制功能及內(nèi)容必須滿足火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

此外，在自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中，火情信號(hào)的接收與傳輸主要是通過傳感器來實(shí)現(xiàn)，是開關(guān)信號(hào)重要的接收控制環(huán)節(jié)，并能夠按照環(huán)境變化實(shí)時(shí)檢測(cè)零點(diǎn)，且及時(shí)有效地判斷檢測(cè)結(jié)果。實(shí)際應(yīng)用中，傳感器能夠?qū)z測(cè)參數(shù)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2 大型建筑消防自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

消防儲(chǔ)水池、室外及室內(nèi)消防栓、自動(dòng)噴水（閉式）裝置等是消防自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)裝置的重要組成部分。其設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性以及設(shè)施的完善程度都直接影響自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的精準(zhǔn)性和可靠性。

2.1 消防儲(chǔ)水池

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

在大型建筑的屋頂水箱間要設(shè)置兩個(gè)消防專用水箱，消防儲(chǔ)水有效容積要在35 m3以上，冷卻塔的補(bǔ)水要超過12.5 m3。

2.2 室內(nèi)、室外消防栓及自動(dòng)噴水設(shè)施的設(shè)計(jì)

室外消防栓應(yīng)為低壓消火栓，管網(wǎng)要沿著大型建筑的周邊呈環(huán)狀設(shè)計(jì)，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(fā)生火災(zāi)，撲救時(shí)的用水量非常大，不能單獨(dú)依靠供水管向其提供水源。如果給水管網(wǎng)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(bǔ)充消防用水。大型建筑6.4 m平臺(tái)和地面都要設(shè)置室外的地下消防栓，單個(gè)消火栓各設(shè)置1個(gè)栓口，型號(hào)分別為DN65 mm、DN100 mm，且6.4 m平臺(tái)消防栓的管道為干式管道，消防栓與路邊相距應(yīng)不超過2 m，與建筑外墻距離應(yīng)不低于5 m。

室內(nèi)消防栓多是高壓（臨時(shí)）消火栓，管網(wǎng)為立體環(huán)狀設(shè)計(jì)，豎向無分區(qū)，栓口出水壓力超過0.4 MPa時(shí)應(yīng)減壓，栓口出水壓力設(shè)計(jì)在0.25～0.35 MPa[3]。不適宜以水撲救部位要依據(jù)防火分區(qū)設(shè)計(jì)消火栓，確保每個(gè)點(diǎn)位都有兩股射流水柱同時(shí)到達(dá)，射流應(yīng)不低于14.5 m。消火栓的距離要在30 m內(nèi)，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(yīng)設(shè)置成兩層鋼板，且內(nèi)夾防火材料，確保墻體滿足耐火時(shí)間要求。所有消防柜的標(biāo)志必須明顯，完成室內(nèi)消防栓的安裝后，應(yīng)去首層兩處及屋頂層消火栓進(jìn)行試射試驗(yàn)，確保其符合設(shè)計(jì)要求，以實(shí)地試射的方法檢查消防供水，確保水槍的充實(shí)水柱超過13 m。

此外，自動(dòng)噴水設(shè)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(diào)機(jī)房、室外汽車庫(kù)均設(shè)干式噴水設(shè)施，其他部位設(shè)置濕式噴水設(shè)施。噴頭設(shè)置、報(bào)警閥、噴水型號(hào)均需符合大型建筑消防設(shè)施的相關(guān)規(guī)范及要求。

3 大型建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情并通報(bào)，且通過有效措施撲滅火災(zāi)的一種自動(dòng)設(shè)施，其構(gòu)成主要包括火災(zāi)預(yù)警、探測(cè)報(bào)警、應(yīng)急廣播及聯(lián)動(dòng)控制、消防通信等系統(tǒng)。其中火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)是探測(cè)可燃?xì)怏w的系統(tǒng)與監(jiān)控電氣火災(zāi)系統(tǒng)的組合。探測(cè)可燃?xì)怏w的報(bào)警系統(tǒng)多應(yīng)用在工業(yè)項(xiàng)目及生產(chǎn)中。當(dāng)前，在大型建筑的火災(zāi)預(yù)警方面，電氣火災(zāi)的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，其能夠探測(cè)到電力線路剩余的電流值，盡可能地規(guī)避因短路和漏電導(dǎo)致的火災(zāi)。

火災(zāi)探測(cè)警報(bào)系統(tǒng)則由消防栓、手動(dòng)火災(zāi)警報(bào)按鈕以及聲光警報(bào)器、探測(cè)器等組成。其中，火災(zāi)探測(cè)器能夠探測(cè)煙霧、火焰輻射，并啟動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)。常見的火災(zāi)探測(cè)器為感溫類和感光類等，要依據(jù)大型建筑消防設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑物設(shè)計(jì)狀況合理設(shè)計(jì)布置。手動(dòng)警報(bào)按鈕在火災(zāi)時(shí)通過手動(dòng)方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)或求救信號(hào)。消火栓按鈕也是手動(dòng)警報(bào)設(shè)施的內(nèi)容。要在室內(nèi)消防栓安裝時(shí)設(shè)置此按鈕，但要注意不同工作狀態(tài)下消火栓按鈕的差異性，如果發(fā)出自動(dòng)報(bào)警后消防栓按鈕與手動(dòng)按鈕會(huì)聯(lián)動(dòng)控制啟動(dòng)水泵，則未自動(dòng)報(bào)警時(shí)消火栓按鈕可以直接啟動(dòng)水泵。

3.2 消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)主要是由火災(zāi)報(bào)警控制器和聯(lián)動(dòng)控制器等構(gòu)成，大型建筑設(shè)計(jì)可采用總線聯(lián)動(dòng)盤、多線聯(lián)動(dòng)盤的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可在特殊狀況下通過應(yīng)急廣播及消防電話等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防系統(tǒng)啟動(dòng)任一報(bào)警功能的裝置時(shí)，其相應(yīng)防火分區(qū)就會(huì)響起警鈴，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)也隨之進(jìn)入工作狀態(tài)，且將反饋信號(hào)向防控中心傳輸，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的人機(jī)交互界面就會(huì)顯示。聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的響應(yīng)流程見圖1。

圖1 聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)響應(yīng)流程

消防控制中心利用檢測(cè)各消防水泵的工作狀態(tài)，并對(duì)其實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行顯示，控制電磁閥工作，接收反饋信號(hào)。如果探測(cè)器、報(bào)警按鈕等報(bào)警接收裝置發(fā)出信號(hào)，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)按照各探測(cè)器數(shù)據(jù)評(píng)估是否是火災(zāi)警報(bào)，按照數(shù)據(jù)狀況準(zhǔn)確確定火災(zāi)區(qū)域，開啟滅火系統(tǒng)，氣體滅火裝置、自動(dòng)噴水裝置和正壓送風(fēng)機(jī)等，同時(shí)，切換應(yīng)急廣播，以指導(dǎo)人員疏散逃生，啟動(dòng)區(qū)域防火卷簾，促使疏散通道所有門禁失效，評(píng)估火情結(jié)束后，消防管理者應(yīng)手動(dòng)復(fù)位聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中集中報(bào)警控制器。

3.3 人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制中心界面顯示軟件通常為FS4000，此軟件由計(jì)算機(jī)與其相關(guān)接口模塊構(gòu)成，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的管理權(quán)限，火災(zāi)監(jiān)控的操作權(quán)限設(shè)置為3個(gè)等級(jí)，即系統(tǒng)管理者、管理者、值班者。本研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)操作權(quán)限、權(quán)限級(jí)別分別見表1。研究的系統(tǒng)操作權(quán)限有5項(xiàng)，無操作權(quán)限者以“×”表示，有操作權(quán)限者以“√”表示。

表1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的操作及級(jí)別權(quán)限

從表1知，一些操作有權(quán)限要求，一般而言，大型建筑的平面圖、設(shè)備查找等操作無權(quán)限與等級(jí)要求。如果執(zhí)行有關(guān)操作，則必須擁有相應(yīng)的操作權(quán)限，操作人員在系統(tǒng)菜單來輸入指令后，再輸入相應(yīng)的賬號(hào)及密碼方能登錄操作系統(tǒng)。

4 驗(yàn)證分析

應(yīng)用仿真試驗(yàn)軟件建構(gòu)兩座大型建筑設(shè)施，其占地面積和高度均相同，分別加設(shè)固體物質(zhì)、可熔化的固體物質(zhì)，以及金屬等，通過模擬實(shí)際大型建筑的火災(zāi)事故場(chǎng)景，分別應(yīng)用傳統(tǒng)系統(tǒng)及本研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)開展滅火動(dòng)作[4]。對(duì)照組為傳統(tǒng)滅火報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，本研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為試驗(yàn)組。觀察兩組系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和完成滅火的用時(shí)。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)組火災(zāi)報(bào)警用時(shí)為0.41～0.72 s，對(duì)照組用時(shí)為1.1～2.35 s。在5種類型的火災(zāi)仿真試驗(yàn)中，對(duì)照組對(duì)金屬類火災(zāi)比較敏感，其他4類火災(zāi)的反應(yīng)速度比較慢，且無明顯差異[5]。本研究設(shè)計(jì)的大型建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，有效縮短火災(zāi)發(fā)現(xiàn)及報(bào)警時(shí)間，從而為火災(zāi)救援贏得寶貴時(shí)間。

5 結(jié) 論

本文分析了大型建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，明確了自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的主要構(gòu)成和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過仿真軟件對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，所設(shè)計(jì)的大型建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警時(shí)間方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以為火災(zāi)救援工作贏得時(shí)間。