淺談火災自動報警系統設計應用

陳紹水

(福建華合現代建筑設計有限公司,福建 廈門 361000)

0 引言

當今社會，隨著人類活動的快速發展，住宅、商場、學校、工廠等各式建筑如雨后春筍，由此帶來的各種突發事故，嚴重威脅著人們生命和財產安全?；馂氖且环N常見的突發事件，發生后會給人們帶來極大的危害，對人們生命和財產的威脅尤其嚴重。如何預防火災和減少火災的危害，首要是做好對火災的預防工作；其次因火災是無法避免的，在發生火災時，用及時、有效的撲救措施，把火災危害降到最低。在人類活動中，安全、有效的火災自動報警系統能有效保障人們生命和財產及減少火災給人類社會帶來的損失。

1 火災自動報警系統發展史

火災是一種常見的事故，據相關資料統計，建筑火災占比高達80%。僅1997一年，我國城鄉居民住宅火災就發生3萬多起，死亡1 316人，分別占全國火災總數和死亡總數的38.6%和48.3%；2021年發生高層住宅火災3 438起，死亡155人，分別占全國火災總數和火災死亡人數的84.7%和92.3%。2002年1月，位于某省的化學原料藥基地臨海園區的醫藥化工有限公司生產車間發生爆炸火災事故，造成3人死亡，直接經濟損失300多萬元。2013年，廣東省某化工廠發生火災，事故造成8人死亡，13人受傷[1]。

這些建筑火災發生的主因是建筑內部的設備發生故障，由于建筑內沒有安裝火災自動報警系統或者系統不起作用，火災未及時發現，直到火勢已經蔓延才被發現，造成了巨大的人員和財產損失。

為了防止類似的火災事故再次發生，許多企業開始加強消防設施的建設，其中包括安裝火災自動報警系統。例如，2017年，河南省某制藥廠在進行改造和擴建時，安裝了火災自動報警系統。該系統的探測器覆蓋了整個廠房，并且與消防設備緊密結合。在2019年的一次火災事故中，該火災自動報警系統及時發現并報警，阻止了火災蔓延，對保障生命和財產安全發揮了至關重要的作用[2]。

時至今日，我國火災報警裝置的研制經歷了一個漫長而曲折的進化過程，從無到有，從簡到繁，從非智能到智能，一代代科研人員辛苦付出才有今天的成就。我國有關火災報警器的研究開始于19世紀70年代，到了80年代，面對改革開放的新局面，我國的火災報警裝置還是一味的模仿，缺乏自主創新，沒有屬于自己的專利技術。也基于改革開放的前期鋪墊，90年代迎來了外資潮，外資企業給我國帶來不僅是產業的多樣化，更多的是技術的多樣化，迎來了發展生機。國內企業與外資合作，獲得技術支持，發展開拓了國內外市場。通過技術革新，更新產品的性能，我國技術水平和產品均在國際標準之上。這段時期是我國火災報警裝置的黃金時期，當時企業是以輕工業或者服務業為主，缺乏具有自主知識產權的技術行業。在學習國外先進技術的基礎上，不斷努力創新，利用自身的優勢，獨立創新，研發特色產品。

現如今，無論是時代背景還是政策支持，我國的火災報警裝置，擁有了能和外資企業一爭高下的實力和契機。我國自主研發的消防產品活躍在消防抗戰前線，他們不僅承擔著促進社會經濟發展的重大任務，還要為我國民眾提供更多優質的產品和完善的服務。我們要“Create by China” ，而不是“Made in China”。擁有自己獨立創新，核心技術的火災報警裝置開創中國模式，定能在世界全球一體化的大背景下，在國際舞臺擁有一席之地。

2 火災報警器發展趨勢

鑒于當前日新月異、快速發展的國際形勢，不管是系統設計還是應用，針對新興技術、新材料、新應用，都應朝著智能、安全、穩定、集成等方向發展，升級改造，開發獨具中國特色的火災報警系統。

2.1 網絡化

火災報警器利用計算機技術和無線技術將探測、控制、報警燈各系統經IEEE、TCP等協議進行連接，以此實現大數據整合[3]，再利用計算機網絡進行各個模塊系統組合，使之成為一個大型的網絡，實現相關信息以及資源之間的信息共享。如此一來，開發人員僅通過網絡就可以進行宏觀檢測處理，避免了因各獨立系統檢測不完整，無法果斷處理問題的情況。

利用計算機技術將控制器、探測器、各系統之間以及城市報警中心等通過設定的網絡協議進行彼此連接，以此實現對遠程數據的調用，實時監控火災自動報警系統。相關獨立系統還可組成一個大型網絡，網絡內部各系統之間的資源和信息互聯互通，城市119報警中心人員就能及時、準確掌握相關火情信息，宏觀管理各系統，及時發現問題并通知相關單位進行滅火處理。

2.2 智能化

智能型控制器、探測器，分別承擔不同的職能，可大幅提高系統的巡檢速度、安全性和穩定性。傳感器收集濕度、溫度、煙霧濃度等數據模擬量，并通過模糊邏輯和人工神經雙絡技術等進行相關計算，對產生的火災進行判斷，包括火場范圍、火勢大小、煙的濃度、煙霧彌漫方向等，甚至利用電子地圖進行位置提示，對出動人員和撲救方法等給出合理化建議，以此保證各環節各方面快速準確反應聯動，把人員傷亡和財產損失降到最低。在持續探測的過程中及時記錄溫度、煙霧濃度、濕度等環境因素數據發展趨勢更加有利于后期判斷火災原因、火災產生的具體時間，成為調查此次火災事件責任的重要依據之一。

2.3 多樣化

系統發展至今，單傳感器技術偏多，按照原理大致分為溫度、濕度、煙霧、火焰等傳感器，目前較先進的技術也就是結合兩種或幾種傳感器融合，其中最有效的傳感器類型便是煙感探測器。但隨著科學發展，納米、靜電、聲波探測等技術代表了火災探測技術新方向。其中，因納米材料的化學活性好，更適用于制成煙霧探測器，更快、更準確地探測易燃易爆物品、煙霧濃度、蒸汽濕度等，有相關預警處理措施，因此該項目也就成為重點研究方向。

隨著WI-FI、Zigbee等無線技術的發展，設備連接方式也呈多樣性。根據具體環境、場合選擇更適合、更方便、更可靠的通信技術，不僅僅局限于有線連接設備，設備之間有線和無線技術的融合，相輔相成，各探測器之間可實現數據傳遞、交流，從點、網狀探測器逐漸向星型網絡探測器發展[4]。

2.4 小型化

火災報警器朝著網絡化發展，利用網絡化模塊中的設備、資源等替代小型報警設備，設備體積變小，甚至部分報警設備可以不再單獨設置，以此實現子系統控制和探測設備小型化。依托網絡中的設備、服務資源進行判斷、控制、報警，報警器的安裝、使用更經濟適用。

2.5 社區化

根據現行規范，目前我國火災自動報警系統僅在部分建筑上安裝，反觀其他發達國家，很多居民家庭都安裝了火災自動報警系統。隨著我國經濟的不斷發展，人們安全意識的增強，火災自動報警系統技術的日趨完善，在普通家庭積極推廣防火聯動報警設備或獨立式感煙探測器，可有效預防居民家庭火災，切實保障人們家庭生活安全。

3 火災自動報警系統工作原理及應用

火災自動報警系統是一種建立在感知、處理和傳輸技術上的綜合應用系統，由控制器、探測器、消防電話、報警按鈕、聲光報警器等組成。探測器是檢測火災的主要部件，控制器則是火災自動報警系統的核心部件，探測器發出的信號傳至控制器，控制器根據信號的類型和強度進行判斷和處理，發出報警信號，觸發聲光報警器并向消防電話發送信號，以便值班人員及時采取措施。這些設備和系統的聯動可以在火災發生時，協同作戰，增強火災預防和消防救援的能力。同時，火災自動報警系統還需要定期進行檢查和維護，以保證系統能夠長期穩定工作。

在進行火災自動報警系統的設計和使用時，需要充分考慮場所的特點和需求，綜合考慮控制器、探測器、聲光報警器等多方面因素，確保系統能夠快速、準確地檢測火災并及時向相關單位發出警報信息。通過合理的設計和使用，大大提升火災預防和消防救援的能力，減少火災事故的發生和造成損失。

下面以一棟約5萬m2，主樓為酒店、裙房為商業綜合體的高層公共建筑為例，講講火災自動報警系統的設計及應用。

(1)根據現行規范相關要求，本項目需要設置火災自動報警系統，系統形式為集中報警系統。消防值班室設置在一層，疏散門直通室外。消防控制室內設置聯動控制臺，有手動和自動控制、手動硬線直接控制三種控制方式。防排煙、正壓送風、消火栓、自動噴水、電梯迫降、氣體滅火、火災應急廣播等系統均能通過聯動控制臺監視和控制?；馂陌l生時，普通照明、動力配電等非消防負荷電源可使用手動或自動切斷。

在日常設計時，結合值班需求、人工成本及管理等綜合因素考慮，消控室經常與門衛值班室兼用，從而達到設計合規、使用合理性的完美結合。

(2)本項目設大地下室，消控室預留孔洞，管線通過豎向橋架引至地下室，后再經地下室橋架引自各單體。按樓棟、樓層、防火分區等合理規劃報警點位。

(3)以往的設計，整個報警系統上的點位呈現手拉手一路的模式，存在信號傳輸不穩定、反饋不及時、后期維護難等一系列問題。因此《火災自動報警系統設計規范》(GB50116-2013)版新規對于火災報警控制器所連接報警設備總數、地址總數和每一總線回路連接設備的總數均做了數量限制要求，且預留量不應低于額定容量的10% 。規范要求每只總線短路隔離器保護的設備總數不應超過32點，因此，回路的設置就要綜合考慮，每回路一般控制在25～28個設備為宜，保證回路“負荷”合理的同時，也為后期改造留有一定空間。

(4)除特殊場所外，如變配電室、發電機房設置感煙、感溫組合探測器，廚房設置感溫探測器，其余場所如客房、商鋪、地下室、走道、前室等均設置感煙探測器。本次裙房為步行街，為無遮擋的大空間，在頂層采取線型光束感煙火災探測器，根據規范要求設計到位。

一次設計時，探測器的布置根據梁系圖布置，根據梁突出頂棚的高度，低于200mm，可忽略梁的影響；大于600mm，按每個梁間設置；200～600mm之間，根據GB50116-2013附錄F.G確定探測器的數量。二次裝修時，可忽略梁系影響，探測器按吊頂布局布置；當頂棚與吊頂間凈高超過0.8m時，若吊頂內有可燃物，頂棚和吊頂都需要設置探測器。

(5)在消控室設置多線制消防專用電話總機和可直接報警的外線電話。在消防水泵房、防排煙風機房、柴油發電機房、變配電室、消防電梯機房等處設置消防專用電話分機，其余場所設置帶電話插孔的手動火災報警按鈕。手動火災報警按鈕一般設置在疏散通道或出入口處，從一個防火分區或者樓層內的任何位置到最近的手動火災報警按鈕的步行距離不能超過30m，相鄰兩個報警按鈕之間的距離應根據實際情況，控制在25～28m為宜。

(6)本工程設置消防應急廣播系統，在地下室、走道、門廳等公共場所設置廣播揚聲器，按樓層或者防火分區分回路，建筑物內任何一處至揚聲器的直線距離不大于25m。要求在報警區域設置火災聲光警報器，聲壓級別不低于60dB；遇到環境噪聲大于60dB的場所，聲壓級應高于背景噪聲15dB。其中注意的是，消防應急廣播與普通廣播或背景音樂廣播合用時，應具有強制切入消防應急廣播的功能。

(7)除上述幾個主要系統外，消防電源監控、電氣火災監控、防火門監控、余壓監控、氣體滅火等系統，應根據相應規范要求，合理設置。各系統在消防控制室集中控制下，有效預防火災的發生，最大限度保護人民生命和財產安全。

目前我國建筑高度大于100m的住宅建筑要求設置火災自動報警系統；54～100m之間的，也只要求公共部位設置，套內建議設置。隨著人們生活品質和防火意識的提高，這個標準可相應提高，有條件的住宅套內都建議設置適合的火災自動報警系統。

4 結 語

火災自動報警系統能及時發現火情并采取相應措施，避免火災事故的發生，是預防火災事故的主要措施之一。近年來，隨著國家立法及人們的安全意識的提高，很多提升改造項目都新增火災自動報警系統。通過合理的設計和使用，可以有效提高火災預防和消防救援的能力，減少火災事故的發生和造成損失。需要注意的是，火災自動報警系統并不能完全替代人的判斷和干預，因此在火災預防和應急處理中，須加強相關人員的培訓和應急演練，提高火災防范和應急處理能力，確保系統的有效性和可靠性。

綜上所述，火災自動報警系統的設計和使用對于預防和減少火災事故的發生具有重要意義。在當今社會，我們更應重視火災防范和消防設備的建設，加強安全意識和培訓，做好火災預防和應急處理工作，以保障人民生命財產安全。