消防报警及联动自动控制系统的设计与实现

一、消防报警系统的概述

消防报警系统又被称为火灾报警系统或者消防自动报警系统。消防报警系统主要是由火灾探测器（触发器）、火灾报警装置以及一些具备辅助功能的装置组合而成。消防报警系统的工作原理（图一）为：在火灾发生的初期，将燃烧产生的烟雾、光辐射、热量等等物理量，通过感烟、感光、感温等触发器转变为电信号，传输到火灾报警控制器，与此同时会显示出火灾发生的具体位置，记录下火灾发生的具体时间，并发出声、光警报信号，启动消防联动设备。

二、火灾探测器

火灾探测器是消防火灾自动报警系统中对现场进行探查并发现火灾的设备。通常情况下，物质在燃烧的过程中会产生或多或少的烟雾，并会释放出燃烧气体，它们会与空气中的氧气发生化学反应，产生含有红外线以及紫外线的火焰，进而迅速地提高周遭的温度。而这些烟雾、火焰、温度、气体就是火灾探测器所要检测的对象。

（一）火灾探测器的分类

1.按对现场的信息采集类型分为：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器、特殊气体探测器。2.按设备对现场信息采集原理分为：离子型探测器、光电型探测器、线性探测器。3.按设备在现场的安装方式分为：点式探测器、缆式探测器、红外光束探测器。4.按探测器与控制器的接线方式分：总线制、多线制，其中总线制又分为编码的和非编码的，而编码的又分为电子编码和拨码开关编码，拨码开关编码的又叫拨码编码，它又分为二进制编码和三进制编码。

（二）火灾探测器的构造

火灾探测器由传感元件——电路——固定部分——外壳四部分构成。

1.传感元件又称敏感元件，它的主要用途就是将火灾燃烧的具有特征的物理量转化为电信号。它是火灾探测器的核心构成部件。

2.电路，它的主要用途是将传感元件所转化得来的电信号进行放大并处理成为火灾报警控制器所需的相关信号，它往往是由转换电路——抗干扰电路——保护电路——指示电路——接口电路五部分组成。

3.固定部分和外壳属于火灾探测器的结构，主要用于把敏感元件、接插件、电路印刷件、确认灯、紧固件等等部件连为一体，进而保障相对的机械强度，达到规定要求的电气性能，以此来有效地避免它所处环境带来的干扰以及机械力的损坏。

（三）火灾探测器的设计

火灾探测器的设计务必要依据探测区域内有可能发生的初期火灾的具体特征、房间的实际高度、探测区的环境条件以及有可能会引起误报等等因素来进行设计。

1.火灾探测器数量确定

探测器区域内安装火灾探测器的数量按以下公式计算：N≥S/(K.A)。公式中N表示一个探测区域内所需安装的探测器数量；S表示一个探测区域的实际面积；A表示一个探测器能够保护的面积；K表示修正系数，K取O.7-0.8为一级保护对象，K取0.8-0.9为二级保护对象，K取0.9-1.0为三级保护对象。

2.火灾探测器的保护面积

火灾探测器保护的保护面积指的是一只探测器所能探测到的实际地面面积，它受到很多因素的影响，是一个较为复杂的问题。

第一，它与所使用的火灾探测器的性能有关，比如感烟火灾探测器自身具备较高的灵敏性，所以它保护的面积就相对较大；

第二，与建筑物的具体结构特征有关，具体可以分为三个方面，一是与房屋高度以及地面有关，二是与顶棚坡度有关，三是与环境条件有关。

三、火灾报警控制器

（一）火灾报警控制器的功能

火灾报警控制器是消防报警系统的心脏，可以为探测器供电，其具备以下几个功能：一，接受火灾探测器发出的火灾信号，然后启动火灾报警装置，它可以显示出火灾的发生部位以及火灾的发生时间；二，能够通过火警发送装置启动消防报警信号或者是通过自动消防火控系统来启动自动灭火设备以及消防联动控制设备；三，能够自动地监视消防报警系统的正常运行并对特定的故障发出声、光报警。

（二）火灾报警系统的设计

1.划分报警区域

报警区域的划分要严格按照建筑物的保护等级、耐火等级来进行。相关规定明确指出：报警区域应该依据防火分区或者分楼层进行划分，也就是说划分报警区域的时候，不仅可以将一个防火分区划为一个报警区域，还可以将同层的多个防火分区划分为同一个报警区域，但不能跨越楼层进行划分报警区域工作。

2.明确火灾报警控制器的容量

火灾报警控制器的容量应该与每一条总线回路所连接的火灾探测器、信号模板的地址编码总数量保留相应的余量，具体指，在设计消防报警系统的时候，选用的火灾报警控制器的额定容量应该大于系统保护对象显示所需的探测部位地址编码总数，且火灾报警控制器每一条总线回路所连接的火灾探测器以及信号模板的编码总数的额定量也应该大于总线回路中现实所需的地址编码总数量。余量一般是依据系统工程规模的大小、重要程度来确定的，通常情况下可以按照火灾报警控制器额定容量或者是总线回路地址编码总数额定值的百分之八十至百分之八十五来进行选择。

四、消防联动自动控制系统

图一 消防报警系统工作原理图

一个完整的消防报警控制系统应该由火灾探测、报警控制和联动控制三部分组成，而消防联动控制系统是执行部件，消防控制室在接到火警信息之后能够手动或者自动地启动相应的消防联动设备装置，同时，对各个设备装置的运行状态进行有效地监控作业。

（一）消防联动自动控制系统应具备的控制装备

设计消防联动自动控制系统时，应具备以下部分或者全部的控制装置设备：

1.火灾报警控制器——接收、显示、传输火灾信息，并对自动消防设备装置发出相应的控制信号。

2.火灾警报装置及应急广播的指控装置——在火灾发生时，根据人员所在位置距离火灾现场的远近依序地发出警报信号，并组织人员有序进行疏散工作。

3.非消防电源控制装置——消防控制室在明确火灾信号之后，切断相应部分的非消防电源，同时接通火灾警报装置以及火灾应急照明灯、安全疏散的指示灯。

4.电梯回降控制装置——在消防控制室明确火灾之后，能够强迫控制所有的消防电梯都停在首层，并能够接收其反馈信号。

5.自动灭火系统控制装置——消防控制室确认火灾后，进行灭火工作。

6.常开防火门以及防火卷帘的控制装置——发生火灾的时候，能够有效地分区防火，有效地避免火灾蔓延。

7.防烟、排烟系统以及空调通风系统的控制装置——火灾发生时，能够有效地防止烟气进一步蔓延，进而能够提供救生的有利保证。

（二）消防联动自动控制系统的设计

1.如果消防联动自动控制系统设备的编码控制模块与火灾控制器底座的控制信号以及火警信号位于同一条总线回路上传输，那么传输的总线务必应该严格按照消防控制线路的相关标准要求进行敷设，而不是按照报警信号的传输线路要求进行敷设工作。

2.消防水泵、喷淋水泵、防烟以及排烟风机皆属于重要的消防联动设备装置，他们的安全可靠性直接关联着整个灭火工作的成败。因此，在选用总线编码进行控制工作的时候，还应该根据实际的具体情况在消防控制室安装相应的手动直接控制设备装置。

3.设置在消防控制室之外的消防联动控制装置的所有动作状态信号，都应该显示在消防控制室内，这样一来便能够实施系统的集中控制。

4.对于电梯控制系统的设计，当电梯前室的探测器发出报警信号的时候，主控机应该根据其输入（输出）模板进行控制信号的输出工作，以此来强制控制电梯降落至底层，并立马切断相关电源，但消防电梯除外。需要注意的是，不管是总线联动系统还是多线联动系统，设计时都务必与各个联动设备的一、二次线路的设计相结合，考虑到相关设备的控制需要消防控制中心发出多少个命令，就向控制中心反馈多少个状态信号，之后再挑选符合上述要求的输出输入模板。

5.各个联动设备装置还应该就地设置相应的控制箱，这样，即使发生消防控制中心操作失效等意外事故，就地控制也可有效地对联动装置进行相应操作。

五、结语

总之，在设计消防报警及联动自动系统的时候，应根据实际工程的具体情况，比如建筑物的功能特征、用途、保护对象的防火等级、防火分区等等，在设计过程中始终贯彻落实国家现行的相关标准规范，只有这样的消防报警及联动自动系统才能在现实生活中得到更好地实现，进而最大限度地降低火灾带来的损失，更好地保护人们的生命财产安全，促进社会的全面协调发展。

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