高大空间场所火灾自动报警方式分析比较

张 磊 贾宇向

（1.机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450007；2.河南广播电视大学，河南 郑州 450008）

0 前言

随着我国经济建设的快速发展，尤其是当前物流行业的迅猛扩张，各地的物流园如雨后春笋一般蓬勃建设起来。这些标准化仓库、高架仓库大多用于存放各类商品、货物，火灾危险等级较高，通常都是丙类仓库，火灾危险性大。所以这些存放货物价值不菲的高大空间仓库的消防问题越来越受到人们的重视和关注。火灾自动报警系统能够在火灾初期，通过火灾探测器，显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。一般民用或公共建筑中通常采用点型红外感烟或感温探测器。但根据国标GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的规定，对于被保护的空间高度大于12米小于20米时，不能采用点型感烟火灾探测器进行监测和报警。因此高架仓库、会议展厅等高大空间的建筑只能选择其他的报警方式，目前适用于高大空间的火灾自动报警系统有以下三种：空气采样火灾报警系统，红外光束感烟探测系统，图像型火灾报警系统。

1 空气采样火灾报警系统

空气采样火灾报警系统又称极早期吸气式空气采样火灾报警系统，主要由一台安装在墙壁上的探测主机，及与主机相连的PVC管网组成，这些PVC管网可以根据建筑的大小和房间分割布置，可以水平布置在屋顶下，也可以垂直布置在墙壁上，在配接的PVC管道上每隔一段距离设置一定数量的小孔，这些小孔就是报警探测的采样点。系统工作时，由主机内的空气泵通过这些采样点将保护区域内的空气传递到探测主机上，通过探测主机上的激光分辨系统判断是否有火情，采样管的末端设置管帽封闭。一套空气采样火灾报警系统通常可以警戒约2000平方米的区域。该系统探测原理是激光探测原理，通过探测主机主动抽气，可以从各个采样点（管道上的小孔）收集保护区域的空气，通过检测这些空气来判断是否有火情。由于采用了激光探测技术，主机可以检测各种介质燃烧的烟雾，检测范围宽，可检测粒子直径范围0.001～20um。检测的灵敏度可达到0.005～20%obs/m（折光率/米）连续可调，能极早期预报警。通过激光探测器，智能接收器，和三维图像分析，可以设定四级报警阀值，有效避免误报警。能够通过开放协议与其他报警系统联网，作为其他探测系统的一部分工作。该系统维护时仅需对主机进行维护，并通过主机反吹气，将PVC管网中污物吹出即可。适用于通讯机房、微机室、洁净室、大面积高大空间，例如大型物流仓库，卷烟厂烟叶库等。该系统的优点：是灵敏度高，报警时间早，安装灵活，具有开放的组网功能，而且不受探测区域的污秽环境影响，可以在腐蚀性气体环境长期工作，维护方便。缺点是：不能明确火灾发生的具体位置。

2 红外光束感烟探测系统

红外光束感烟探测系统主要由安装在建筑物顶部的一对红外发射和接受装置组成。该系统探测原理是检测红外光对烟雾的衰减程度，可以检测可见的天然物质燃烧产生的烟雾颗粒。检测灵敏度一般在5～9obs/m（折光率/米）。利用红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性可以探测红外线周围固定范围之内的火灾，线型光束感烟探测器通常是由分开安装的、经调准的红外发光器和收光器配对组成的；其工作原理是利用烟减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量米判定火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法，常见的线型红外光束感烟火灾探测器有对射型和反射型两种。

对射型光束感烟探测器由发射器和接收器两部分组成，发射器与接收器都需要供电，接收器直接接收发射器发出的红外光，当有烟雾出现时接收器接收到的红外光会减弱，通过“烟减光法”的方式进行探测。

反射型光束感烟探测器是由收发光器和反光板组成的一线型光束感烟探测器，收发光器发光源部分发出的红外光束撞到反光板上后，便返回到收发光器的收光部分，二者之间无信号传输线路。其优点是该型式的线型光束感烟探测器同样直接由该探测区域上的通用电源供电，不需要外部电源。另外，这种型式的线型光束感烟探测器具有的自动复位光束的特点。

一套红外光束感烟探测装置通常可以警戒长度100米～200米，宽度不超过14米的区域，约1400～2800平方米。该系统安装和维护时均需要对红外发射和接收器进线检测调校，中间不得有遮挡物，安装位置要避免阳光直接照射。适用于高大的空间的厂房、仓库等。该系统的优点是：系统价格便宜，保护面积大，1400～2800平方米的范围，相当于普通点式感烟探测器的20倍以上。缺点是：（1）灵敏度低，不具备在火灾阴燃不可见烟或极早期发现火情的能力。红外对射探测系统的报警灵敏度一般为2-5%减光率，与点式感烟3-5%减光率灵敏度相比差不多，加剧了因为大空间安装高度高造成的反应慢，发现火情更晚。这对保护高价值仓储、会议展厅来说无疑是非常致命的缺点。因此从某种意义上说，红外对射探测系统是牺牲探测灵敏度换来大空间高安装高度应用。（2）报警时间较空气采样报警系统晚，烟雾到达路程长、过程中易稀释飘散等造成报警时间晚，探测容易受到各种因素的影响。安装靠近屋顶时还会因为屋顶太阳照射后的热空气屏障效应，详见GB50116-98的8.1.11条文说明，因此很难把握合适安装高度。该热空气屏障在烟和气流通向探测器的道路上形成障碍，特别是带有金属屋顶的仓库，使烟在热屏障下边开始分层，可能造成的探测盲区。（3）该系统维护不方便，需要定期校准发射和接受器。

3 图像型火灾报警系统

图像型火灾报警系统主要由摄像机、图像火灾探测器及监控中心组成，其中图像火灾探测器主要由图像采集、图像预处理、图像分割、特征提取等部分组成，通过数字图像处理技术将摄像机拍摄到的火焰等信息自动的采集确认并反馈到监控中心。图像报警系统警戒区域的大小主要取决于摄像机的安装位置及摄像机的清晰度等因素。由于该系统探测的原理是将摄像机拍摄的图像经过数字处理技术进行火灾图像检测，所以探测到摄像机只能检测到拍摄范围内的可见火灾，对于早期火情和阴燃的火情不能准确检测。该报警系统可以接入安防视频监控系统，报警与视频监控联动。适用于装设有视频监控的各类场所，特别是高大空间，室外场所等。该系统的优点是：可以通过视频准确的判断火灾的位置，报警直观，误报率较低。可以安装设置在室外，用于室外堆场，罐区，露天设备的火灾报警。缺点是：报警灵敏度低，发现火灾较晚（必须有明烟或明火），易受遮挡，容易产生探测死角，有漏报的危险，室外设置时容易受强光，雨雪等天气因素影响。

4 工程应用分析

因为火灾自动报警系统是十分重要的电气系统，系统的优劣直接关系着发生火情时人员生命安全和现场财产损失程度，早一点报警就能为人员疏散争取多一点时间，就能为消防员灭火提供准确的指示和帮助。所以火灾自动报警系统必须严格按照国家规范设计安装，并通过消防部门验收认可才能投入使用。要求报警系统满足可靠性高，灵敏性高等要求。当前高大空间的仓库、工厂、宾馆大厅、展厅等场所应用最多的是红外光束感烟探测系统和空气采样火灾报警系统。红外光束感烟系统从上世纪90年代开始应用，目前技术成熟应用时间长和范围广，是三者当中应用最广泛的。空气采样火灾报警系统是近年来才在国内市场上应用的，技术先进可靠，主要被应用在一些要求较高，红外光束感烟系统不能胜任的场所（例如污秽、腐蚀环境）。图像型火灾报警系统由于报警灵敏性较低，且容易产生探测死角等缺点，所以单独应用很少。但可以与视频监控系统连接，作为后备的火灾报警系统，或用于室外石化罐区，危险性堆场等的火灾警戒，其优势还是很明显的。在选择火灾报警探测器时除了考虑以上因素外，还要考虑不同系统的造价差异，通常空气采样火灾报警系统的设备价格较高，配套管道价格较低，维护成本较低；红外光束感烟探测器的设备价格适中，但维护成本较高；图像型火灾报警系统需要依托视频监控系统，设备成本较高，维护成本高。

［1］GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社.