高层建筑火灾自动报警与联动系统可靠性分析

黄勇忠

摘要：火灾自动报警及联动系统能防患于未然，并有效控制高层建筑的初期火灾，是国际公认的安全可靠的主动报警及灭火消防设施。本文基于此，首先对高层建筑火灾探测器的现状与分类进行了简要概述，为后续的可靠性分析打下理论基础，然后从火灾探测器，传输线路，报警控制器三个方面对高层建筑火灾自动报警与联动系统可靠性进行了详尽分析，望对相关的消防设计人员带来一定的帮助。

关键词：高层建筑；火灾自动报警；联动系统；可靠性分析；

一、高层建筑火灾探测器的现状与分类

（一）红外光束线型感烟探测器

如图1所示，红外光束线型感烟探测器是根据感烟粒子对红外关注的光敏感性所实现的，其工作原理与传统的光电感烟探测器相类似，其不同之处在于烟即使未进入红外光束线型感烟探测器的采样室中，也会造成光束线覆盖空间内的红外光束衰减。由于这类探测器具有保护面积较大、安装高度较高等特点，故即使是在相对湿度较高或强电磁场的高层建筑中，也会具有较强的反应速度来触发自动报警装置，所以多用于空间跨度较大的的高层建筑中，但其缺陷是成本较高，难以大规模采用。

（二）可燃气体火灾探测器

顾名思义，可燃气体火灾探测器的最大优势在于其能够对泄漏出来的可燃气体具有极优秀的反应速度，并且点型可燃气体探测器的最远有效探测距离能够达到80m，灵敏度数量级为ms，响应速度较快，故在高层建筑中有着重要的应用价值。其缺陷在于寿命较短，并且会由于所泄漏出的可燃气体浓度过高产生损坏。近几年来，我国针对可燃气体火灾探测进行了技术改良，通过采用信号脉冲同步分离技术和双波段互补技术解决了这类探测器在恶劣环境下的运行问题，随着科技的发展，这类探测器有望取得更大的技术突破。

（三）缆式线型定温火灾探测器

缆式线型定温火灾探测器可分为数字式和模拟式两大类，由弹性钢丝、热敏绝缘材料、塑料保护外套等物质组成，多用于电缆较多的大型高层建筑。正常工作状态下时，缆式线型定温火灾探测器的两根弹性钢丝为绝缘状态，当某一绝缘材料中的温度上升到其动作温度的阀值时，绝缘材料融化，钢丝互相接触，导致整个报警回路中的电流迅速增大，引起报警控制器和联动系统发出声、光报警，并在液晶显示屏上给出回路号和火警的距离以供相关人员及时赶赴现场。

二、火灾自动报警与联动系统的可靠性分析

（一）理论概述

一般高层建筑的结构中，整个火灾自动报警与联动系统原理图可参考图3，虽然不同类型高层建筑的规模大小和功能需求存在不同，但在設计的过程中，尽可能高的系统可靠性和尽可能低的误报率仍然是所有设计师和建筑使用人员追求的共同目标。可靠性是整个火灾自动报警与联动系统中重要的性能指标，换言之，一个火灾报警系统在其使用期限内，需要能够对各种条件做出适当的相应。同时，要了解到影响火灾自动报警与联动系统的可靠性的因素包括探测器、传输线路和控制器，下面对此分别进行详细探讨。

（二）火灾探测器的可靠性

大量的工程应用数据表明，火灾探测器的平均无故障时间为30年，如果某高层建筑中火灾报警系统由探测器串联组成，当单个探测器出现故障时即可认为整个系统出现故障，符合30年的平均无故障时间，若火灾报警系统由X个探测器并联组成，那么整个系统平均无故障时间为单个探测器的1/X。在实际设计过程中，火灾探测器的具体数量一般需要结合单个探测器的保护范围进行选择，而具体类型则需结合高层建筑的具体使用目标选择，例如电缆结构复杂的工业建筑选择缆式线型定温火灾探测器，建筑重点防范部位选择可燃气体火灾探测器等等。因此，规模越大的火灾报警系统也就对整个火灾探测器的可靠性有着更高的要求，而为了提升火灾探测器的可靠性，相关的设计人员也需要结合实际情况，选用何时类型的火灾探测器，同时确保探测器的保护范围能够覆盖到整个高层建筑，以提升使用效率，降低成本。

（三）传输线路的可靠性

包括导线段和连接螺丝在内的传输线路对整个自动报警与联动系统的可靠性亦有着重要的影响，随着整个系统规模的提升，这一影响也将不断扩大。因此，选用自动报警与联动系统一体的二总线方式可明显提升系统可靠性，在自动报警与联动系统的初期发展阶段，传输线路的连接方式采用总线并联控制法，虽然具有一定的可靠性，但缺陷在于某一处总线回路出现短路时会导致整个线路发生短路，因此不得不得添加短路隔离器以保障系统正常运行，但这却导致系统结构进一步复杂，后期的维护工作难以进行。因此，现阶段传输线路采用链式连接式，在继承总线回路连接模式的优势的同时，还采用环形的连接形式实现了分别识别每只探测器当时的状态。同时，由于回路出现短路故障时可通过正反自动保护来保障其余探测器继续工作，近几年的适应编址方式更是使得回路中不再需要短路隔离器，系统的复杂性降低，安装和维护方便，整个可靠性也有有了较大的提升。

（三）报警控制器的可靠性

报警控制器本身是影响系统可靠性的重要因素，现阶段火灾自动报警系统采用集中区域二级构成方式，即采用通用控制器来作为主机，通过环形结构或令牌环的网络结构方式架设起从机分布式系统，使得高层建筑中的不同功能模块在具有独立消防系统的基础上，实现网络互连、资源共享、信息传递等工作，进一步提升其有效性。此外，报警控制器的误报也会对系统可靠性产生较大的影响，对此可采用多态探测器或是“分布智能”探测器来降低误报率，提升系统可靠性。

三、结语

火灾自动报警与联动系统的设备组建较大，功能也较为复杂，如果系统发生误报导致相关设备进行联动工作，势必会造成经济损失以及引起建筑内的人员心里恐慌，严重时将导致重大安全事故。基于此，如何保障这类系统的可靠性，如何采取更优化的设计方法，也是火灾自动报警与联动系统设计过程中的重中之重。相关的设计人员需要基于此，结合高层建筑的实际功能情况，有的方式的选用合适的火灾探测器类型和传输线路的连接方式，充分提升系统的可靠性，保障高层建筑的消防安全。

参考文献

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