城市综合管廊火灾自动报警系统设计探讨

孙静

（中国航空规划设计研究总院有限公司）

城市综合管廊火灾自动报警系统设计探讨

孙静

（中国航空规划设计研究总院有限公司）

对综合管廊的发展情况和特点进行阐述，结合综合管廊工程火灾自动报警系统设计案例，探讨综合管廊工程的火灾自动报警系统设计。

综合管廊；火灾自动报警系统；消防联动电气火灾监控；燃气报警

1 综合管廊概述

城市综合管廊也称共同沟，是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的局面，实施统一规划、统一设计、统一建设和统一管理。城市综合管廊的建设是逐步消除城市“马路拉链”“空中蜘蛛网”等问题的重大惠民工程，可以提高城市综合承载能力，合理开发利用地下空间，提升新型城镇化发展质量，打造经济发展新动力。

针对国内目前长期存在的城市地下基础设施落后的现状，国家相关部门先后颁布了《国务院关于加强城市基础设施建设意见》国发[2013]36号，《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理指导意见》国办发[2014]27号，对城市地下综合管廊的规划设计及管理提出了总体工作要求，要求稳步推进城市地下综合管廊的建设。综合管廊内通常涵盖给水、中水、电力电缆、通讯电缆、燃气、污水管线，一旦发生火灾，将对居民的生产、生活带来极大的不便，甚至会造成重大的经济损失，因此，综合管廊的消防安全十分重要。

综合管廊工程火灾报警系统设计主要依据的规范是GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》、GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》。

2 工程概况

某市综合管廊工程共9条路段，总长约21.8km，每个防火区间长度不超过200m，相邻防火分区间通过常闭型防火门进行防火分隔。该管廊工程干线设电力舱、市政舱、燃气舱，支线设市政舱、燃气舱，断面如图1所示。通过综合管廊项目的实施，最终实现给水、中水、电力电缆、通讯电缆、燃气、污水管线入廊。

3 某管廊工程火灾自动报警系统设计

3.1 设计方案

本工程按照集中报警系统设计，在该地下综合管廊控制中心设消防控制室，内设1套火灾报警图形显示装置和1台火灾报警控制台，控制台内设火灾报警及消防联动控制主机，对整个综合管廊的火灾信号和消防设备进行监视和控制。

干线综合管廊市政舱内不含高压电缆，仅包括通信管线（包括联动、移动、电信、广电）及低压自用电力电缆，因此，干线综合管廊市政舱不设火灾自动报警系统。根据《城市综合管廊工程技术规范》，燃气舱不设火灾自动报警系统。支线综合管廊不设电力舱，仅包括燃气舱、市政舱，市政舱内包含10kV电力电缆，因此，支线综合管廊市政舱设火灾自动报警系统。

在电力舱、电力舱风机间、支线市政舱、支线市政舱风机间、电力舱出入口等处设火灾自动报警系统。各段管廊作为集中报警系统的一部分，采用区域报警系统，1个报警区域不超过3个防火区间，每10个防火区间设1台火警控制柜（含火灾报警控制器、感温光纤测温主机、防火门监控器、消防电话主机、工业网络交换机、联动电源），布置在本段就地设备间（与风机间合用）内，负责10个防火区间的火灾监视、报警及联动。

在燃气舱设置可燃气体报警系统，在所有舱室设置防火门监控系统。

各段管廊的火灾报警控制柜，经工业环网交换机由单模光纤接入主干火灾报警通讯网络，将所有信号通过网络上传至消防控制室上位机。各段管廊的火灾报警控制柜集成火灾报警控制器、消防电话主机、感温光纤测温主机、防火门监控器、联动电源、工业环网交换机。火警柜落地安装，防火等级为IP65。

3.2 火灾自动报警系统设置

火灾报警系统总线上设置总线短路隔离器，每只总线短路隔离器保护的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等消防设备的总数不超过32点；总线穿越防火分区时，在穿越处设置总线短路隔离器。1台火灾报警控制器所连接的设备总数和地址总数不超过3 200点，其中每一个回路所连接的设备总数不超过200点，并留有不少于额定容量10%的余量。

3.3 手动报警按钮及警报设置

在电力舱及支线市政舱每个防火区间出入口、通风口、舱室内设置手动报警按钮（带消防对讲电话插口）、声光报警器。手动报警按钮及声光报警器可安装在电力桥架上，安装高度分别为1.5m及2.5m左右。在标准段电力舱室每个防火分区内，距防火墙2m左右各设置1组手动报警按钮及声光警报器，舱室内部其他位置按50m间距布置。在确认火灾后火灾自动报警系统能同时启动所有火灾声光警报器。

图1 综合管廊干线标准横断面图

3.4 火灾探测器的选择及设置

综合管廊火灾探测器主要采用点型感烟探测器、线型感温光纤探测器。

1）点型感烟火灾探测器

点型智能感烟火灾探测器内置单片机，具有现场参数采集能力，并能实时处理，同时向火警控制器传递正常、火警信号，并可向控制器上报现场浓度的数据。每个智能感烟探测器占用控制器1个节点地址，采用电子编码方式编码，操作方便；抗干扰能力强，可靠性高；结构设计无污染，抗潮湿。

在管廊电力舱舱室顶部、电力舱各防火区间风机间、投料口夹层、出入口顶部设置点型感烟探测器，通过火警总线接入管廊火灾自动报警系统，探测器与灯具的水平净距应大于0.2m。

2）光纤感温火灾探测器

线型光纤感温探测器以光纤拉曼技术为基础，结合了高频脉冲激光、光波复用、光时域反射、高频信号采集及微弱信号处理等先进技术，广泛用于电缆隧道、综合管廊等长距离的火灾探测。光纤感温火灾探测器主要由光纤主机、探测光缆组成。其中，光纤主机负责光纤信号处理、报警和参数设置等，探测光缆负责现场的温度采集。光纤主机可通过RS485等通讯接口与火灾报警控制器相连。其功能主要包括：在显示屏上可以直观显示被检测部位的具体位置及名称，进线实时连续的温度检测和火灾报警，并可准确定位。可以根据现场的报警要求，调整报警阈值，系统具有自诊断功能，可快速判定光纤或光缆故障。

在电力舱及设置火灾自动报警的支线市政舱舱室顶部设置线型光纤感温光缆探测器，探测器采用钢索吊装，与灯具的水平净距应大于0.2m。

每个光纤测温主机管理10个防火区间，选择2通道、不小于2km的设备即可满足要求。

3.5 消防电话的设置

本工程内设置有紧急电话网络，为独立的消防通信系统。

在每个火灾报警控制柜内设置消防电话主机，在管廊内就地设备间、变电站设置消防专用电话分机，挂墙明装，H=1.5m。消防专用电话分机固定安装在明显且便于使用的部位，有明显标识。

消防控制室设置可直接报警的外线电话。

3.6 防火门监控系统

所有舱室的防火门均设置监控系统。本工程管廊防火分区防火门均为常闭型防火门，每个火灾报警区域设置1台防火门监控器，布置在该报警区域的火灾控制柜内。防火门监控器用于显示并控制防火门开启、关闭状态，对防火门处于非正常打开的状态给出报警提示，使其恢复到正常工作状态，确保防火门功能完好，并上传防火门状态信息至消防联动控制器。

3.7 电气火灾监控系统

电气火灾监控系统属于先期预警系统，与传统火灾自动报警系统不同的是，电气火灾监控系统早期报警为了避免损失。《城市综合管廊工程技术规范》第6.6条规定，应对综合管廊内的电力电缆设置电气火灾监控系统，此处的电力电缆指的是进入管廊舱室的市政电力电缆。

综合管廊电力电缆的电气火灾监控可采用感温电缆。感温电缆分为不可恢复式和可恢复式两种类型。本工程采用可恢复式，可恢复感温电缆火灾探测器由微机调制器、感温电缆、终端处理器3部分组成。探测器具有定温报警功能，特别适应于电缆隧道内的动力电缆及控制电缆的火警早期预报。可恢复感温电缆火灾探测器具有结构稳定、抗干扰性和抗拉性能强，在安全温度范围内探测器报警后不损坏感温电缆，感温电缆可重复使用。

在10kV及以下电力电缆每层支架上敷设1根感温电缆，采用S型敷设。对110kV及220kV电力电缆，采用品字形捆扎敷设在电缆上，沿电力电缆走向每回路敷设1根感温光缆。 感温电缆作为电气火灾探测器接入火警控制器。

3.8 消防联动控制

消防联动控制器应能按设定的控制逻辑向相关的受控设备发出联动控制信号，并接受相关设备的联动反馈信号。各受控设备接口的特性参数应与消防联动控制器发出的联动控制信号相匹配。需要火灾报警系统联动控制的消防设备，其联动触发信号应采用两个独立的报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合。

1）排风机的控制

当同一防火分区内任两只火灾探测器或任一只火灾探测器和手动火灾报警按钮发出报警信号时，联动触发火警控制器关闭着火分区及同舱室相邻防火分区通风机及防火阀。

2）超细干粉自动灭火系统控制

悬挂式超细干粉灭火装置同时具有电控自动启动、电控手动启动、定温启动3种方式。

电控自动控制： 将与灭火装置相连接的气体灭火控制盘设置于“自动”位置时，灭火装置处于自动控制状态。当任一防火分区发生火灾时，火警控制器接收到任一只感烟火灾探测器或任一只感温火灾探测器发出报警信号时，启动该防火分区的火灾声光报警器；当火警控制器接收同一防火分区内任一只感烟火灾探测器与任一只感温火灾探测器发出报警信号时，火警控制器联动气体灭火控制器，延时至设定的时间（30s）后启动灭火装置释放超细干粉灭火剂灭火。气体灭火控制盘同时启动本防护区外的指示灭火剂喷放的火灾声光报警器（带有声光警报的气体释放灯，气体灭火装置配套）。气体灭火控制盘信号反馈器向消防联动控制器反馈灭火剂释放信号。

手动控制：防护区发生火灾时，按下该防护区门外（或气体灭火控制盘）上的启动按钮，即可启动灭火装置灭火，气体灭火控制盘同时启动本防护区外的指示灭火剂喷放的火灾声光报警器（带有声光警报的气体释放灯，气体灭火装置配套）。气体灭火控制盘信号反馈器向消防联动控制器反馈灭火剂释放信号。

定温启动：防护区发生火灾，使环境温度上升至灭火装置设定的公称动作温度（设定68℃）时，无论火灾报警控制器是否动作，灭火装置也自动启动释放超细干粉灭火剂灭火。由专用模块向气体灭火控制盘反馈火灾启动信号。由气体灭火控制盘完成规定的报警、联动动作。

3）非消防电源控制

在管廊电力舱各防火区间动力配电箱的非消防用照明、电力总开关上设分励脱扣器附件，由相应火灾报警控制器火灾确认后，根据需要断开本防火区间及相关区域非消防电源。

4）应急照明系统控制

消防应急照明和疏散指示系统由消防联动控制器联动应急照明配电箱实现。在确认火灾后，由发生火灾的报警区域开始，顺序启动全部疏散通道的消防应急照明和疏散指示系统，系统全部投入应急状态的启动时间不超过5s。

5）门禁及防火门监控联动

消防联动控制器具有打开疏散通道上由门禁系统控制的门的功能。

防火门监控器可显示并控制防火门开启、关闭状态，对防火门处于非正常打开的状态给出报警提示，使其恢复到正常工作状态，确保防火门功能完好，并接受防火门状态信息。

4 燃气报警系统设计

燃气舱设置可燃气体探测报警系统，在每个就地设备间设置1台燃气报警箱，管理两个防火分区的可燃气体报警。

在燃气舱舱室顶部、人员出入口、通风口、投料口等舱室内最高点气体易于聚集处和燃气管道上的分段阀门等位置设天然气探测器，接入可燃气体报警控制器内。可燃气体探测器在舱室顶部设置时，安装高度在顶棚下0.3m；在阀门上方设置时，距阀（组）1.0m。舱室内沿线天然气探测器设置间隔约12m。

当天然气浓度达到爆炸下限的20%时报警，系统接到报警信号作声光报警并联动事故防火分区及相邻防火分区的轴流风机，当浓度达到爆炸下限值的25%时切断该燃气管道支路两端的天然气进气管道电磁阀。

燃气管道舱内设置的报警系统设备选型、安装、接线技术要求应符合GB 50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》有关爆炸性气体环境2区的防爆规定，电气设备保护级别为Ga、Gb或Gc，电气设备类别为ⅡA、ⅡB或ⅡC，电气设备温度组别T1，使用的设备温度级别为T1～T6。一般厂家的防爆产品类别标示为Gb d ⅡC T6，满足燃气管道舱室环境的要求。

图2 火灾自动报警及燃气报警传输网络系统图

5 设计探讨

综合管廊工程具有结构复杂、防火要求严格等特点，在火灾自动报警系统设计过程中，应充分了解工程的特点、各个断面、检修口、投料口的设置，并了解给排水、暖通、建筑等各专业意图，以做好消防联动系统设计。

1）管廊内是否需要设置广播

综合管廊为集中报警系统，依据GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》第4.8.7条规定，“集中报警系统和控制中心报警系统应设置消防应急广播”。但是，综合管廊为非公共场所，平时只有少量工作人员进行巡检工作，当有紧急情况时火灾警报器可以满足需要，所以管廊内可不设消防应急广播，此点在GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》中有明确交代。

监控中心一般为地上独立的建筑物，可根据需要设置应急广播。

2）火警电源

火灾自动报警系统应设置交流电源和蓄电池备用电源，交流电源采用消防电源，备用电源采用火灾报警控制器自带蓄电池，蓄电池容量应能保证火灾自动报警及联动系统在火灾状态同时工作负荷条件下连续工作3h以上。

依据GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》第10.1.4 条规定，火灾自动报警系统主电源不应设置剩余电流动作保护和过负荷保护装置。火警双电源箱、火警控制盘、可燃气报警控制盘、气体灭火控制器、电气火灾监控器、感温光纤测温主机、可燃气体报警控制器等电源，可采用单磁脱扣的断路器，过载只报警。

3）市政舱是否设置火灾报警系统

按照GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.5.7条规定，应在含电力电缆的舱室设置火灾自动报警系统，管廊内的电力电缆包括市政电力电缆和自用电力电缆，规范并未明确此处的电力电缆指的哪部分。笔者认为，此处的动力电缆可按照市政电力电缆理解，市政舱若没有市政电力电缆，可以不设火灾自动报警系统。但存在管廊支线时应注意，当舱室减少（如三舱变两舱，取消电力舱），部分电力电缆进市政舱，此时电力舱应设火灾自动报警系统。

此外，除国家标准外，设计时应遵守各地地方标准。如《贵州省城市综合管廊建设技术导则（试行）》中第5.1.4条明确规定，容纳10kV及以上电力电缆的舱室应设置火灾自动报警系统。

4）消防设备外壳防护等级

城市综合管廊内电气设备防护等级应适应地下环境的使用要求，应采取防水防潮措施，防护等级不应低于IP54。综合管廊内报警设备防护等级不宜低于IP65。因此，在选择报警设备时，应核实各类产品的防护等级，尤其是点型感烟探测器、手动报警按钮、声光报警器、模块箱等。由于点型感烟探测器的工作原理决定了它的防护等级不能达到IP65，在综合管廊的环境下，笔者认为可以适当降低防护等级的要求。对于各类控制器，如可燃气体报警控制器、防火门监控器、火灾报警控制器等，可以通过组柜或箱的方式，来满足防护等级的需求。

5）火警传输网络

火警总线的传输距离一般在1 200m以内，线型感温光纤一般为2km、3km或更长，可燃气体报警总线传输距离在400m内，综合以上因素考虑，可以把相邻的10个防火分区划为1个报警区域，在中间区域设置1台区域火警控制柜。当综合管廊含多条路段时，每条路段宜单独划分报警区域，根据需要设置1个或多个区域火灾报警控制柜，通过工业环网将各个区域火灾报警控制柜联结起来，统一上传至消防控制室。

可燃气体报警控制器每2个防火分区在中间位置设置1台，如图2火灾自动报警及燃气报警传输网络系统图所示，可通过工业环网交换机及工业环网将火警数据传至综合管廊消防监控中心。

6 结语

含高压电力电缆的舱室应设火灾自动报警系统，入舱的市政电力电缆设置感温电缆进行电气火灾探测，燃气舱应设可燃气体报警系统，所有舱室的常闭防火门设置防火门监控系统。城市综合管廊火灾报警系统的设计，应按照防火分区进行火警系统规划，再根据《火灾自动报警系统设计规范》《城市综合管廊工程技术规范》等相关规范的要求进行设计，以满足各专业、各系统的控制要求。

[1]GB 50838—2015城市综合管廊工程技术规范[S].

[2] GB50016—2014建筑设计防火规范[S].

[3] GB50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].

Discussion on Design of Automatic Fire Alarm System for Urban Comprehensive Pipe Gallery

SUN Jing

(China Aviation Planning and Design Institute(Group)Co., Ltd.)

This essay expounds the development and characteristics of the design of the automatic fire alarm system of the integrated pipe gallery project,combined with the design case of the auromatic fire alarm system of the integrated pipe gallery project.

comprehensive pipe gallery; automatic fire alarm system; alarm and monitoring for electric fire protection; gas alarm