火灾报警系统原理设计

2025-01-14

火灾报警系统原理设计（通用8篇）

火灾报警系统原理设计篇1

0 引言

随着社会的发展, 城市高层、及大型综合性建筑日益增多, 火灾的隐患也大大增加。现如今在工业和居民建筑、酒店、大型商场等, 火灾报警系统已成为必要的防火装置。火灾报警系统对现代建筑、人们生活起到了极大的防范保障[1]。火灾自动报警系统不仅能迅速监测火情, 还可以发现人们不易发觉的火灾早期特征, 可将火灾带来的生命财产损失降到最低。火灾前期, 燃烧物质分解出大量的有毒气体, 在我们毫无察觉火情的情况下就发生了中毒, 而无力逃生, 火灾自动报警系统可监测到周围浓度的变化, 为人们提供周围浓度超标报警信息, 通知人们及时疏散[2]。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警, 有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义, 有着很大的经济效益和社会效益。计算机与信息化飞速发展的今天, 基于电子技术等烟雾火灾预警、报警系统也出现了很多, 特点也各有利弊, 本文综合技术性与实用性, 结合单片机及人工智能技术等方法, 对家庭式的智能火灾报警系统的设计原理及方案展开比较分析和研究。

1 设计原理

1.1 传感器的选择

火灾报警系统的设计遵循简单实用原则设计一种适合广大群体的火灾智能报警系统, 该设计以单片机STC89C52为核心来对周围环境进行实时检测[3]。各独立单元还有:烟雾传感器、A/D转换器、报警器、LED数码管。根据传感器对空气中的某分子进行实时数据浓度的采集, 后将采集到的信号送入到A/D转换模块进行由模拟到数字信号的转变, 再将其送入单片机内对信号进行判断处理是否发生火灾, 另一方面将测得的浓度通过LED数码管显示给用户, 若发生则启动报警模块报警。

图1为系统的整体结构框图, 单片机采用STC89C52单片机作为控制器, 控制烟雾传感器的工作状态和LED数码管显示模块及报警电路。A/D模块采用ADC0804完成模拟到数字信号之间的转换, 传感器采用MQ-2电阻式烟雾传感器, 该传感器的特点是不但对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高, 而且对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。由于该传感器的应用范围较广, 所识别的可燃性气体较多, 所以一直受到相关产品元件采用用户的青睐, 也直接降低了产品成本。

1.2 控制芯片的选择

随着科研技术的不断发展, 在多数电子设计当中, 8位单片机仍是首选。从市场来看, 目前8位单片机在国内外仍占有重要地位[4]。在8位单片机中又以MCS-51系列单片机及其兼容机所占的份额最大。MCS-51的硬件结构决定了其指令系统不会发生变化, 设计人员可以很容易的对不同公司的单片机产品进行选型, 他们只需将重点放在芯片内部资源的比较上, 可用方案大致有三种。

方案一:采用AT89C51芯片, 内部具有4K字节存储器的低电压, 在3V的超低压工作, 而且与MCS-51系列兼容, 但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 在对电路进行调试时, 程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时, 对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:采用AT89S52芯片, 它是一种低功耗、高性能的8位微控制器。也能在3V的超底压工作, 同时也与MCS-51系列完全兼容, 该芯片内部存储器为8KB ROM存储空间, 同样具有89C51的功能, 且具有在线编程可擦除技术, 在对电路进行调试时, 程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时, 不需要对芯片多次拔插, 所以不会对芯片造成损坏。

方案三:采用STC89C52芯片, 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器, 具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造, 同时, 其还完全兼容工业80C51的产品指令和引脚。片上Flash允许程序存储器在系统可编程, 亦适于常规编程器。在单芯片上, 拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash, 使得此款芯片成为大多嵌入式应用系统产品芯片的首选, 其灵活与超有效的特点更是其最大优势[5]。

综合分析以上三种方案, 方案一因自身设计缺陷, 已经很少被人使用;方案二和方案三使用差别不大, 但方案二需要专有下载线;方案三使用串口下载即可。因此选择方案三具有较为突出的优势。

1.3 传感器选择

传感器种类繁多, 根据火灾发生时表示出来的物理现象可以分为:气敏型、感温型、感烟型、感光型、感声型等, 火灾预警系统的无疑以感烟型传感器最为合适, 备选方案大致有二。

方案一:MQ-2电阻式烟雾传感器与模拟电子技术为核心, 是一种技术水平较好的烟雾报警器。其中MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测, 具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点, 而且价格低廉, 使用寿命长。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、智能化的烟雾报警器。近年来, 在医疗、空气净化、家用燃气和热水等方面, 得到了广泛应用。MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度, 尤其对烷类烟雾更为敏感, 具有良好的重复性和长期的稳定性, 初始稳定、响应时间短、长时间工作性能好。还有很好的抗干扰性, 可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息, 例如酒精和烟雾等。电路设计电压范围宽, 24V以下均可, 加热电压5±0.2V。

方案二:NIS-09C离子型感烟探测器由日本NEMOTO公司生产, 内部有微量放射性物质媚241, 探测器被金属电极覆盖, 放射能不会泄露。它对白色、灰色和黑色烟雾有良好的响应, 但其受环境影响较大。符合美国UL217标准, 欧洲EN-54-7标准及GB4715-93国家标准。NIS-09C具有低功耗, 普适性的传感器, 适用于高灵敏度烟雾探测器, 火灾报警系统, 其特性单元双室结构、体积小、相对温湿度40摄氏度和95%条件下, 收集极平衡电位变化值的基本参数范围内、收集极平衡电位一致性好, 分散度小。工作电压9-20V, 价格高。

方案一与方案二相比之下, 方案二的设计要求太高而复杂, 含有放射性元素不安全且价格远高于方案一, 所以选择方案一的选择的相对基础研究, 较为经济实惠且安全可靠。

1.4 A/D模块的选择

为确保系统处理结果的精确度, A/D转换器必须具有足够的转换精度;如果要实现快速变化信号的实时控制与检测, A/D转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展, 现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D转换器, 它们具有愈来愈先进的技术指标, 这里我们考虑三种方案选择的比较。

方案一:ADC0809是美国国家半导体公司的CMOS工艺8通道, 8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关, 它可以根据地址码锁存译码后的信号, 只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。8路输入通道, 8位A/D转换器, 即分辨率为8位。具有转换起停控制端, 转换时间为100μs (时钟为640k Hz时) , 130μs (时钟为500k Hz时) , 单个+5V电源供电。模拟输入电压范围0~+5V, 不需零点和满刻度校准。工作温度范围为-40~+85摄氏度, 低功耗, 约15m W。

方案二:ADC0804是8位CMOS单通道逐次逼近型的A/D转换器, 三态锁定输出, 存取时间135us, 分辨率:8位, 转换时间:100us, 总误差:1LSB, 工作温度:0—70度, 精度:1LSB。模拟输入电压范围0~+5V, 单个5V电源供电。

方案三:ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片, 体积小, 兼容性好, 性价比高, 工作频率为250KHz, 转换时间为32us, 商用级芯片温宽为0~+70摄氏度, 工业级芯片温宽为-40~+85摄氏度。

方案一、方案三都是8通道模拟输入用起来比较复杂且价格比较贵, 方案一必须接外部时钟, 方案二是单通道采集差分信号比较方面而且可以外接RC产生时钟也可以外接时钟, 价格理想比较适合, 所以A/D转换模块选用方案二。

1.5 显示模块的选择

电子设计中常用的输出显示设备有两种:数码管和LCD。

方案一:数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备, 每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成, 根据七个发光二极管的正负极连接不同, 又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种, 选择的数码管不同, 程序设计上也有一定的差别。数码管显示的数据内容比较直观, 通常显示从0到F中的任意一个数字, 一个数码管可以显示一位, 多个数码管就可以显示多位, 在显示位数比较少的电路中, 程序编写, 外围电路设计都十分简单, 但是当要显示的位数相对多的时候, 数码管操作起来十分烦琐, 显示的速度受到限制[6]。并且当硬件电路设计好之后, 系统显示能力基本也被确定, 系统显示能力的扩展受到了限制。

方案二:液晶显示屏具有功耗低、体积小、显示内容丰富等特点, 用户可以根据自己的需求, 显示自己所需要的、或者自行设计所需图案。如遇到复杂数据的显示情况, 则更能突出其优点与功能的优势, 其系统显示能力更可通过后续的软件升级来进一步提高和扩展。外围驱动电路设计比较简单, 显示能力的扩展将不会涉及到硬件电路的修改, 可扩展性很强。字符型液晶显示屏已经成为了单片机应用设计中最常用的信息显示器件之一, 不足之处在于其价格比较昂贵, 驱动程序编写比较复杂[7]。

结合烟雾报警系统需要显示浓度值的特点, 有考虑家庭型对老人孩子的用户群体, 需要显示效果简单易懂, 采用数码管显示方法比较适合, 因此数码管的选用性价比更高。

3 结束语

火灾自动报警系统有百余年的历史, 国外从1930年代开始研究及开发烟雾传感器, 并且发展迅速, 一方面是因为人们安全意识增强, 对环境安全性和生活舒适性要求提高;另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。随着传感器生产工艺水平逐步提高, 传感器日益小型化、集成度不断增大, 使得烟雾检测仪器的体积也逐渐变小, 提高了烟雾检测仪器的便携性, 更加利于生产、运输及市场推广, 在新产品的开发与研制工作中, 前期的需求分析与原理及元件性价比的研究和比较是极为重要的环节, 本文为国家级大学生创新创业训练计划项目的前期工作成果, 具体的实现过、实验平台的搭建以及系统的开发也将基于此理论的基础上继续深入并展开。

摘要：文章以单片机家庭火灾报警系统的设计原理及方案的比较分析展开研究, 结合控制芯片、传感器、A/D模块、显示模块等硬件的选取及方案进行对比, 充分别考虑其优缺点、性价比等方面的特点, 得出优选方案, 为后期系统平台的搭建与设计提供理论支持及保证。

关键词：单片机,传感器,火灾报警系统,比较

参考文献

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火灾报警系统原理设计篇2

森林火灾监控报警系统的通讯过程为：由火灾报警器依次向各个火灾探测器发送巡检数据包，火灾探测器接收到数据包后检查数据包内包含的火灾探测器地址编码，如果和自身的地址编码相匹配说明数据包是发给自己的;否则，丢弃该数据包，不作任何响应。当火灾探测器确定报警控制器是呼叫本机时，由数据包头可以判断出数据包的内容，对数据包中的数据做出正确的处理。为了确保数据包的内容，每个数据包最后一个字节传输的是整个数据包计算出的效验和，接收方也通过同样的方法计算出数据包的效验和二者比较，如果一致认为数据包传输正确。否则，认为数据包传输错误，要求重新传输该数据包，当火灾报警控制器发送巡检数据包后，报警控制器处于等待状态，等待时间可以在程序中人为设定，如果在等待时间内接收到报警探测器返回的数据包，判断正确后，可以对数据包进行相应处理。如果在预设时间内有收都无法收到火灾探测器的答应数据包，则系统判断通讯线路或者该火灾探测器出现故障。在LCD显示器屏幕显示错误警告，提示操作人员检查。终端软件设计

系统最终面向终端用户，而用户一般对技术细节不了解，也不需要了解，用户直接接触到的是软件的运行界面。在系统功能实现的基础上，用户往往通过操作界面的简洁与否、操作流程的复杂程度、界面是否有良好的一致性、是否可以方便地进行二次开发等标准来评价一个系统的优劣。从编程人员的角度考虑，能够轻松维护和升级的程序才有活力。因此，在基本功能实现的基础上，如何为用户提供一个简单、舒适、友好的界面，如何能使用户方便、简单的操作系统，如何在现有基础上方便的实现软件的维护和升级，如何能使拥护容易的进行二次开发，使现代系统软件设计的目标。报警控制器软件的基本功能设计要求如下：

1.要能够对每个火灾探测器进行管理，包括查询火灾报警探测器的相关信息、修改火灾探测器的相关信息、增加、删除火灾报警探测器。在软件运行过程中，可以随时在界面上观察火灾探测器的工作状态。

2.要能够准确判明发生火灾或故障的火灾探测器的位置，并且在界面上显示相关报警信息，提示操作人员进行处理。如果发生了火灾，系统除了在屏幕上显示出报警信息，发出报警以外，还将相关报警信息打印出，以方便查阅、分析。串口通信软件设计

系统采用zigbee模块，烟雾传感器对检测到的数据进行传输，计算机与计算机之间，计算机与传感器之间采用串口通信传递数据。

串行总线是一种久远但目前仍常用的通信方式，早期的仪器、单片机、PLC等均使用串口是计算机进行通信，最初多用于数据通信上，但随着工业测控行业的发展许多测量仪器都带有串口总线接口，因此了解掌握串口通信技术及其编程是非常必要的。在此设计中，报警控制器和烟雾探测器之间的通讯为SerialPort的串口通信，外设和计算机之间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据。上位机软件设计

软件还要能够管理操作人员的相关信息。可以增加、删除操作人员，并且可以修改现有操作人员信息。软件运行时需要输入操作人员编号和密码进入系统，使对于操作系统的人员进行更好的管理，使系统具有更高的安全性。软件还要做到能方便查询报警控制器和火灾探测器之间传递的数据记录，以及程序主界面报警信息查询模块通讯模块火警处理模块探测器查询模块探测器管理模块操作人员管理模块系统运行日志模块系统进行的历史记录。上位机软件运行流程图和界面图如下。小结

火灾报警系统原理设计篇3

1. 火灾自动报警系统工作原理

目前使用的火灾报警系统, 主要是由火灾报警装置以及触发器器件等装置组合而成的。当火灾发生时, 火灾初期产生的热量与烟雾等物质, 会经由火灾探测器转变为电信号讯息, 并传输的火灾报警控制器之中, 使其发出声音以及光等报警信号, 开启消防联动设备, 以确保消防联动设备开始工作, 有效降低火灾造成的破坏力[1]。

在整体系统中, 探测器件会对火灾现场的气体以及温度进行感应, 一旦达到预先设定的感应标准, 就会将其认定为是火灾险情, 并及时生成并发出报警讯息。这种探测器件会按照内部火灾响应参数, 分成复合火灾探测器、烟检探测器以及热检探测器等类型, 相关人员会按照探测器工作性能以及工作特点, 将其科学安置在相应的区域内。而消防联动设备的关键作用, 就是在接到火灾报警信号之后, 整体消防系统会通过手动或者自动方式进行启动, 同时会将系统状态直观反映出来。此时自动灭火系统控制设备、火灾报警控制器以及常开防火门等设备都会在火灾中发挥作用, 为人员逃生以及火灾险情控制提供了一定保障。

2. 火灾报警系统的联动运用方式

2.1 自动灭火系统

消防联动系统中的自动灭火系统多以自动喷水灭火系统为主, 且按照喷水管道是否含水, 可以将其分为干式灭火以及湿式灭火两种形式。在对该系统进行设计与安装时, 相关人员要根据水暖情况来对该系统类型进行确定, 之后要按照系统功能以及特点, 来对电气以及其他相关安装内容进行明确, 以保证整体系统的正常使用。由于干式灭火系统对于周围温度的要求并不高, 因此这种系统多应用于没有采暖设备的北方厂房之中。此类型系统仍由火灾报警系统所控制, 在启动时会先将管网内的空气排出, 并向管网内部进行充水, 当水量达到相应点位之后, 才会开始进行灭火。而湿式系统因此长时间都保持着水量充足的状态, 因此与干式系统相比, 这一系统的喷水时间较短, 救火效率相对较高。但湿式系统因为管理含有水分, 所以对周围温度有着较为严格的要求, 只有室温始终保持在5℃以上的状态时, 才能确保管道水分的正常运行[2]。一旦火灾发生, 系统周围温度就会保持持续上升的状态, 当温度超过系统喷头温度控制件标准时, 系统喷头就会自动进行喷水, 而且会同时向联动系统中的控制主机进行信息传达, 实现火灾报警。

2.2 防火卷帘与防火门运用

现代使用的防火门主要分为常闭式以及常开式两种, 常闭式防火门主要是运用机械手段对闭门器进行控制的;而常开式防火门平时则始终处于开启模式, 当火灾发生, 该类型防火门便可以通过手动或者自动方式对其进行关闭处理。防火门开启状态是通过对带电磁锁以及永久磁铁的使用来实现的, 火灾发生时, 消防控制装置会向防火门系统发出指令, 电磁线圈便会产生对磁铁吸着力进行克服的力量, 来对防火门进行关闭, 避免火源进一步扩大。

根据相关规范需求, 探测器或者消防控制系统要在火灾发生时, 对防火卷帘发出质量, 使其能够按照指令自动开启卷帘控制设施, 使其能够自然下垂到与地相距1.8米的位置, 以便运用卷帘对火源范围进行控制[3]。同时在卷帘处安装的控制模式, 能够在卷帘下降到一定位置之后, 对其实施手动式控制, 使其能够再次上升, 以确保被困人员能够从此处离开火灾现场, 降低人员被困事件发生机率。

2.3 消防电梯运用

按照火灾逃生常识, 普通电梯无法在火灾发生时进行使用, 但现代建筑多以高层建筑为主, 为了在短时间内对火灾险情进行控制, 将火灾破坏程度降到最低, 消防联动系统便加入了应急消防电梯这一设备。此设备只是消防员进行使用, 并不做他用。而相关人员会通过对消防中心显示盘的操作, 来实现对该类型电梯的控制。在火灾发生时, 相关人员会现将普通电梯控制降到最底层, 之后在对其实施停运处理, 而应急消防电梯会继续进行工作。

2.4 紧急电话以及诱导照明系统的运用

当火灾发生时, 由于温度以及火势等因素的影响, 照明系统以及通讯系统很有可能会发生故障, 无法正常进行使用, 这时紧急联络电话以及诱导照明系统就会发挥极大的作用, 以实现对民众的引导以及火灾现场的联络。一般紧急电话的插孔都会设置在消防泵房以及消防控制室等重要地点, 而主机则会安防在消防中心之中。

备用照明装置以及应急照明装置的供电都由应急照明配电箱所提供, 会在火灾发生时自动进行启动。同时这种应急照明箱通常都设有双重供电电源, 为其在火灾中的正常运用提供了保障。

3. 结束语

鉴于火灾险情控制工作的重要性, 社会各界人士应加大对火灾自动报警系统的研究力度, 要保障对其工作原理以及联动系统的了解度, 确保在火灾时, 能够对该系统进行灵活运用, 最大限度降低火灾所造成的影响, 为民众的人身财产安全提供可靠保障。希望通过本文的论述, 能够对火灾自动报警系统的运用与推广提供一定的助益。

参考文献

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火灾自动报警系统设计篇4

随着我国经济建设的发展,现代高层建筑及重要建筑的防火问题引起了社会各界的高度重视,对消防报警系统提出了更高更严的要求。为了早期发现和通报火灾,防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全,在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门,火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。电气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全,而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作用。

1设计思想和基本思路

根据要实现的探测、处理和报警功能,火灾自动报警系统设计大致分为信号采集放大、信号处理控制和系统设置报警3个部分。

(1)信号采集部分即通过气体传感器检测室内气体浓度,将这种变化量转化成电压模拟量的变化,然后通过运放进行必要的放大,并将处理过的信号送存储器保存和显示器显示。

(2)信号处理部分是将采集到的模拟信号转换成数字信号,送入控制器进行处理。

(3)系统设置报警部分是通过预定的控制方式,利用蜂鸣器报警实现系统的准确操作。

2系统模块设计

2.1 气体浓度检测模块

室内故障监测报警系统采用4路巡回检测的方法,采用QM-N5型气体传感器检测房间气体浓度,检测结果送入模/数芯片ADC0809中进行模数转换。

选用的气体传感器解决了在较高温度下才能达到良好敏感度和选择性差的问题,并将气体传感器与保护系统联动,使保护系统在气体达到爆炸极限前动作,将事故损失控制在最低。同时,气体传感器的小型化和较低的价格,使之进入家庭成为可能。

2.2 主控模块

系统采用AT89S51单片机,其主要功能是与ADC0809芯片共同接收检测信号,并通过对数字信号的处理来控制外围电路及显示电路。采集信号经过ADC0809处理后送单片机进行数据处理,处理后的信息将通过单片机控制,在LCD显示器上显示出来,并且送存储器。其中,通过复位、程序执行、单步执行、掉电和节电的校验方式来对信号进行处理分析。

2.3 设置报警模块

该模块主要由键盘和报警器组成,气体浓度经过键盘设置后送单片机记录,当采集到的气体浓度超过安全值时,单片机驱动蜂鸣器工作,提供报警服务。

3硬件电路设计与分析

3.1 信号采集放大电路

使用LM358运算放大器,采用两级放大方式,第一级为比例放大,第二级为反相放大。

根据QM-N5传感器的阻值范围为0 kΩ ～2 000 kΩ,以及它加热到正常工作状态时在纯净空气中的阻值为20 kΩ,为了充分体现采集信号的精度,本设计选用了Rn=20 kΩ的电阻作为比例电阻,并使用了2 kΩ的输出电阻使传感器以电压的形式输出。但是由于输出电压Uo为负,因此必须要经过一个反相运算放大过程使它变成正的,然后才可以送入ADC0809进行模数转换。

信号采集放大电路如图1所示。

3.2 A/D转换电路

由于AT89S51内部没有A/D转换,因此采用芯片ADC0809进行模数转换,再通过单片机用软件进行输出。

从采用P2.7和WR控制芯片转换开始,使用INT0中断调用P1口传输数据,P2.7和RD控制单片机读取数据。ADDC接地,P2.5和P2.6 分别控制ADDB和ADDA选择通道IN0～IN3。A/D转换电路如图2所示。

3.3 存储器电路

本设计采用EEPROM存储器,EEPROM即电可擦除可编程只读存储器,其突出优点是能在线擦除和改写。它既具有ROM的非易失性的优点,又能像RAM一样随机读写。在单片机系统中EEPROM既可以扩展为片外ROM,又可以扩展为片外RAM;在调试程序中用EEPROM代替仿真RAM既能方便地修改程序,又能保存调好的程序。

3.4 显示器电路

LCD1602的数据口与单片机通过P1口连接,使能端E、RW和RS分别与P3.5、P3.6和P3.7连接,VO通过接一个10 kΩ的电位器来控制液晶屏幕的亮度。电路使用5V电源供电。

3.5 报警器电路

报警器在采集到的浓度信号大于系统设定值时,由P3.4口发出一个高电平信号,持续时间为无限长,直到单片机撤消高电平信号为止,其撤消信号由键盘Delete键发出。详细工作过程为:单片机从P3.4口发出高电平信号,高电平使三极管8550导通,点亮红色发光二极管,并触动蜂鸣器发出报警声音。

4软件设计

本设计使用C语言编写程序,以此来控制定时、计时中断和输出等。

软件部分用来配合硬件电路,控制后面电路的响应,以实现设计预定功能。其功能主要由两部分组成:一部分是对传感器接收到的信号进行处理;另一部分是实行中断处理,控制设置报警模块。两部分信号的处理都采用查询方式。本系统采用4路巡回检测,轮换选择4个传感器工作,并且在显示器上轮流显示工作传感器所检测到的浓度值。当检测到的浓度小于设定值时,等待定时器中断;否则执行中断程序进行报警处理,显示浓度。

5结束语

火灾自动报警系统采用单片机,对火灾发生前、后的变量进行检测对比,设定阀值从而达到自动报警的目的。在此系统的基础上,可以进行多变量检测以提高报警的准确性,也可以串联灭火系统达到自动灭火的作用,另外还可以与计算机协同监控,从而加强对火灾的控制。如今高层建筑越来越多,而我们的高层灭火体系还不够完善,火灾自动报警灭火系统还有很大的发展空间。

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智能火灾报警系统设计篇5

1 总体方案

本系统包括前端检测模块、报警接收模块、键盘显示模块、外设控制模块、报警通信模块等。主要工作是针对报警控制设计。系统的工作流程大致如下:主控模块通过对数据采集模块采集到的温度和烟雾浓度, 如果温度和烟雾浓度大于设定值, 通过单片机控制报警模块, 发出报警信息, 并通过DTMF自动拨号电路实现对相关人员 (如119) 的报警通知。通过RS232与上位机进行实时通讯。在空闲时, 通过数码管显示室内温度。同时通过24C64掉电存储器来存储各时段温度数据, 方便调出查看。总体设计方案方框图如图1所示。

2 检测电路

在传统的模拟信号远距离温度测量系统中, 需要很好地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题, 才能够达到较高的测量精度。在温度测量系统中, 采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的有效方案, 新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点, 在实际应用中取得了良好的测温效果。因此, 此处采用DS18B20温度传感器作为温度测量的核心器件, 只要根据该器件的编程步骤正确编程即可得到精确的温度读数。温度传感器采用外电源供电的方式, 可减少干扰, 提高测量精度。需要测多点的温度时, 可以在待测点放置传感器。单片机只需要一根信号线即可读取各个地方的温度。

气体传感器是气体检测系统的核心, 是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。本设计采用MQ-2气敏传感器, 该种传感器即为一种常用的半导体气体传感器。

在传感器的H端加加热电压, 输出电阻用来产生输出电压。该电压经过555转换后供单片机读取, 运用555定时器组成施密特触发器, 如果MQ-2输出电压根据烟雾浓度逐渐增加, 当MQ-2输出电压即555定时器的输入电压小于VCC/3时, 根据555定时器输出功能表可知, 输出OUT为高电平, 当555定时器的输入电压大于VCC/3且小于2VCC/3时, 输出电压持续高电平, 一旦555输入电压大于2VCC/3时, 输出OUT就由高电平变为低电平, 输出的低电平提供给单片机一个触发信号, 使报警器报警。从而完成了对火灾发生时烟雾浓度的检测。

3 用户端报警器设计

智能火灾报警系统用户端报警器设计, 包括键盘显示电路、自动拨号电路、警音电路、与上位机通讯电路、存储电路等一系列工作电路的设计, 其关键部分在于自动拨号电路的设计。

众所周知, 电话机有两种拨号方式, 即脉冲拨号方式和双音多频拨号方式, 现在尤以双音多频的使用最为普遍。本设计中采用MT8888芯片作为自动拨号电路的核心器件。MT8888的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器, 可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码, 并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低, 可调整双音频模式的占空比, 能自动抑制拨号音和调整信号增益, 还带有标准的数据总线, 可与TTL电平兼容, 并可方便地进行编程控制。

4 软件设计

系统软件设计主要完成系统的初始化功能 (包括对AT89S52的初始化设置, 8255A和MT8888的初始化设置) , 并采集温度和烟雾浓度数据, 调用存储子程序完成对数据的存储, 显示温度, 必要时调用自动拨号子程序, 发出报警信号, 并与上位机实时通信。

参考文献

[1]金发庆.传感器技术与应用[M].北京:机械工业出版社, 2004

[2]蒋佳佳, 段发阶.智能火灾两级报警与联动控制系统的设计[J].传感技术学报, 2010, 23 (4) :373~376

火灾烟雾报警系统的设计篇6

随着我国经济的高速发展, 人民生活水平大幅度提高, 现代建筑不断增多, 各种生产、办公以及居住场所火灾大增, 塑料制品和双层玻璃的大量应用, 使火场的外部救援困难重重。火灾一旦发生, 将对人的生命财产造成极大的危害。现代建筑具有智能化的时代特征, 火灾自动报警系统探测火灾隐患, 肩负安全防范重任, 在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。因此, 设计简单实用的火灾报警控制系统有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义。

1 系统的总体构架

火灾烟雾报警系统的基本功能是通过监测周围环境的红外信号和烟雾浓度而进行火灾报警, 呼吁人们及时采取有效措施消灭火源, 减少损失。

本系统的总体框图如图1所示, 现对该图进行简要说明:

传感器模块主要由红外探测器和烟雾探测器组成, 主要负责采集周围环境信息。信号处理部分将传感器的输出信号进行加工处理, 再传给中央控制单元, 接收并处理火灾报警信号, 输出报警信号等。

2 系统硬件电路的设计

2.1 中央处理器

本系统采用C 8051F005作为CPU, 它具有一个32K字节存储器并与兼容的微控制器内核具有UART串行接口和具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列及6个定时器阵列 (PCA) 模块, 此外还根据不同的需要集成了SMBus/I2C、SPI、USB、CAN、LIN等, 以及RTC部件。还有4个通用的16位定时器和4字节宽的通用数字F0端口。C 8051F005有2304字节的RAM, 执行速度可达25MIPS。片内具有的VDD监视器、温度传感器和时钟振荡器的MCU是真正能独立工作的片上系统。

2.2 传感器模块

根据设计本系统的实际情况, 为了提高火灾监控系统的功能和可靠性, 保证自动灭火系统的动作的准确性, 传感器模块由红外传感器和烟雾传感器组成。

本系统采用热释电红外传感器, 它的工作波长为4.35±0.15um。热释电红外传感器由传感探测元, 干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。

图2是一个双探测元的热释电红外传感器的结构示意图。该传感器将两个极性相反, 特性一致的探测元串接在一起, 目的在于消除因环境温度和本身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号可在内部相互抵消的原理, 使传感器起到补偿作用, 对于辐射至传感器的红外辐射, 热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅耳透镜, 将其聚焦后加至两个探测元L。因此传感器会输出探测电压。

HIS-07是离子感烟探测器电离室, 室内安装一个高性能低活度Am-241电离源。单源双室结构, 体积小, 便于安装在小型报警器中。在无烟或无燃烧物时, 收集极除受电离电流统计涨落影响外, 保持平衡电位。当烟进入电离室时对电离电流产生影响, 易于进烟的外电离室受影响大于内电离室, 电离电流下降, 收集极重新充电直到新的平衡电位, 这种电位变化可传到C 8051F005的检测端, 经内部逻辑电路处理后, 启动报警电路。

当传感器监测到环境中的红外线后便输出热电信号, 由于该信号非常微弱且夹杂有干扰信号, 因此设计了特殊的信号处理电路 (采用运算放大器, 配合周边电路形成具有低通滤波功能的放大电路) 分离出热电信号, 并将其放大, 然后对两级放大后分离出的电信号进行分析判断。数据采集模块的电路图如图3所示。

2.3 通信模块设计

在现代测试系统中, 通讯方式较多。本系统主要应用的场合是宾馆和居民小区的建筑, 如果在现有的建筑中采用有线通讯, 则需要在楼层间打孔、架线, 给原有环境带来一定的负面影响, 甚至给生活带来不便, 难以维护。因此系统的通讯方式采用无线通讯, 无线通讯具有微功率发射、高抗干扰能力和低误码率、传输距离远、透明的数据传输、多信道、多速率、高可靠性, 体积小、重量轻等特点。不仅解决了以上问题, 而且提高了系统整体性能。

图4是通信模块的总框图, 数传模块采用HAC-RS232, 它属于单端通信, 即采用不平衡传输方式。这个模块的硬件设计分别包括单片机与RS232接口电路设计和计算机与RS232接口电路设计。

2.4 单片机报警电路设计

当系统判断达到火灾程度后, 单片机从P2.1引脚输出高电平信号给报警电路, 扬声器发出声音进行报警。报警电路是通过芯片进行音频放大, 为使外围元件最少, 芯片内电压增益内置为20dB。但在1脚和5脚之间增加一只外接电阻和电容, 便可将电压增益调为任意值, 直至200dB。输入端以地位参考, 同时输出端被自动偏置到电源电压的一半再输出给扬声器。我们这里就选择了20倍的电压增益, 芯片1脚和脚悬空则可以图是单片机报警电路图

2.5 系统硬件性能分析

系统总的电路图如图6所示。

系统仿真结果表明, 当系统正常时, 只显示室内对应温度、时间, 当火灾发生时系统发出报警信号, 通知人员去现场查看。实验结论及分析表明系统采用模块化设计可以使系统工作稳定可靠, 抗干扰能力强, 维护方便;系统采用单片机技术具有较快的响应速度, 能及时对火灾进行报警、灭火, 达到了设计要求。

3 系统软件设计

流程图如图7所示。系统初始化主要是对定时器工作方式、寄存器、中断允许寄存器等的设置。系统进行监控, 主要是通过传感器采集信息, 首先进行红外检测, 红外信号强度超过设定值置异常标志位, 再进行烟雾检测, 当烟雾检测到有烟雾时, 现有定时器定时100ms, 在此期间, 如果一直有烟雾, 且浓度加大, 则通知火灾报警器控制电路进行处理。

程序主要采用C语言编辑, 不仅使程序模块化, 便于调试, 而且可以根据系统需求, 更加方便地添加新的扩展功能模块。

4 结束语

本系统采用两种不同的传感器:单元热释电红外传感器和离子烟感探测器, 同时对火灾情况进行判断, 传感器探头通过横向和纵向扫描将光信号转换成电信号, 通过各自放大电路传送给系统的控制器:C 8051F005单片机, 单片机通过综合判断最后判断火灾情况进行报警。系统增加了通信模块, 采用HAC-UM系列微功率无线传输模块实现了单片机控制器与计算机之间的通信从而实现无线通信的功能给维修或者检测带来很大方便。

摘要：主要对火灾报警控制器的理论做了深入的研究, 使用单片机, 选用烟雾传感器、红外传感器等多个传感器作为敏感元件, 结合信息融合技术, 全面阐述了研制火灾报警控制器硬件部分和软件部分的方法。采用protel99绘制电路图并进行电路仿真, 证明整个系统电路设计合理, 性能安全可靠。

关键词：火灾报警系统,C8051F单片机,红外传感器

参考文献

[1]潘琢金, 译.C805 lF000/1/2/5/6/7混合信号ISPFLASH微控制器数据手册[S].深圳:新华龙电子公司, 2008.

[2]郁有文, 常健, 程继红.传感器原理及工程应用[M].第3版.西安:西安电子科技大学出版社, 2008.

[3]黄建宇, 张启升, 宋成军, 等.基于LABVIEW的多传感器火灾远程监控报警系统的实现[J].科技信息, 2010, 7:9.

[4]曾自强, 王玉菌.用VC++实现单片机与PC机串口通信的三种方法[J].自动化与仪器仪表, 2005, 3:16-20.

[5]王程强.一种火灾检测系统的设计[J].现代商业, 2008, 23:287.

[6]张立新.单片机典型外围器件及应用[M].北京:人民邮电出版社, 2006:62.

[7]张奇.单片机应用系统设计技术[M].北京:电子工业出版社, 2006:56-57.

漏电火灾报警系统设计浅谈篇7

《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 (2005年版) 的修改新增加了漏电火灾报警系统设计。规范的解释是为了防范由漏电引起的火灾和保证人身安全。

为保证人身安全, 低压配电设计部分已经对漏电流保护做了许多技术规定, 应该是有效的;这次规范修改强调了要做出报警。对漏电引起的火灾, 《住宅设计规范》GB50096-1999 (2003年版) 规定:每栋住宅进户主电源开关应设置300-500m A的带漏电流保护的主开关;公共建筑暂未规定。但这次“高规”修改强调了所有建筑的漏电火灾报警。

“高规”修改强调要自动检测漏电流、过电流, 当超过规范规定时, 要切断电源并进行声光报警, 还要求报出回路地址、状态。这次修改提出的是漏电火灾报警系统, 因此要用系统设计来解决。但它又与消防火灾报警系统有关, 所以漏电火灾报警系统应与消防火灾报警系统取得关联。

二、漏电火灾报警装置的设置

2.1设置范围

按GB5116-98附录D2所列的以下部分区域, 应考虑设置漏电火灾报警装置:

D2.1财贸金融楼票证库;

D2.2电信楼、邮政楼的重要机房;

D2.3商业楼、商住楼的营业厅、展览楼的展览厅;

D2.4高层民用建筑和人员密集的公共活动场所;

D2.5电力调度楼、防灾指挥调度楼的计算机房、控制机房;

D2.6广播、电视楼的演播室, 节目播出技术用房;

D2.7图书馆书库、阅览室;

D2.8档案楼档案库;

D2.11科研楼可燃物较多和火灾危险性较大的实验室;

D2.19体育馆、影剧院、大型放映厅的人员密集场所;

D2.20高级办公室、会议室、陈列室、展览室、商场营业厅;

D2.22面积大于50m2的可燃物品库;

D2.27餐厅、娱乐场所、卡拉OK厅、歌舞厅 (夜总会) 、多功能表演厅、大型电子游戏机房;

D2.31商业、企事业单位的公共厨房;

2.2漏电火灾报警装置应安装在以上区域配电箱的主开关处:

当仅有一级漏电火灾报警装置时, 其所警戒的区域计算漏电流值不应大于250m A (或额定漏电流动作值500m A) 。

1、当设置一级漏电火灾报警装置不能满足要求时, 应考虑划小报警区域或设置多级漏电火灾报警装置。

2、在需要设置二级漏电火灾报警装置时, 二级漏电火灾报警装置应安装在该区域的分配电箱的主开关处, 其装置所警戒的区域计算漏电流值不应大于150m A (或额定漏电流动作值300m A) 。

2.3旅馆、饭店、公寓、公共浴室的插座、照明配电支路服务面积大于150 m2, 其计算漏电流值大于150m A, 应在末端支路装设漏电火灾报警装置。

2.4按配电设计要求配置的末端支路漏电保护开关动作电流在30m A及以下时不纳入漏电火灾报警系统设计。

2.5上下级漏电火灾报警装置应满足动作电流和时限的配合要求。

1、为了保证有选择地切断故障, 要求上下级漏电火灾报警装置的额定漏电电流动作值之比为2.5~3。

2、如果要求在时限上满足选择性动作, 只要利用上一级漏电火灾报警的断路器带短延时脱扣器使之延时动作, 并应符合配电设计保护电器的配合要求。

三、设计中考虑的因素

根据以上要求, 在设计漏电火灾报警系统时还应考虑以下因素:

要选用合适的防火漏电报警器, 最好具备漏电和断路、过电流双重保护的内置塑壳断路器。防火漏电报警器电子感应电流的大小, 应具备下述功能。

1) 过、欠压动作保护: (当相电压高于275V时, 发出声光报警动作;当相电压低于155V时, 发出声光报警动作) ;

2) 漏电动作保护: (一般为漏电动作电流200m A、300m A、500m A可供用户分档选择) ;

3) 漏电电流动作液晶数码显示;

4) 过载声光报警动作;

5) 故障动作语音拨号报警;

6) 短路、漏电声光报警动作;

7) 本机动作实时记录 (过载、过压、欠压、漏电外触发) ;

8) 故障类型识别指示;

9) 联动实时记录配电柜内的开关电器 (断路器) 动作时间;

10) 外部控制 (远程控制切断负载电源) ;

11) 可与感温探测器、感烟探测器、可燃气体探测器联动控制;

12) 可与火灾自动报警系统联动, 实现远程切断负载电源 (24VDC) ;

13) 故障动作记录并可查询;

14) 自检 (仅对本机电路进行自检) ;

15) 专用组态软件, 实现微机远程控制循环与多太报警器进行操作。

四、漏电火灾报警系统的结构

漏电火灾报警系统为微机技术、通讯技术的全总线智能技术, 组成分布集散的监控系统, 便于设计、施工和布线管理。

1) 产品应具备标准化接口, 监控计算机可对分散的报警器集中调度、控制、保护、监视、显示, 达到用电安全管理、控制、保护、分析与一体的通讯智能化系统, 并便于实现与消防联动。

2) 大屏幕液晶显示。基于WINDOWS平台, 全汉化的图形界面, 操作人员可通过形象的图形加文字菜单及联机帮助, 具有全局事件的响应功能, 以动态图和声音提示系统设备的异常。

3) 组态软件实现网络管理并具备有事故记录、状态显示、相电压显示、负载功率显示、漏电动作电流显示、用户负载档案、故障动作语音提示等功能, 所有状态均可在微机的浏览界面上显示刷新。

4) 监控系统具有较高的可靠性、灵敏度、快速响应速度、大容量的记忆存储功能和较高的实用性。

五、设计方法

如何使漏电火灾报警系统设计符合规范要求, 建议在具体设计中掌握以下几点:

1、掌握设计范围。需要考虑漏电火灾报警的, 高层民用建筑 (含住宅) 设计限定在进户的电源开关处:公共建筑应为人员密集、装修高级、有易燃物品的场所, 达到一定的面积空间或功能区。为了保证人身安全, 应按低压配电设计规范要求设置漏电流保护。只需对其中重要的回路实行系统的检测和控制, 如高级宾馆中的总统客房等。

2、防火漏电报警器的设置。漏电火灾报警系统中防火漏电报警器一般设定漏电动作保护电流为200m A、300m A、500m A。根据不同建筑类型选用不同的档次。根据选定的档次要计算某一面积空间或功能区的漏电流可能的实测值。对于较大的区域应设置多个防火漏电报警器。

3、漏电火灾报警系统的电源应按消防电源处理。

六、结束语

漏电火灾报警系统是设计的新课题, 规范提出了实时检测和报警双重要求。但由于目前对漏电流的实时检测技术还够不成熟, 并且可应用的产品很少, 因此, 掌握过程参数并不重要, 重要的是对达到漏电流设定值时系统要做出报警和控制。只要每一个漏电保护器带输出辅助接点, 消防报警和联动控制器增加输入/输出模块, 增加漏电火灾报警显示盘, 就完成了漏电火灾的系统计算机管理, 并构成了完整的火灾报警联动系统。

参考文献

[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 (2005年版)

[2]《火灾自动报警设计规范》GB5116-98

火灾报警系统原理设计篇8

1 总线短路隔离器的设置

GB 50116-2013第3.1.6条规定:“系统总线上应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应超过32点;总线穿越防火分区时, 应在穿越处设置总线短路隔离器”。

在实际报警产品中, 采用RS 485总线的火灾自动报警系统, 其系统总线上设置总线短路隔离器的目的, 是为了在某个现场部件出现故障时将故障部分与总线回路隔离, 不致影响大局。但在实际工程中, 规定“应在穿越处”设置总线短路隔离器却存在以下问题:一是将总线短路隔离器集中设置在有防火隔墙、防火门保护的专用电气竖井内对总线回路而言更为安全;二是目前采用放射形布置方式的总线回路, 总线短路隔离器除了在末端串接在总线回路中外, 其余均应该设置在主线引接的支线上, 无法实现其“应在穿越处”设置的要求。采用环形布置方式的总线回路, 应在穿越防火分区处设置总线短路隔离器, 会有积极意义。

另外, 每只总线短路隔离器保护的“总数不应超过32点”, 从保障系统整体功能来看意义不大, 按防火分区设置即可。电子产品有其局限性、兼容性和发展性, 总线短路隔离器保护的允许点数由生产厂家根据自身产品确定更为合适。

笔者认为, 系统总线仅对应1个防火分区时, 可不设置总线短路隔离器;系统总线仅通过某个或某些防火分区但与这些防火分区无关时, 则无需对应这些防火分区设置总线短路隔离器。系统总线对应2个及以上防火分区时, 应按防火分区设置总线短路隔离器, 总线短路隔离器宜设置在专用电气竖井内。按照GB 50116-2013第3.1.5条规定, 每一报警总线回路连接设备的总数不宜超过200点 (应留有不少于额定容量10%的余量) , 每一联动总线回路连接设备的总数不宜超过100点 (应留有不少于额定容量10%的余量) 。建议报警总线与联动总线各自独立设置;如果报警总线与联动总线合用同一条总线, 则这条总线回路上连接的设备总数不宜超过200点 (应留有不少于额定容量10%的余量) , 且联动设备总数不宜超过100点 (应留有不少于额定容量10%的余量) 。

2 区域报警系统的确定

GB 50116-2013第3.2.1条规定:“仅需要报警, 不需要联动自动消防设备的保护对象宜采用区域报警系统”。GB 50116-2013第3.2.2条规定:“区域报警系统应由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器及火灾报警控制器等组成, 系统中可包括消防控制室图形显示装置和指示楼层的区域显示器”。

无论是规范释义还是在宣贯中对“自动消防设备”的解释尚需待进一步明确, 从目前“火规”对消防联动控制设备的要求来看, 室内消火栓系统、机械排烟系统等均通过火灾自动报警系统的联动控制而具有自动功能, 与以往大家对自动消防设备的理解不同。如果以是否设置“联动模块”作为判据, 区域报警系统中的火灾声光警报器也是通过设置“联动模块”来完成其功能, 则对如何正确理解“不需要联动自动消防设备”存在争议了。

对照规范前后一致性, 笔者建议, 仅需要报警, 除火灾声光警报器外无其他联动控制的火灾自动报警系统宜采用区域报警系统。

3 消防控制室的设置

GB 50116-2013第3.4.1条规定:“具有消防联动功能的火灾自动报警系统的保护对象中应设置消防控制室”。

以火灾自动报警系统的保护对象中是否存在消防联动功能作为设置消防控制室的依据, 存在两方面的问题:一是可不设置消防控制室的区域报警系统, 也存在需要消防联动的火灾声光警报器 (详见GB 50116-2013第3.2.2条规定) ;二是在其他防火规范中对设置消防控制室的相关规定, 明显与GB 50116-2013第3.4.1条规定不符。

在GB 50016-2006《建筑设计防火规范》 (以下简称“建规”) 第11.4.3条和11.4.4条对消防控制室提出了明确的设置要求。但部分审图人员或设计人员将该条规定片面地理解为:消防控制室应强制要求贴建筑外墙或地下一层的疏散楼梯间设置, 并不利于工程实际应用。而即将实施的GB 50016-2014的8.1.7条在这方面做了比较合理的修订, 从要求“设置直通室外的安全出口”改为其疏散门“应直通室外”或“直通安全出口”, 这对保护系统及方便火灾救援则更具实际意义。从防雷击损害角度出发, 理应将电子信息系统的设备布置在GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的后续防雷区为宜, 可降低雷击电磁脉冲对火灾报警、控制器的危害;但从消防救火方面, 又希望消防控制室尽量设置在建筑物首层 (或地下一层) 的靠外墙部位, 便于消防队员第一时间到达该室获得相关信息, 也便于消防救援工作的顺利开展。因此, 消防控制室兼顾消防救火“宜靠外墙”和防雷击损害“宜往内设”的设计原则, 作适当内移才是最为合理的。

4消防泵、消防风机的联动控制和手动控制及反馈信号

GB 50116-2013第4.2.1条未对湿式系统和干式系统自身的联动控制与火灾自动报警系统的联动控制分别明确规定, 对手动控制方式要求有误, 没有明确联动控制的触发信号, 且要求将喷淋消防泵的停止动作信号反馈至消防联动控制器, 属于反馈多余的无效信号。

以湿式喷淋系统为例, 对联动控制而言, 无论建筑物是否设置火灾自动报警系统, 按GB 50084-2001 (2005年版) 《自动喷水灭火系统设计规范》 (以下简称“自喷规范”) 11.0.1条的规定, 是该系统自身的联动控制要求, 与火灾自动报警系统控制完全无关, 这些规定条款不宜出现在GB 50116-2013正文规定中。若是出于方便设计人员了解系统考虑, 也应该将GB 50116-2013第4.2.1条1款中的联动控制内容移至条文说明。GB 50116-2013第4.3.1条关于消火栓系统的联动控制, 也存在类似情况。

对规范宣贯中提出的“压力开关要与探测器信号‘与’逻辑组合才能起泵”要求, 则与《火灾自动报警系统设计规范实施指南》 (以下简称“报警规范指南”) 中“湿式报警阀压力开关的动作信号应同时传至消防联动控制器, 作为系统的联动触发信号, 由消防联动控制器通过总线模块冗余控制消防泵的启动”的说法不符, 且与其工作原理图对应不上, 如图1所示。

图1中送至消防联动控制器的信号为:水流指示器、系统管网压力开关和湿式报警阀压力开关的动作信号, 但未明确火灾报警系统应以上述哪个信号作为联动消防泵的信号。理论上, 水流指示器动作信号没必要联动启动消防泵, 作为报警信号反馈至火灾报警控制器即可。启动消防泵的联动控制信号, 应视自动喷水灭火系统的不同而不同:采用消防水箱为系统管道稳压的, 取报警阀组的压力开关信号;采用气压给水设备的, 取报警阀组的压力开关信号或稳压泵的压力开关信号。

对手动控制而言, 条文中“应将喷淋消防泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至……手动控制盘”的写法易引起歧义, 建议作相应修改。众所周知, 无论是消防水泵还是消防风机, 其就地控制箱 (柜) 上均设有SAC选择开关, 一旦调试、检修完毕, 必须将SAC选择开关从“手动”位置转至“用1#备2#”档 (或“用2#备1#”档, 消防风机则转至“自动”档) 。此时, 控制箱 (柜) 手动控制环节的“启动、停止按钮”完全失效, 消防控制室的手动控制将不起任何作用。实际上, 消防控制室的手动控制方式, 相当于“消防应急控制”中的SF钥匙式控制按钮环节。GB 50116-2013第4.3.2条关于消火栓系统的手动控制方式, 同样也存在类似情况。

手动控制可分为两种, 均采用点对点的专线直接控制:一是直接采用AC 220V控制方式, 由喷淋消防泵控制箱 (柜) 用专用线路直接连接至消防控制室内联动控制器的手动控制盘;二是可采用DC 24V控制方式, 即喷淋消防泵控制箱 (柜) 附近设置多线控制模块, 将其输出接点接入AC 220V控制电路, 控制线路路由要求同上, 通过消防控制室内手动控制盘的操控完成对多线控制模块的控制, 便可实现手动直接启泵。笔者建议采用DC 24V控制方式, 一是DC 24V更安全且不会对系统带来负面影响, 二是线路敷设也较为简单。

湿式系统和干式系统的反馈信号有很多, 在“自喷规范”11.0.5条中有详细规定。另外, 98版《火灾自动报警系统设计规范》对于消防设备的联动控制, 只要求反馈其动作后的状态信号, 简洁明了, 笔者认为是合理的。GB50116-2013第4.2章节至4.5章节对消防泵、防排烟风机、电动送风口和排烟口 (还包括排烟窗、排烟阀) 要求将联动控制动作前的状态信号反馈消防控制室, 对系统控制结果的要求并无很大意义, 可能浪费投资将系统复杂化, 又因多送无效信号可能会干扰消防值班人员, 不利于消防工作的正常开展。另外, GB 50116-2013对消防泵SAC选择开关的位置信号未提反馈至火灾报警控制器的要求, 这对监控系统运行而言则不很恰当。

同样, 以消火栓系统为例, 对联动控制而言, 无论建筑物是否设置火灾自动报警系统, 设置消火栓按钮直接启泵是非常可靠的控制方式, GB 50116-2013第4.3.1条强制取消此控制方式, 似有不妥。何况, 消火栓系统的联动控制本应该以水专业中的相关规定作为设计依据, GB 50116-2013应对其联动控制消火栓系统提出要求, 而不宜对其手动直接控制方式提出额外要求。对GB50116-2013对消火栓系统联动控制提到的3个触发信号 (出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关、报警阀压力开关) 与“报警规范指南”中消火栓系统联动控制的工作原理图 (见图2) 中的相关描述也不一样。

笔者认为, 从确保消火栓系统联动控制的可靠性角度出发, 只要设置了消火栓按钮、低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关, 这些反馈信号应该形成“或”逻辑组成触发信号启泵。对手动控制而言, 消火栓系统所有的控制要求, 与上述湿式喷淋系统别无二致。

针对GB 50116-2013第4.1.6条“需要火灾自动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”的强制性条文规定, 笔者认为不适用于消防泵, 但对防排烟风机、防火卷帘 (疏散通道上的防火卷帘“二次降”则不适用) 、电梯、声光警报器、消防应急广播和应急照明强制点亮等的联动控制是适合的。

除排烟风机房入口处设置的280℃排烟防火阀有联动关闭对应排烟风机的联动控制外, 其他消防排烟风机大都无联动控制要求;防烟的机械加压风机因其应该设置于不受火、烟威胁的合适位置, 故也无联动控制要求。

5 大空间火灾探测器的联动控制

GB 50116-2013第4.5.1、4.5.2条规定解决了采用“点型感烟火灾探测器”场所的火灾确认问题和防排烟系统的联动控制问题, 但对于“线型光束感烟火灾探测器”和“吸气式感烟火灾探测器”而言, GB 50116-2013没有明确这些大空间场所火灾确认和防排烟系统的联动控制方式, 在设计中还存在根据供货产品信息自由设计等不规范的做法。

例如:上海市中心某艺术知名馆3个珍藏馆设置了七氟丙烷气体灭火系统, 采用吸气式感烟火灾探测器联动。因国庆期间燃放爆竹, 导致环境中烟粒子浓度不断变化, 引发该系统频频报警, 由于吸气式感烟火灾探测器灵敏度阈值设置低, 消防控制室值班人员忙于消音, 疏于值守, 致使一夜间16个钢瓶共计1 344kg的七氟丙烷全部喷射完毕。事后, 经有关部门现场调查, 改建后的美术馆把原有的点式烟温感都取消了, 只用空气采样两级联动报点。空气采样式火灾报警系统作为一种新兴的初期火灾探测系统已逐步在全球范围进行应用, 由于它的极度灵敏性, 应用广泛, 为探测极早期火灾起到了很好的作用。但由于其极度的灵敏性, 也容易引起误动作。因此, 应谨慎将其作为启动系统, 而是可以将其作为报警系统, 启动系统还是由常规的火灾自动报警系统来承担。笔者认为, “线型光束感烟火灾探测器”和“吸气式感烟火灾探测器”的报警信号只能是作为大空间场所早期报警的信号, 而不宜“与”逻辑组合方式组成联动触发信号, 否则恐难以适时实施。此外, GB 50116-2013第12.4.3条针对超过26m的空间场所采用光束感烟火灾探测器也没有作出明确规定, 笔者认为还需进一步完善和补充。

6 电气火灾监控系统的自动切断电源

GB 50116-2013新增了“电气火灾监控系统”一节以及条文说明, 比较详细地规定了3种探测器的设置原则和要求。但日常监督和设计中, 对自动切断电源一直有争议, 尤其是对人员密集场所, 火灾时切断照明等非消防电源会引发人员恐慌, 导致无法有效疏散;但对于工业场所 (尤其是火灾危险性较大的生产、仓储建筑) , 火灾时如不切断非消防电源将引发火势进一步扩大, 导致更严重的火灾损失, 对灭火救援也很不利。因此, 对火灾危险场所 (特指BE2场所) , 除消防供 (配) 电回路外, 建议还是能“自动切断供电电源”。

2003年4月2日, Schneider公司邀请的参与IEC标准的外国专家也专门提及瑞士实验室的结果:对于火灾危险场所, 漏电起痕试验证明防范电气火灾采用300mA比500mA更好。因此, 笔者建议:

(1) 对于BE2场所, 除自动切断电源会引发危害的特殊情况外, 非消防供 (配) 电回路上设置的RCM (或RCD) , 超过300 mA就应跳闸, 自动切断电源;消防供 (配) 电回路上设置的RCM, 超过300mA就应报警。

(2) 对于非BE2的一般场所, 一般情况下, 当自然泄漏电流不超过300mA (如自然泄漏电流为100、200mA等) , RCM取300mA的报警动作 (设定) 值, 及时处理, 比较合适。

极端情况下, 当自然泄漏电流超过300 mA (500mA) , RCM取500mA (1A) 的报警动作 (设定) 值, 应该也是允许的。

参考文献

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