文｜國家圖書館中央控制室 于洪波

1 前言

在消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，各種類型的探測器是必不可少的設(shè)備。實(shí)際上，它們可以說是自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛。隨著探測器技術(shù)的不斷完善和提高，各種自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能也不斷增強(qiáng)。如今在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過探測器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)各種功能是通常使用的手段，此間探測器解決的是在物理場中感知程度的有效性問題，計(jì)算機(jī)解決的是數(shù)據(jù)尋址、傳輸、處理的及時(shí)性問題?？梢娫趦烧呦嗷ソY(jié)合的系統(tǒng)中，探測器技術(shù)是基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)功能的必要條件。

而報(bào)警器則是這類自動(dòng)控制系統(tǒng)中的另外一種形式的報(bào)警裝置，一般以人工啟動(dòng)的形式介入，同樣具有尋址和聯(lián)動(dòng)的功能。

筆者在多年使用和維修國家圖書館（以下簡稱國圖）消防報(bào)警系統(tǒng)的過程中，先后使用了多種類型的探測器和報(bào)警器，發(fā)現(xiàn)不少的問題，總結(jié)和歸納了一些體會(huì)，現(xiàn)撰寫成文，與業(yè)內(nèi)同仁分享。

2 輸出開關(guān)量的消防報(bào)警探測器

輸出開關(guān)量的消防報(bào)警探測器是20世紀(jì)70年代廣泛使用的，技術(shù)比較成熟的探測器。其普遍的工作形式是主控機(jī)實(shí)施供電、巡檢、尋址；當(dāng)探測對象特性值超過探測器內(nèi)電路設(shè)定的閥值時(shí)，探測器就向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，主控機(jī)巡檢到報(bào)警信號后根據(jù)地段情況實(shí)施設(shè)定好的消防聯(lián)動(dòng)程序。由于具有簡單、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，這種探測器目前仍有使用。

2.1 探測器

（1）離子型的煙感探測器

國圖原有的CS100防火系統(tǒng)（瑞士CERBERUS公司生產(chǎn)的專用設(shè)備）中的主要探測設(shè)備，尋址式的開關(guān)量探測器F910，就是此類設(shè)備。因其物理特性決定，F(xiàn)910有使用期間需定期清洗的問題，且報(bào)廢時(shí)需要嚴(yán)格管制，否則將造成環(huán)境污染。其結(jié)構(gòu)可分成兩部分，上端為探測部分，下端為尋址模塊和報(bào)警顯示部分。這種離子型煙感探測器的報(bào)警效果，與人工設(shè)置的靈敏度和探測器檢測電離室的潔凈程度有關(guān)。國圖制定了使用這種設(shè)備的一般規(guī)定：在清洗一次的使用周期內(nèi)，分成2～3次調(diào)整設(shè)置——對一般環(huán)境下的設(shè)備分成兩次調(diào)整，前兩年設(shè)為中檔運(yùn)行，第三年設(shè)為高檔運(yùn)行；對特殊環(huán)境下的設(shè)備分成三次調(diào)整，第一年設(shè)為低檔運(yùn)行，第二年中檔，第三年高檔。實(shí)踐證明，這樣的使用規(guī)定基本上保證了設(shè)備達(dá)到我們的實(shí)際使用要求。但是，這種探測器在大風(fēng)天氣下的誤報(bào)率是比較高的。

（2）光電型的煙感探測器

國圖CS100火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中使用的尋址式的開關(guān)量探測器R910屬于這一類型。其上端為光電型煙感探測器部分，下端的尋址模塊與F910相同；能夠在探測范圍內(nèi)出現(xiàn)電弧光或者煙霧時(shí)，及時(shí)感知并發(fā)出報(bào)警信息，適合于監(jiān)視配電室、電焊環(huán)境的應(yīng)用。國圖在配電間內(nèi)安裝了30多個(gè)這樣的探測器。

（3）溫感型的探測器

國圖使用的D900（60度）探測器即是一種差定溫式的尋址探測器，其尋址摸式、報(bào)警模式、結(jié)構(gòu)情況與前述兩種探測器完全相同。這種探測器在國圖的廚房、卷簾門處等場合使用最多，在氣體滅火區(qū)域內(nèi)則沒有安裝和使用，其主要原因是設(shè)備安裝時(shí)間是1985年，還沒有相關(guān)的消防管理規(guī)定。與離子型的煙感探測器相比，這種差定溫式尋址探測器的誤報(bào)率比較低，但是報(bào)警的提前程度不如前者。1994年2月25日早上6時(shí)24分左右，國圖職工食堂的廚房油鍋過熱，D900在起火的瞬間及時(shí)發(fā)出警報(bào)，使得值班人員及時(shí)趕赴現(xiàn)場，使用滅火器撲滅了火焰。

2.2 探測器安裝、使用中的問題

以上各類輸出開關(guān)量的消防探測器，其底座全部是一樣的，應(yīng)配一個(gè)防水的塑料軟墊。如果在安裝探測器的過程中沒有安裝此軟墊，就會(huì)造成一旦探測器安裝處出現(xiàn)漏水、潮濕的情況，整條回路將出現(xiàn)不能正常運(yùn)行的問題。針對這一問題，國圖做了一個(gè)測試：在漏水的地點(diǎn)加裝了防水的塑料軟墊，線路穿過軟墊再與底座連接，此后12個(gè)小時(shí)之內(nèi)沒有發(fā)生線路過水的問題，整條回路工作正常。據(jù)此國圖規(guī)定，只要發(fā)現(xiàn)探測器安裝處出現(xiàn)漏水的情況，就應(yīng)立即在該處安裝防水的塑料軟墊。在長時(shí)間的努力之下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不斷提高。

2.3 報(bào)警器

典型的輸出開關(guān)量的消防報(bào)警器如人工報(bào)警器AT50MI和人工放氣按鈕AT50。其中AT50MI是一種尋址式的開關(guān)量報(bào)警器，用于人工發(fā)現(xiàn)火情時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)警，其報(bào)警信號屬于最高級別的報(bào)警信號。其裝置結(jié)構(gòu)分成兩部分，上端為玻璃、按鈕部分，下端為尋址模塊、報(bào)警顯示部分。這類人工報(bào)警裝置安裝在人體能夠觸及到的低位，當(dāng)按鈕發(fā)生進(jìn)出1mm的位移時(shí)，即觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警和相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)。其上下兩個(gè)部分是靠4個(gè)角工程塑料的倒插鎖扣連接的，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)崩開的問題，造成系統(tǒng)誤報(bào)。這種情況在國圖多年的使用中出現(xiàn)過十多次，解決的方法是每年全面檢查一次，發(fā)現(xiàn)有問題的就及時(shí)更換。人工放氣按鈕AT50是一種集中尋址式的開關(guān)量的報(bào)警器，其結(jié)構(gòu)，乃至存在的問題和解決的辦法都與AT50MI相同。

3 智慧型消防報(bào)警探測器

智慧型消防報(bào)警探測器可借助微處理器技術(shù)和數(shù)值計(jì)算法等對測量值、火災(zāi)過程模擬數(shù)值和火警資料進(jìn)行綜合評估，極大提高鑒別火災(zāi)真?zhèn)蔚哪芰?。簡單地說，智慧型消防報(bào)警探測器是一種雙閾值探測器，如果探測對象特性值在兩個(gè)閾值之間，此種探測器可借助智能芯片進(jìn)行判讀，因而具有可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)的特性。智慧型煙感探測器SIGA-PS和智慧型溫感探測器SIGA-HRSI是此類型探測器的代表產(chǎn)品。這類探測器在安裝到位后會(huì)進(jìn)行一段時(shí)間的學(xué)習(xí)、記憶、環(huán)境特性信息存儲。如果一段時(shí)間內(nèi)，在每天的某個(gè)固定的時(shí)間都出現(xiàn)煙霧顆粒，而其特性值又沒有超過雙閾值，探測器進(jìn)行判讀后就不會(huì)報(bào)警；但是一旦特性值超過第二閾值，探測器就會(huì)在經(jīng)過判讀后立即報(bào)出，保障火災(zāi)警報(bào)的及時(shí)、準(zhǔn)確。在國圖幾年的使用中，這類探測器在一般情況下沒有出現(xiàn)過誤報(bào)和漏報(bào)。由于這類探測器具有環(huán)境記憶和判讀能力，因此只要出現(xiàn)探測器報(bào)警，幾乎就可以肯定是有異常情況出現(xiàn)；這種穩(wěn)定準(zhǔn)確地報(bào)出火警情況的能力，使得整個(gè)系統(tǒng)的警報(bào)誤傳率大幅降低。

此類探測器普遍內(nèi)置微處理器，這可以保證它們能夠自行分析并確定火警的發(fā)生——即使中央處理器發(fā)生故障，只要控制機(jī)負(fù)責(zé)通信的工作單元和外線路正常，探測器及系統(tǒng)就仍能報(bào)出火警——數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)警的可靠性較以往大幅提高。

此外，此類探測器還通過內(nèi)設(shè)存儲器記錄自身運(yùn)行的檔案，使用動(dòng)態(tài)濾波器進(jìn)行信號分析，自動(dòng)實(shí)施靈敏度檢測、調(diào)整和對環(huán)境條件變化的模擬補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了對所處環(huán)境變化的自適應(yīng)。因此，采用此類探測器構(gòu)建的系統(tǒng)，各個(gè)報(bào)警點(diǎn)具有分布智能的特點(diǎn)，具有環(huán)境記憶的功能，報(bào)警準(zhǔn)確率高。此外，如果全部采用光電式智能探測器，還可使系統(tǒng)不存在成批定期清洗和環(huán)境污染的問題——這類探測器能夠自行診斷出本身受污染的情況，向系統(tǒng)主控制機(jī)報(bào)出。以SIGAPS為例：當(dāng)探測器向系統(tǒng)報(bào)出該點(diǎn)需要“保養(yǎng)”的提示信息時(shí)，意味著該點(diǎn)位處的探測器受污染的程度已經(jīng)達(dá)到了80%；當(dāng)系統(tǒng)報(bào)出該點(diǎn)探測器“骯臟”的提示時(shí)，此點(diǎn)位探測器的受污染程度就已經(jīng)達(dá)到了100%。此種提示的出現(xiàn)會(huì)是在使用中經(jīng)常遇到的情況，必須予以重視，及時(shí)進(jìn)行清潔后才能繼續(xù)使用，不能不予理會(huì)、繼續(xù)任其運(yùn)行。

這種探測器還具有自我“屏蔽”功能。此功能確保了當(dāng)報(bào)警回路中使用的某個(gè)探測器發(fā)生故障時(shí)，故障的探測器能夠被屏蔽，不影響回路中其他探測器的正常工作，同時(shí)報(bào)出故障點(diǎn)的地址；對于提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分有利。

人工報(bào)警器SIGI-271是新式消防報(bào)警系統(tǒng)中廣泛使用的一種報(bào)警器。由于其結(jié)構(gòu)比較厚，如果安裝在書庫內(nèi)的窄走廊中容易引發(fā)碰撞損害；所以在安裝時(shí)將其嵌入到墻里一段比較適合。另外，這種報(bào)警器有一個(gè)彈片，在打開上蓋面時(shí)容易丟失，從而造成在使用報(bào)警鑰匙檢測報(bào)警器報(bào)警后，及時(shí)復(fù)位的功能不能自動(dòng)完成。這是在使用中需要注意的。

4 單光源和雙光源的智慧型消防報(bào)警探測器

單光源和雙光源智慧型消防報(bào)警探測器在線工作的尋址和通信方式基本相同，但是在對火災(zāi)的探測和判讀方面有本質(zhì)的區(qū)別（如圖1所示）。

（1）單光源探測器（即傳統(tǒng)的光電感煙探測器）受其物理原理的限制，無法區(qū)別煙霧和偽煙霧的顆粒，或者對深色煙霧的探測較為困難（如圖1所示）——其他特性相同的白色煙霧和深色煙霧對光的散射強(qiáng)度是不一樣的（深色煙霧對光的吸收率較高），這種差異對光電接收器接收量構(gòu)成了直接的影響，進(jìn)而表現(xiàn)為煙霧的顏色影響了探測器智能芯片的判讀結(jié)果。

（2）雙光源探測器則從兩個(gè)角度記錄進(jìn)入測量室的粒子的散射特性，然后將其同多種典型的粒子散射特性進(jìn)行比較，分析、判斷出結(jié)果。

例如：前向散射值已經(jīng)超過報(bào)警閾值，但后向散射值幾乎為零時(shí)，探測器根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判斷為水蒸氣類型的偽警報(bào)，并予以剔除。

又如：前向散射值、后向散射值和感溫值都未達(dá)到報(bào)警閾值（正常情況下后向散射值應(yīng)超過閾值）時(shí)，探測器根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判斷為黑色煙霧，立即發(fā)出警報(bào)，比普通的探測器更加靈敏。

再如：前向散射值超過警戒閾值，后向散射值低于報(bào)警閾值時(shí)，探測器根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判斷為白色煙霧，也可比普通的探測器更早報(bào)警。

采用這樣的判讀、報(bào)警方式，能夠?qū)崿F(xiàn)在恒定靈敏度下對不同火災(zāi)煙霧的完整有效的探測。

圖1 單光源、雙光源探測器原理示意圖

5 各種火災(zāi)探測器使用中共通的問題

各種火災(zāi)探測器使用中共通的問題主要有漏報(bào)和誤報(bào)兩種，前者的出現(xiàn)意味著探測器沒有發(fā)揮作用，后者將造成運(yùn)行值班人員對防火問題的麻痹。探測器類型選擇不當(dāng)是漏報(bào)的主要原因之一。此外，建筑物頂棚的形式多種多樣，有臺階式、尖頂式等，如果安裝方式與所處頂棚的特點(diǎn)不相適，探測器就無法感受到煙氣。一般來說探測器應(yīng)該安裝在位置較高的空間，但有時(shí)過于靠近頂棚也不適合。例如，在夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，可能出現(xiàn)室內(nèi)頂棚下的空氣溫度較高，導(dǎo)致煙氣無法達(dá)到頂棚的現(xiàn)象，即通常所稱的煙氣的熱降；如果探測器距離頂棚太近，就會(huì)受其影響而漏報(bào)。因此，煙感探測器應(yīng)該與熱頂棚保持一段距離。圖2給出了一些頂棚形式對應(yīng)的探測器安裝參考值。

6 結(jié)束語

以上是筆者在長期工作中遇到的問題、解決的辦法和總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)——概括地說，就是要完全了解和正確使用各種探測器和報(bào)警器，協(xié)調(diào)漏報(bào)警和誤報(bào)警之間的關(guān)系是探測器使用中的關(guān)鍵工作。一般來說，對于開關(guān)量探測器而言，在同樣的條件下，誤報(bào)率高的探測器漏報(bào)率低，漏報(bào)率高的探測器則誤報(bào)警率低；在正確安裝、使用的條件下，智慧型消防報(bào)警探測器誤報(bào)率很低，漏報(bào)率幾乎為零。

圖2 三種頂棚形式對應(yīng)的探測器安裝參考圖