孫海濤

摘要：高層建筑火災(zāi)通常被看成是毀滅性的事故之一，嚴(yán)重威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，如何加強(qiáng)高層建筑的火災(zāi)事故的預(yù)防與控制，成為目前消防工作思考的重點(diǎn)問(wèn)題。本文結(jié)合火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理，提出了一套火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，結(jié)合火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的組成，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后，將該系統(tǒng)應(yīng)用到某建筑高層中，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效率，具有一定的參考和推廣價(jià)值。

Abstract： High-rise building fire is usually regarded as one of the devastating accidents， which seriously threatens people's life and property safety. Therefore， how to strengthen the fire prevention and control of high-rise buildings has become the focus of the current fire work. Combining the working principle of fire alarm and fire control system， a fire alarm and fire control system is put forward. In order to realize the system， combined with the composition of the fire alarm and fire linkage system， the subsystems of the system were designed in detail. Finally， the system applied to a building in the high-level， and achieved good social and economic efficiency， with a reference and promotion value.

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警；消防聯(lián)動(dòng)；探測(cè)器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用效果

Key words： fire alarm；fire linkage；detector；system design；application effect

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）08-0088-03

0 引言

隨著我國(guó)高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，給人們?nèi)罕姷纳拓?cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的威脅，特別是高層建筑火災(zāi)事故的傷害性更大。而火災(zāi)事故頻發(fā)，也給社會(huì)帶來(lái)了不安定的因素，也給社會(huì)產(chǎn)生了很多不良的影響。如不加強(qiáng)對(duì)火災(zāi)的控制，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和矛盾。因此，針對(duì)人們對(duì)消防安全的需求，如何加強(qiáng)對(duì)建筑火災(zāi)的預(yù)防和有效控制成為思考的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的消防報(bào)警系統(tǒng)存在嚴(yán)重的局限性，如只能檢測(cè)到探測(cè)到火情的信息，卻不能及時(shí)對(duì)火情進(jìn)行排除，從而為建筑物內(nèi)的人員創(chuàng)造可逃生的條件。對(duì)此，加快對(duì)傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)，并通過(guò)火災(zāi)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)的方式可有效的提升消防系統(tǒng)的效果，保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)。

而隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感器、單片機(jī)等成為目前自動(dòng)控制的主流。如通過(guò)傳感器對(duì)高層建筑內(nèi)火災(zāi)數(shù)據(jù)的采集，可實(shí)時(shí)的將數(shù)據(jù)上傳到后臺(tái)控制中心。然后通過(guò)后臺(tái)控制中心對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，對(duì)出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析，并根據(jù)得到的消防報(bào)警信息啟動(dòng)相關(guān)的消防措施，以此及時(shí)、有效的對(duì)火情進(jìn)行控制。而這些消防措施包括自動(dòng)噴水系統(tǒng)、緊急疏散系統(tǒng)、放火卷簾門(mén)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等。由此通過(guò)這些聯(lián)動(dòng)設(shè)備或系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)火情控制的目的，并降低煙霧給居民帶來(lái)的傷害。因此，本文結(jié)合現(xiàn)代智能技術(shù)，提出一款消防報(bào)警與消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)工作原理

消防報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要目的是對(duì)高層建筑防火情況進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)可能出現(xiàn)的火情進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握。在實(shí)際的工程中，由于高層建筑用途不同，消防報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)中設(shè)備種類(lèi)、數(shù)量不同。但是總結(jié)起來(lái)，其工作的原理都相同，可以通過(guò)圖1表示。

通過(guò)圖1可以看出，高層建筑發(fā)生火情，從而觸發(fā)探測(cè)器或現(xiàn)場(chǎng)人工進(jìn)行報(bào)警，然后經(jīng)過(guò)火災(zāi)報(bào)警控制器對(duì)火情的真實(shí)情況進(jìn)判斷，最后觸發(fā)消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)火情進(jìn)行處理，包括噴水系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播系統(tǒng)等。

1.1 探測(cè)器工作原理

探測(cè)器作為智能消防系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其主要的作用是探測(cè)建筑物內(nèi)的火情，被看成是整個(gè)建筑的“感覺(jué)器官”。對(duì)探測(cè)器來(lái)講，通常包括溫度傳感器、煙氣傳感器等組成。一旦在建筑物內(nèi)產(chǎn)生火焰、熱量和煙霧等，在達(dá)到一定的濃度后，探測(cè)器都可以探測(cè)到變化，進(jìn)而引起電路電流和電壓的變化，最后將這些變化參數(shù)轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)碾娦盘?hào)，并迅速發(fā)送報(bào)警信號(hào)給報(bào)警控制器。

1.2 火災(zāi)報(bào)警控制器工作原理

火災(zāi)報(bào)警控制器是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)的作用是為火災(zāi)探測(cè)器提供高穩(wěn)定的工作電源，并對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的傳輸進(jìn)行監(jiān)控。而一旦系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)報(bào)警控制器會(huì)直接發(fā)出相關(guān)的指令，啟動(dòng)相關(guān)的消防設(shè)備。同時(shí)將火災(zāi)地點(diǎn)和火情傳輸給大樓控制中心和消防部門(mén)，讓相關(guān)的部門(mén)及時(shí)對(duì)火情采取措施。

1.3 消防聯(lián)動(dòng)控制原理

該部分的工作原理主要包括噴水系統(tǒng)、消防緊急廣播系統(tǒng)等。當(dāng)報(bào)警控制器發(fā)出指令，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)。如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行廣播，從而通過(guò)建筑內(nèi)人員及時(shí)進(jìn)行撤離。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以AT89C55單片機(jī)作為核心。AT 89C55單片機(jī)中包含20kbyte大小的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器，從而不需要對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展，即可把持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，AT 89C55單片機(jī)的供電電壓范圍寬，在4.0～6.0V的范圍，從而在一定程度上減少電壓波動(dòng)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)的影響，保障系統(tǒng)采集和控制。探測(cè)器的類(lèi)型主要包括溫度、煙霧、CO濃度、CO2濃度等。通過(guò)探測(cè)器對(duì)上述數(shù)據(jù)的采集后，通過(guò)A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換將信號(hào)傳遞給處理器。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2 主控中心報(bào)警與控制模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)上述的控制原理，將該模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為如圖3所示。

在該模塊，圖2中的單片機(jī)1將分析處理得到的信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸給主控報(bào)警與控制模塊中的單片機(jī)2，然后單片機(jī)2對(duì)得到的信號(hào)進(jìn)行如下處理：當(dāng)高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，聲光報(bào)警裝置會(huì)首先啟動(dòng)，然后液晶顯示界面會(huì)顯示火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、火災(zāi)進(jìn)度等。同時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警裝置會(huì)及時(shí)將火災(zāi)情況發(fā)送給消防部門(mén)，從而方便消防部門(mén)及時(shí)了解火情、救災(zāi)進(jìn)度；當(dāng)沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)時(shí)，此時(shí)會(huì)關(guān)閉聲光報(bào)警裝置，同時(shí)液晶顯示器會(huì)顯示目前采集到的建筑物內(nèi)的各種信息。

2.3 消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

在模塊中，單片機(jī)2將處理的信號(hào)傳遞給單片機(jī)3，單片機(jī)3根據(jù)得到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后出發(fā)不同的消防防火設(shè)備。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)整體流程設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)工作原理和具體的硬件組成部分，將該系統(tǒng)的整體運(yùn)行流程設(shè)計(jì)為如圖5所示。

3.2 Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)

后臺(tái)服務(wù)器是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文關(guān)于服務(wù)器的選擇主要包括Apache、Goahead等。而無(wú)論選擇何種服務(wù)器，都必須確保支持TCP/IP協(xié)議，由此可以保證用戶(hù)通過(guò)瀏覽器或軟件客戶(hù)端即可訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)高層建筑的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文對(duì)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)主要采用C/S模式，主要目的是保障通信響應(yīng)時(shí)間和系統(tǒng)安全性。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)方案的價(jià)值，將上述的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到具體的工程案例中，并取得良好的社會(huì)效益。

4.1 工程概況

項(xiàng)目為一中高層辦公大樓，總高度29.6m，標(biāo)準(zhǔn)層面積592m2，地下層面積537592m2，地下層標(biāo)準(zhǔn)層高2.2m，辦公層標(biāo)準(zhǔn)層高為3.3m，首層層高3.6m。在地下層中，設(shè)有消防電梯、泵房、配電室、空調(diào)機(jī)房、監(jiān)控中心等。根據(jù)消防規(guī)范要求，本建筑項(xiàng)目屬二類(lèi)建筑，耐火等級(jí)設(shè)定為二級(jí)。

4.2 探測(cè)器布置

探測(cè)器的布置主要根據(jù)辦公樓的具體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行布置，如陰燃階段會(huì)產(chǎn)生大量的煙和熱，則在該階段主要布置感煙探測(cè)器；在迅速燃燒的階段會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，由此布置感溫探測(cè)器；在電纜夾層、豎井中則根據(jù)電纜的特性，主要敷設(shè)線(xiàn)性感溫光纜；防火區(qū)內(nèi)的任何位置到手動(dòng)報(bào)警裝置距離不能超過(guò)30m的范圍。同時(shí)，考慮到感煙、感溫探測(cè)器的數(shù)量問(wèn)題，根據(jù)探測(cè)器的保護(hù)半徑和面積來(lái)確定，具體見(jiàn)如表1。

由此，根據(jù)上述的保護(hù)半徑和面積確定探測(cè)器的安裝距離。而該建筑物內(nèi)一個(gè)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的探測(cè)器安裝數(shù)量計(jì)算則根據(jù)以下公式：

N？叟■（1）

其中，N表示安裝數(shù)量，K為安全修正系數(shù)；A表示保護(hù)面積；S探測(cè)區(qū)域面積。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)層的面積數(shù)據(jù)，由于層高小于6米，那么可以估算出一層的感煙探測(cè)器在20個(gè)左右。具體數(shù)據(jù)還需要結(jié)合通道、房間等情況。

4.3 應(yīng)用社會(huì)效益

該系統(tǒng)投入使用后，不僅提高了該建筑消防管理的自動(dòng)化水平，同時(shí)也有利于消防部門(mén)及時(shí)對(duì)建筑內(nèi)的消防情況的監(jiān)控，為及時(shí)處理火情奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。從降低成本方面看，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及滅火系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)工程成本為1157萬(wàn)元，與傳統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)方案還節(jié)約107萬(wàn)元，同時(shí)在人工成本管理方面，每年節(jié)約人工成本34萬(wàn)余元，由此表現(xiàn)出良好的社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，單片機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等的大量普及和應(yīng)用，大大提高了消防工作的自動(dòng)化程度，提高了消防工作的日常工作效率。本文則借助現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)消防報(bào)警與聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際的工作環(huán)境中，取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的作用和價(jià)值，值的在消防部門(mén)推廣應(yīng)用，也為消防工作提供了新的參考。

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