李亭亭 羅文雯

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)總量的快速增長以及城市建設(shè)腳步的加快，城市土地越來越稀缺，建筑空間利用率提高，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來眾多類型建筑火災(zāi)難以撲滅的問題，給建筑消防的可靠性提出了新要求，并受到社會各界廣泛關(guān)注。本文旨在通過對我國自動噴淋滅火系統(tǒng)的智能濕式報警閥控制技術(shù)現(xiàn)狀的研究，進(jìn)一步為自動噴淋滅火系統(tǒng)提供精確的智能濕式報警閥啟用的技術(shù)依據(jù)、技術(shù)方案和示范，從而保障消防系統(tǒng)準(zhǔn)確判斷與控制，及火災(zāi)下建筑安全。并期望以此為例，為我國提供一些例證。

關(guān)鍵詞：自動噴淋滅火系統(tǒng);智能濕式報警閥;控制技術(shù)

目前我國各地火災(zāi)事故不斷，給人民的生命和財產(chǎn)造成了巨大的損失，雖然這個原因是很多方面造成的，但是就消防這個方面來看，消防設(shè)施的設(shè)計及配置是否合理也是控制火災(zāi)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。長期以來，我國多層建筑都是以消火栓系統(tǒng)為主，但是大量的滅火實(shí)踐證明，消火栓在滅火中所占的地位正在不斷地受到質(zhì)疑。

一、我國消防系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述

目前，在我國的大中小城市以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的建筑消防系統(tǒng)基本上都是滅火栓系統(tǒng)，盡管在新修改的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中增加了對自動噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)置范圍，一些比較重要的公共場合在消防部門的監(jiān)管下改為了自動噴淋滅火系統(tǒng)，但是依舊未著眼于如何縮短報警時間，提高報警效率。同時在噴頭改良和濕式報警閥上的研究也存在一定的局限性，僅增加報警閥啟動自重來適應(yīng)微小的壓力變化，單純的機(jī)械變動已無法滿足對新型建筑復(fù)雜的火災(zāi)進(jìn)行準(zhǔn)確控制要求。

我國的自動噴淋滅火系統(tǒng)仍不能對建筑火災(zāi)進(jìn)行精準(zhǔn)判斷與實(shí)施有效的控制措施。噴淋滅火系統(tǒng)的核心是濕式報警閥，在發(fā)生火災(zāi)時，屋內(nèi)溫度升高，位于火源上方的噴淋頭處的玻璃棒受溫度感應(yīng)產(chǎn)生破裂，受輸水管內(nèi)水壓作用，噴淋頭開始工作噴水。當(dāng)水管內(nèi)水壓力減小到一定值時，水壓差使?jié)袷綀缶y閥瓣開啟，同時高位水箱憑借水的自重對火源處進(jìn)行水流輸送，在一定時間后，消防水池通過壓力動作開關(guān)實(shí)現(xiàn)報警起泵。

二、自動噴淋滅火系統(tǒng)概述

（一）自動噴淋滅火系統(tǒng)介紹

自動噴水滅火系統(tǒng)（Automatic sprinkler system）有濕式、干式、雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)等滅火系統(tǒng)，本文主要的研究對象是濕式自動噴淋滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)時能自動打開噴頭進(jìn)行滅火，同時會發(fā)出火情信號，被公認(rèn)為是最有效的自動滅火系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、可靠，便于施工，容易管理，滅火速度快，控火效率高，比較經(jīng)濟(jì)，適用范圍廣，占整個自動噴水滅火系統(tǒng)的75%以上，適合安裝在能用水滅火的建筑物、構(gòu)筑物內(nèi)。

從自動噴淋滅火系統(tǒng)的定義上可以了解到自動噴淋滅火系統(tǒng)主要有以下幾個特點(diǎn)：

1.發(fā)生火災(zāi)的前期會自動噴水滅火，覆蓋面積小，用水量小。

2.滅火的成功率比較高，可達(dá)到90%以上，造成的損失較小，且無人員傷亡。

3.目的性強(qiáng)，直接對準(zhǔn)火源，快速滅火，不會導(dǎo)致火災(zāi)擴(kuò)散。

（二）工作原理

噴淋滅火系統(tǒng)的核心是濕式報警閥，在發(fā)生火災(zāi)時，屋內(nèi)溫度升高，位于火源上方的噴淋頭處的玻璃棒受溫度感應(yīng)產(chǎn)生破裂，受輸水管內(nèi)水壓作用，噴淋頭開始工作噴水。當(dāng)水管內(nèi)水壓力減小到一定值時，水壓差使?jié)袷綀缶y閥瓣開啟，同時高位水箱憑借水的自重對火源處進(jìn)行水流輸送，在一定時間后，消防水池通過壓力動作開關(guān)實(shí)現(xiàn)報警起泵。

（三）自動噴淋滅火系統(tǒng)的組成

自動噴淋滅火系統(tǒng)是由灑水噴頭、智能濕式報警閥組、水流報警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）等組件以及管道、供水設(shè)施組成，濕式報警閥是噴淋滅火系統(tǒng)的核心。

三、智能濕式報警閥的優(yōu)化

首先，對智能濕式報警閥進(jìn)行機(jī)械式改良，并依此記錄所需數(shù)據(jù);其次，構(gòu)建消防數(shù)據(jù)模型，并將其與智能濕式報警閥和通信設(shè)備組合成為聯(lián)動裝置;最后，在分析所采集的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，判斷建筑火災(zāi)發(fā)生的可能性，并用自然觀察法和設(shè)計觀察法進(jìn)行驗(yàn)證，完善數(shù)據(jù)模型的整合，糾正編程誤差。

（一）具體研究內(nèi)容如下：

1.智能濕式報警閥改良。自動噴淋滅火系統(tǒng)中，水流指示器在原本水流信號轉(zhuǎn)化為電信號的基礎(chǔ)上，將水流流速和水壓大小的信息實(shí)時傳送給智能濕式報警閥，報警閥擁有在接受數(shù)據(jù)的前提下，自動計算火災(zāi)發(fā)生概率的能力。因智能濕式報警閥閥瓣的開啟直接影響高位水箱供水，為避免滲流導(dǎo)致的管道內(nèi)水壓變化，把電磁器與報警閥相結(jié)合，控制閥瓣受水壓的啟用。

2.消防數(shù)據(jù)模型構(gòu)建。對消防系統(tǒng)的布置構(gòu)建模型，水流指示器與濕式報警閥形成聯(lián)動控制。以數(shù)據(jù)構(gòu)成各部件之間的關(guān)系，達(dá)到“一控多位”的目的。

3.警報識別及控制策略。水流指示器所采集數(shù)據(jù)在智能報警閥的計算整合下，迅速自動判斷發(fā)生火災(zāi)和管道滲流的可能性，同時定位火災(zāi)具體位置。系統(tǒng)通過實(shí)測數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)濕式報警閥電磁場大小，并決定是否開啟報警閥閥瓣以及發(fā)出報警信號，達(dá)到第一時間系統(tǒng)自動反應(yīng)的目的。

（二）設(shè)計原則

1.整體性和科學(xué)性。整體性是指將整個我國智能濕式報警閥作為評價的對象，在研究過程中作為我們研究的一個整體，在全面了解信息的基礎(chǔ)上，全面考察、整體排序、系統(tǒng)分析、抓住重點(diǎn)、兼顧一般?？茖W(xué)性是指選取在我國區(qū)域?qū)用嫔吓c智能濕式報警閥控制技術(shù)密切相關(guān)的一些單項技術(shù)，單項技術(shù)可以從各個側(cè)面、各個角度反映我國智能濕式報警閥控制技術(shù)的實(shí)施情況。

2.與實(shí)際相結(jié)合。智能濕式報警閥控制技術(shù)必須建立在我國實(shí)施滅火工作的現(xiàn)實(shí)情況基礎(chǔ)上，經(jīng)過對行業(yè)、企業(yè)以及政策法規(guī)等不同層面的大量研究，依據(jù)我國建筑失火情況、智能濕式報警閥工作的具體執(zhí)行情況以及企業(yè)施行智能濕式報警閥的水平，有針對性、代表性地選擇評價技術(shù)，從而客觀地評價我國智能濕式報警閥水平。

3.內(nèi)涵明確性和可操作性。由于技術(shù)涉及面很廣，為避免追求全面性而導(dǎo)致的相似性指標(biāo)的重復(fù)表述，在選擇與設(shè)計技術(shù)的過程中，評價技術(shù)遵循內(nèi)涵明確、描述簡明確定和現(xiàn)實(shí)意義鮮明的原則，完備地反映我國智能濕式報警閥技術(shù)的主要方面。

（三）智能濕式報警閥控制技術(shù)優(yōu)化的基本思路和方法

1.智能濕式報警閥優(yōu)化思路

管內(nèi)水流水壓變化引起指示器的數(shù)據(jù)發(fā)生變動，通過分析變化數(shù)據(jù)，判斷變化原因，制定滲流與非滲流識別方法。根據(jù)識別方法給出控制策略，在判別為滲流時，控制電磁開關(guān)加大壓力，緊閉閥門，同時發(fā)出維修通知;而判別為非滲流時，控制電磁開關(guān)減小壓力直至完全打開閥門，保障及時供水，并發(fā)出火災(zāi)警報。

2.智能濕式報警閥優(yōu)化方法

在水流指示器上安裝水流水壓感應(yīng)器，實(shí)時記錄水流水壓變化，運(yùn)用5G技術(shù)將數(shù)據(jù)通過無線電傳送到消防控制中心。在濕式報警閥的閥瓣和閥壁上裝有金屬片和一個可調(diào)節(jié)磁力大小的電磁器，正常狀態(tài)下，電磁器上產(chǎn)生磁場，閥瓣與閥壁內(nèi)金屬片形成一個大小為F的力，使閥門常處于緊閉狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)整合得到的水流水壓總和達(dá)到數(shù)值A(chǔ)時，控制中心開始自動調(diào)節(jié)濕式報警閥上電磁場的大小。在滲流的情況下，保持抵消因滲流導(dǎo)致管道內(nèi)水量變化而形成的壓力差。設(shè)滲流大小為V滲，在t時間后，引起管內(nèi)壓力變化為△P滲，系統(tǒng)編程設(shè)定額定火災(zāi)發(fā)生時，水流大小為V額，壓力水壓變化大小為△P額。

當(dāng)水流指示器數(shù)據(jù)由智能濕式報警閥整合后，V滲

關(guān)系，即F=k·（1/△P），當(dāng)△P增大時，電磁力F減小，在△P增大到某一個特定值時，△P引起的水壓力與F抵消，閥瓣開啟，同時啟動消防水池水泵和報警響鈴。

假定一個水流指示器在一維平行坐標(biāo)上（單層）控制n個噴頭，一棟建筑內(nèi)，共有N個噴頭（N=m·n，m為樓層數(shù)），這些噴頭在空間上水平豎直均勻分布，保證噴頭淋水范圍單位面積疊加后無缺漏，覆蓋整個構(gòu)筑物。當(dāng)發(fā)生破裂的噴淋頭總數(shù)大于M時（單個噴淋頭流量為Vp，V額=M·Vp），或特定體積內(nèi)相鄰樓層噴淋頭破裂且達(dá)到總數(shù)的W%，視為發(fā)生火災(zāi)，啟動閥瓣以及聯(lián)動報警系統(tǒng)。

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作者簡介：李亭亭（1999-），女，安徽阜陽人，滁州學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院;

羅文雯（1986-），女，安徽滁州人，滁州學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，講師。