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        消防電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究

        2024-12-31 00:00:00邱一斌
        消防界 2024年11期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)化

        摘要:為解決消防電氣工程所面臨的自動(dòng)化問題,本文總結(jié)了消防電氣工程及其自動(dòng)化所需遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并從火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、火災(zāi)探測兩個(gè)方面入手,明確消防電氣自動(dòng)化在這兩個(gè)方面所取得的成就。從消防電氣系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、設(shè)備集成、系統(tǒng)調(diào)試以及系統(tǒng)維護(hù)四個(gè)方面闡述今后的發(fā)展趨勢,指出消防電氣自動(dòng)化的發(fā)展方向,以期為相關(guān)專業(yè)人員提供技術(shù)參考。

        關(guān)鍵詞:消防電氣工程;自動(dòng)化;雙總線制;火災(zāi)探測

        引言

        消防電氣工程自動(dòng)化是現(xiàn)代建筑工程建設(shè)的重要組成部分,通過運(yùn)用不同的自動(dòng)化技術(shù),既可以有效預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生,還能提升火災(zāi)發(fā)生時(shí)的響應(yīng)速度。在消防電氣工程建設(shè)中,自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用已取得了顯著成效,如很多建筑物會安裝感應(yīng)器,這種感應(yīng)器能自動(dòng)感應(yīng)火災(zāi)隱患。然而,雖然現(xiàn)階段很多消防電氣工程在建設(shè)過程中,大量引進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備,但實(shí)際應(yīng)用效果卻不理想。因此,針對這些問題,必須以消防電氣智能化為發(fā)展目標(biāo),不斷進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。為了進(jìn)一步提升消防電氣工程的自動(dòng)化水平,本文分析了消防電氣工程自動(dòng)化的現(xiàn)狀與今后的發(fā)展趨勢,旨在為消防電氣智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供助力。

        一、消防電氣工程及其自動(dòng)化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        (一)運(yùn)行的可靠性

        消防電氣工程最核心的要求是安裝的所有設(shè)備必須具備高度的可靠性。一旦火災(zāi)發(fā)生,這些設(shè)備應(yīng)能快速反應(yīng),在穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí),對建筑物火情的發(fā)展趨勢進(jìn)行有效監(jiān)控。因此,在設(shè)計(jì)與制造階段,必須對不同類型的傳感器、控制器、執(zhí)行器等進(jìn)行檢測,評估其在惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性,保證消防電氣設(shè)備符合高標(biāo)準(zhǔn)的要求。除此之外,設(shè)備系統(tǒng)的可靠性與定期維護(hù)、升級緊密相關(guān)。為保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行,生產(chǎn)廠家必須提供相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)。在消防電氣工程自動(dòng)化進(jìn)程中,尤其強(qiáng)調(diào)監(jiān)控與響應(yīng)的實(shí)時(shí)性,通過對煙霧、溫度異常狀況的感應(yīng),及時(shí)通知消防人員前往現(xiàn)場進(jìn)行處理。

        (二)消防電氣系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

        在消防電氣工程自動(dòng)化過程中,確保安裝系統(tǒng)的可擴(kuò)展性至關(guān)重要,以適應(yīng)多元化的建筑結(jié)構(gòu)與自動(dòng)化技術(shù)。保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,意味著在維護(hù)系統(tǒng)可靠性的同時(shí),要更換傳感器或控制器,以適應(yīng)不同的運(yùn)行場景,使系統(tǒng)可以在不同條件下穩(wěn)定運(yùn)行,滿足消防電氣工程自動(dòng)化需求[1]。

        (三)安全性

        消防電氣工程本身比較特殊,因此在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程中,務(wù)必保證安全性。這要求在工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行階段,必須嚴(yán)格遵循消防電氣安全標(biāo)準(zhǔn),詳細(xì)檢查設(shè)備的特性與參數(shù),如防水性、防爆性、防電磁干擾性等,最大限度減少安全事故發(fā)生概率。

        二、消防電氣工程自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀

        由于消防電氣自動(dòng)化在實(shí)際應(yīng)用中已取得顯著成效,如許多建筑已安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)探測器等,以監(jiān)測建筑物內(nèi)部的火災(zāi)情況。

        (一)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警

        火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在消防電氣工程中比較常見。按照技術(shù)劃分,火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要分三代。第一代系統(tǒng)是多線制開關(guān)量式系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上升級技術(shù),形成了第二代系統(tǒng)。總線制可尋址開關(guān)量式系統(tǒng)在建筑工程中應(yīng)用廣泛,以雙總線制為主[2]。為了滿足自動(dòng)化與智能化的需求,專門研發(fā)了第三代系統(tǒng),即模擬量傳輸式系統(tǒng),能顯著降低誤報(bào)率。以控制方式為劃分標(biāo)準(zhǔn),火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要有區(qū)域式、集中式、控制中心式三種類型。區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用比較定向,一般常用于二級保護(hù)對象,如圖書館和機(jī)房。集中式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要有集中報(bào)警和區(qū)域報(bào)警兩種,主要適用于一級和二級保護(hù)對象。綜合辦公樓與寫字樓若設(shè)有服務(wù)臺,比較適合應(yīng)用集中報(bào)警系統(tǒng)??刂浦行氖綀?bào)警系統(tǒng)的防護(hù)對象為特級保護(hù)和一級保護(hù)對象,通常在大規(guī)模場所中被應(yīng)用,如群體建筑或超高層建筑。

        (二)火災(zāi)探測

        火災(zāi)探測在消防電氣工程中的應(yīng)用已積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。建筑物中的物質(zhì)從開始燃燒到形成火災(zāi),是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程,包括產(chǎn)生煙霧、環(huán)境溫度驟然升高、空間內(nèi)出現(xiàn)可見或不可見光。由于火災(zāi)探測器在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的局限性,因此火災(zāi)發(fā)生前期的煙霧和氣體情況跟蹤和選擇合適的火災(zāi)探測器顯得尤為重要,對于減少火災(zāi)損失意義重大。為充分了解不同火災(zāi)探測器之間的區(qū)別,本文將以離子式和光電式兩種類型為例進(jìn)行比較分析。離子式探測器在消防電氣工程中比較常見。在煙霧粒子作用下,使電離室的電離電流原理發(fā)生變化。在正常工作狀態(tài)下,電離室受電場影響,正離子與負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,可以在電離室內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的離子電流。一旦電離室內(nèi)有煙粒子進(jìn)入,正離子已進(jìn)行了電離處理,這些粒子和負(fù)離子共同發(fā)揮作用,吸附煙霧粒子。這樣一來,正離子和負(fù)離子之間會發(fā)生中和作用,使得到達(dá)電極處的有效離子數(shù)量減少。另外,煙粒子會阻隔α射線,進(jìn)而影響電離作用的效能,導(dǎo)致電離室中的正負(fù)離子數(shù)量以及電離電流減少。一旦這些數(shù)值降至特定閾值,將觸發(fā)電路的控制機(jī)制,系統(tǒng)隨即會向報(bào)警器發(fā)送信號,由此完成火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警。

        光電式探測器是基于煙霧對光的吸收和散射效應(yīng),主要分為散射光式探測器、減光式探測器。前者是通過光散射原理,在火災(zāi)發(fā)生初期階段探測到煙霧后發(fā)出預(yù)警。在無煙霧狀況下,設(shè)備中的發(fā)光元件與受光元件之間無相對位置關(guān)系,光不能散射到光敏元件[3]。一旦感知到煙霧,光會通過煙霧粒子散射至光敏元件,將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。隨著煙粒子濃度的逐漸升高,達(dá)到設(shè)定值時(shí),散射光能量會激發(fā)光電流,并經(jīng)電路的放大作用驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置,發(fā)出預(yù)警信號。探測器安裝在遮光暗室中,發(fā)光元件、受光元件之間的夾角需精確控制,以確保其理想夾角在900°—1350°之間,確保夾角和靈敏度呈正相關(guān)。

        在無煙狀況下,光源發(fā)出的光通過透鏡聚焦成束,并投射至光敏元件,進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電信號,以保證電路正常運(yùn)行,不會觸發(fā)報(bào)警機(jī)制[4]。一旦檢測到火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧,光源發(fā)射的光線在煙離子散射與吸收作用的影響下,會直接改變光的傳播特性,導(dǎo)致光敏元件接收到的光強(qiáng)度減弱,從而影響電路的正常運(yùn)行狀態(tài),并在此時(shí)發(fā)出聲光預(yù)警信號。兩種類型的探測器性能差異見表1。

        在消防電氣工程實(shí)施過程中,火災(zāi)探測器在房間中的安裝高度尤為重要。安裝高度不同,適合的探測器類型也有一定區(qū)別(見表2)。

        在探測器布置方面,需要確定其數(shù)量,具體可用公式N≥SK×A計(jì)算所得。以上公式中的N代表探測區(qū)內(nèi)需安裝的探測器的數(shù)量,一般取整數(shù);S代表探測范圍內(nèi)的地面面積;A代表單個(gè)探測器所能覆蓋的保護(hù)面積;K代表安全修正系數(shù)。對于關(guān)鍵保護(hù)建筑而言,K的取值范圍應(yīng)在07-09之間,對于非重點(diǎn)保護(hù)建筑來說,K的取值應(yīng)為1。在探測范圍內(nèi)布局探測器,關(guān)鍵在于考慮其分布是否合理,這是影響探測最終效果的關(guān)鍵因素??紤]要點(diǎn)包括探測器是否處于有效范圍、探測區(qū)內(nèi)探測器覆蓋是否均勻、探測器和墻、梁之間的間距是否大于05m、探測器之間的距離是否滿足D=2R(有效半徑)。

        三、消防電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展趨勢

        (一)消防電氣系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

        消防電氣工程自動(dòng)化的規(guī)劃設(shè)計(jì)非常重要。在現(xiàn)有自動(dòng)化成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、消防電氣系統(tǒng)使用現(xiàn)狀進(jìn)行合理布局,以拓寬系統(tǒng)的覆蓋范圍,確保各區(qū)域均符合消防安全要求[5]。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,安裝設(shè)備必須保證其可靠性,以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的監(jiān)控能力、響應(yīng)速度、可擴(kuò)展性以及靈敏度。通過合理、高質(zhì)量的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì),為消防電氣系統(tǒng)的后續(xù)運(yùn)行做好準(zhǔn)備,從而提升消防電氣系統(tǒng)的應(yīng)用效能。

        (二)消防電氣設(shè)備集成

        消防電氣工程自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)的重要條件之一是科學(xué)選擇設(shè)備型號,并對其進(jìn)行集成處理。未來設(shè)備的選型需更加注重其可靠性,并選擇性能良好的傳感器和控制器等設(shè)備。建議今后在選擇設(shè)備時(shí),應(yīng)對市面上現(xiàn)有的器材進(jìn)行對比、評估,確保所選器材符合消防電氣自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備整合過程中,所有設(shè)備務(wù)必具備協(xié)同效應(yīng),尤其需要加強(qiáng)設(shè)備間通信約定的統(tǒng)一性,確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)能精準(zhǔn)對接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸與處理。通過科學(xué)的設(shè)備選型與集成,可以優(yōu)化消防電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        (三)消防電氣系統(tǒng)調(diào)試

        消防電氣系統(tǒng)調(diào)試對消防電氣工程及其自動(dòng)化的實(shí)施效果具有決定性影響。在系統(tǒng)測試過程中,關(guān)鍵在于檢驗(yàn)火情的實(shí)時(shí)監(jiān)控、快速響應(yīng)以及運(yùn)行的可靠性等多項(xiàng)功能,要確保其與自動(dòng)化設(shè)計(jì)要求相符。在未來的系統(tǒng)測試中,測試人員不僅要驗(yàn)證系統(tǒng)的理論功能,還要關(guān)注系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的表現(xiàn),如在面對突發(fā)火災(zāi)事件時(shí),是否能夠以最快的速度做出反應(yīng)。未來對消防電氣系統(tǒng)的調(diào)試將在各種極端情況下進(jìn)行,以測試系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性,保證其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)依然能穩(wěn)定運(yùn)行[6]。除此之外,測試人員在系統(tǒng)調(diào)試過程中,需對各個(gè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,這也是系統(tǒng)調(diào)試的重要任務(wù)之一。通過檢查硬件設(shè)備的配合程度、軟件系統(tǒng)的運(yùn)行效能,增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)試的精密性、設(shè)備間協(xié)同工作的流暢性,從而提高消防電氣系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能。

        (四)消防電氣系統(tǒng)維護(hù)

        為確保消防電氣工程及其自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用效果,今后還需做好消防電氣系統(tǒng)的維護(hù)工作。相關(guān)人員應(yīng)定期進(jìn)行消防電氣系統(tǒng)的模擬演練,觀察演練過程,排除所有可能影響消防電氣自動(dòng)化的因素,確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。另外,操作人員應(yīng)不斷提升自身專業(yè)水平,熟練掌握消防電氣系統(tǒng)的操作要領(lǐng)、技巧,以便在面對不同的火災(zāi)事故時(shí),能第一時(shí)間作出應(yīng)對。這不僅包括消防電氣系統(tǒng)的日常監(jiān)控,還包括在突發(fā)火災(zāi)事故時(shí)的臨場反應(yīng)與準(zhǔn)確決策能力。

        作為系統(tǒng)維護(hù)人員,應(yīng)積極參與專業(yè)培訓(xùn),熟練掌握各個(gè)設(shè)備的維護(hù)與故障處理技能,確保消防電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過系統(tǒng)的定期維護(hù)與升級,為消防電氣工程及其自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ),以便在系統(tǒng)運(yùn)行過程中迅速發(fā)現(xiàn)潛在隱患。

        結(jié)語

        綜上所述,消防電氣工程及其自動(dòng)化已取得顯著成效,尤其是在建筑內(nèi)部自動(dòng)化探測火情方面,通過運(yùn)用不同類型的傳感器、探測器等,火災(zāi)隱患能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。今后,在現(xiàn)有自動(dòng)化消防電氣系統(tǒng)與設(shè)備的基礎(chǔ)上,應(yīng)持續(xù)向智能化的方向發(fā)展,以進(jìn)一步提升消防電氣工程的自動(dòng)化水平,提高建筑工程的消防安全防護(hù)能力。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:邱一斌(1993— ),男,漢族,河北秦皇島人,???,研究方向:電氣工程及其自動(dòng)化。

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