火灾防范系统结构

8.1.2　火灾防范系统结构

1）基本组成及原理

火灾防范系统由报警和联动两大部分组成，根据建筑物和小区的规模不同，可以采取不同的配置。现就常用的典型配置做些介绍。图8.1给出了火灾防范系统的组成。火灾自动报警部分，由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器、火灾探测器、手动报警按钮组成；消防联动部分，由消防联动控制器、声光报警器、火灾事故广播、消防电话、火灾事故照明、各种联动控制装置、固定灭火系统控制装置组成。这种结构模式适用于大型建筑群、高层及超高层建筑、商场、宾馆、公寓、综合楼等。如果不设区域火灾报警器，火灾各探测器、手动报警按钮的信号，可直接传送给集中火灾报警控制器。

图8.1　火灾防范系统的组成

火灾防范系统的基本原理是：由探测器和报警按钮给出信号，经火灾报警控制器进行智能判断，确认为“火警”后，向消防联动控制器发出信号。消防联动控制器随即控制各种联动装置，如启动消防泵、打开排烟装置；启动声光报警器、火灾事故广播、火灾事故照明等。

消防联动控制器常有两种工作状态：一种是自动的，即由火灾报警控制器直接发出信号加以控制；另一种是手动的，值班人员发现火灾报警控制器发出火警信号，然后按下各类联动按钮启动各种装置。为了确认控制的有效性，各种装置还要回传开动信号。

2）基本结构

火灾防范系统的基本结构如图8.2所示，它包括火灾自动报警系统和消防联动系统。火灾自动报警部分有集中火灾报警控制器、短路隔离器、感温探测器、感烟探测器、消火栓按钮、水流指示器电接点、手动报警按钮、消防电话、CRT微机显示器等；消防联动部分有消防联动控制器、控制模块、双切换盒以及各种消防灭火设备装置和消防广播、声光报警等设施。

（1）火灾自动报警系统结构

①火灾探测器。火灾探测器的种类很多，主要有感烟式、感温式、感光式、可燃气体探测式和复合式等，其分类可归纳如表8.1所示。

图8.2　火灾防范系统结构

表8.1　火灾探测器的分类

（续表8.1）

感烟火灾探测器对燃烧或热解产生的固体或液体微粒予以响应，可以探测物质初期燃烧所产生的气溶胶或烟粒子浓度。离子式感烟探测器设置了两个电离室进行比较，一个不受烟雾影响，一个接受烟雾的影响，被电离的正、负离子受烟雾粒子的吸附作用，增大了移动过程中相互中和的几率，使电离电流减小，到达一定差值时，开关电路动作，发出报警信号。

感温火灾探测器可以响应异常温度、温升速度和温差等火灾信号，常用的有定温式、差温式和差定温式。定温式常用双金属片感温；差温式应用膜盒感受气压变化；差定温式是以上二者的复合。

感光火灾探测器，又称火焰探测器，主要对火焰辐射出的红外、紫外、可见光予以响应，常用的有红外火焰型和紫外火焰型两种。

可燃气体探测器主要用于易燃易爆场所，探测可燃气体和粉尘的浓度。

复合式火灾探测器可以响应两种以上的火灾参数，如感温感烟型、感温感光型、感烟感光型等。

以上都是按探测引发的火灾参数来分类的。此外，还可按探测器的结构造型分，有点式和线式两类。另外各探测器使用的物理或化学原理不同，可根据结构和原理上的特点分，如煤气泄漏报警探测器等，这里就不一一介绍了。

火灾探测器的连接“线制”往往采用二总线，各探测器内设有二进制地址码，这样控制主机才能知道是哪只探测器在报警。地址码的设置，有的用拨码开关，由人工预置；有的则用软件编码，由控制主机写入。目前，许多新产品已经采用专门的软件写入模块，安装在探测器底座内，完成编码任务。

为了提高探测器的智能化水平，许多厂家推出交互式智能探测器、分布式智能探测器。其特点是：

·探测器均自带微处理器，控制器与探测器间能够实现双向通信，随时根据系统运行状态，对各个探测器的火灾探测逻辑进行调整，准确地分辨真伪火情。

·由微处理器处理控制信号，具有模糊控制特征；采用模糊算法、微处理分析法，使探测器具有很强的抗误报能力。

·内置多准则感应器，实施多准则评估，并根据神经网络及模糊逻辑进行有效评估，消除假象消息，可对各种类型的火灾做出反应。

·探测器的处理器内存探测运算规则，供特殊应用；内置诊断运算规则，具备自动自测试功能。

·探测器的处理器具有特殊的计算机程序，可充分利用烟雾灵敏度探测，提高抗干扰能力，实施有效评估。

·探测器内部具有短路隔离功能，探测回路采用环行二总线，一旦发生短路，短路点将被自动隔开，确保系统完全正常运行。

②手动报警按钮。手动报警按钮是用人工方式对消防中心实施报警的一种设施。当人们发现火情时，可利用手动报警按钮进行火灾报警。按钮盒具有明显的标志和防误动作保护措施，同时还配套安装了编码模块，当按下按钮报警时，消防中心能反映出该按钮的地址码。手动报警按钮的结构是多种多样的，例如有的手动报警按钮装在带有玻璃面板的盒内，平时此玻璃压迫着按钮，用手击破玻璃，按钮弹出，内部触点闭合即报警。有的产品还把消防电话的插孔一并装在按钮盒上。在二总线系统中，手动报警按钮应和火灾探测器连接在一个回路中，它们同属火灾报警装置，只不过前者是手动的，后者是自动的。

在火灾报警区域内每个防火分区，应至少设置1个手动报警按钮，从一个防区内的任何位置到最近的一个手动报警按钮的步行距离不宜大于25m。各楼层的楼梯间、电梯前室，大厅、过道、主要公共活动场所入口，餐厅、多功能厅等处的主要出入口，主要通道等经常有人通过的地方都应安装手动报警按钮。

③消防栓按钮。消防栓按钮与手动报警按钮一样同属人工报警设置，但它还具有启动消防水泵的功能。

在二总线系统中，消防栓按钮也配套安装了编码模块。当玻璃被击破时，按钮弹出即报警，此时消防中心能反映出该按钮的地址码。有的消防栓按钮上还安装了两个发光二极管，一个用来显示报警状态；另一个作为消防水泵的回答信号灯。

④水流指示器。水流指示器是喷淋系统中的一个指示装置。当环境温度达到喷淋头自爆温度时，喷淋头的玻璃球破裂，高压水喷出，喷淋系统水管中开始有高压水流动，水流指示器动作，带动1对报警接点接通，使火灾报警控制器感受到喷淋系统的报警信号。为使控制中心了解是哪一个水流指示器“报警”，每个水流指示器都各自装有编码模块（又称水流指示器输入模块）。

⑤短路隔离器。短路隔离器用于二总线输入回路中，安装在探测器每一个分支回路的前端。一个分支回路有20～30个探测器，当分支回路发生短路时，它会自动断开这条分支回路，保证总线回路其他部分仍能正常工作。

⑥消防专用电话。消防专用电话是火灾报警、火情反映、系统维修、相互联络的一种专用设施。它带内部电话的性质，不通过建筑物的其他总机。消防电话目前有两种类型：一种是普通程控消防报警电话；另一种是总线式消防电话。程控消防报警电话每门分机一条线路，一般采用插盘式结构。总线式消防电话是火灾通信中的新型设备，采用总线制系统，分机插座并联挂接在总线上，可在几千米范围内任意并联挂接分机，多门分机互不干扰、双工通信。主机安装于消防控制中心，一般由微处理器、语音电路、双向编码电路及显示驱动电路组成；分机又叫对讲插机，机内装有微处理器，可以用开关预置分机编码，由消防人员或维修人员随身携带；消防电话插座分别安装在各防火分区、楼层值班室和设备机房。

使用时有以下两种情况：

一种是分机向总机报警：把对话插机插入消防电话插座，分机摘机，总机即振铃，分机指示灯亮。总机摘机后，停止振铃，即可与分机通话。

另一种是总机呼叫分机：总机摘机，按住某分机号按钮，分机振铃。分机摘机后，总机人员可看到分机指示灯亮，停止按分机按钮，即可与分机通话。

消防电话系统的电话线应单独穿管敷设，不能与其他线路共管，以防止干扰。

⑦火灾报警控制器。火灾报警控制器是整个火灾防范系统的大脑和中枢神经。它能接收各探测器传输来的火灾信息，并对这些信息加以处理、显示和报警，还能通过消防联动系统发出启动消防设施的信号。由此可见，火灾报警控制器是火灾自动报警系统的重要组成部分。

在一个火灾自动报警系统中，火灾探测器是系统的感觉器官，承担着系统“触角”的任务；而火灾报警控制器是火警分析发布的核心。其主要任务是：为各探测器提供不间断的、高度稳定的直流电源；监视连接各火灾探测器的传输信号；保证火灾探测器长期、稳定、有效地工作；当火灾探测器探测到火灾形成时，显示火灾发生的具体部位，及时发出火灾警报并采取有效措施。

火灾报警控制器具有以下四项主要功能：

a）测试功能。能对整个系统指定回路、指定探测器进行自动测试，测试的主要项目为火灾探测器的灵敏度、采样曲线、断路短路、电源情况等。

b）显示功能。具有液晶显示屏，可以显示火灾参数、历史数据、火灾探测器和手动报警的地址和状态。此外有的设有手动触摸屏；有的除显示字符外，还可显示图形；有的可外接CRT显示器，显示楼宇平面图等。

c）打印功能。设有热敏打印机，可打印报警信息、测试结果等；有的还可外接其他打印机。

d）报警功能。主机上设有声光报警装置，有火警灯和报警喇叭，并带有消音按钮。

此外，火灾报警控制器还有专门的输出，通过消防联动系统对各项消防设施实施联动控制。

以上介绍的报警控制器属于集中火灾报警控制器。如果大厦、小区的规模较大，在每层或每幢还应设有区域报警控制器或区域报警显示器。这些区域报警、显示设施均与集中火灾报警控制器联网。

区域报警控制器可以接受一个区域内火灾探测器和手动报警按钮发出的报警信号，对报警区域做出响应，并将信号传送给集中火灾报警控制器。区域报警显示器（又叫重复显示屏，或称模拟显示屏）也具有区域显示的功能，能显示出报警地址、报警平面图等，能发出声光报警信号。

⑧CRT报警图形微机彩色显示器。设置CRT报警图形微机彩色显示器的目的是为了建立图形监控中心，它通过通信接口RS-232连接到智能型通用火灾报警控制器，由该报警控制器提供信息，其主要功能是：

a）具有多媒体功能，可以采用声、图、文多种手段提供报警信息，并在火警、故障等重要情况下进行语音提示。

b）利用专门软件，可以完成火灾报警控制器所能完成的各项操作。

c）具备数据库管理功能，能存贮大量的性能信息、历史信息、实时数据，并进行数据备份，能提供较完备的数据安全保证。

d）只要设置专门的接口，就可与楼宇自控系统BAS，系统集成管理系统BMS、IBMS联网，还可经调制解调器连接至城市消防指挥中心。

e）在某些大系统中，一台报警图形显示器可以管理多台火灾报警控制器，在距离较近的情况下可用五类线UTP组网；如果距离较远可采用光缆组网。

（2）消防联动控制系统结构

①联动控制器。联动控制器按照火灾报警控制器确认的火灾信息，启动控制所有的消防设备，一般具有手动/自动转换功能、现场编程功能、检查测试功能。

a）控制功能。联动控制器通过RS-232接口接收来自火灾报警控制器的报警点数据，再根据已载入的控制逻辑，对报警点数据进行分析，自动对各消防设备进行控制。其控制方式有两类：一类是总线输出控制；另一类是多线输出控制。

总线输出控制方式：采用数字编码信号，通过控制总线，对有关消防设备进行控制。控制总线上可接多个控制模块，如HJ-1811型联动控制器可接12～128个控制模块，每个模块都有自己的地址码。当确认某个模块动作时，对应的绿色提示灯亮，然后由控制模块中的继电器触点动作来启动或关闭受控的消防设备；受控设备的工作状态，经控制模块，通过总线返回反馈信号给主机，此时，对应的红色动作灯亮。在联动系统中扬声器、警铃、警笛、风机、正压阀、脱扣器、声光报警器、空调机、卷帘门、排风机等均由二总线控制。

多线输出控制方式：多用于启停大功率的电机，如消防泵、喷淋泵、稳压泵、正压送风机、排烟风机等，这种控制方式常采用切换盒来控制各有关设备，如果每个切换盒需要接5根线，那么控制器则需接出n×5线。HJ 1811型联动控制器，在继电器板上共有16个继电器，可控制16部受控设备，当确认某个继电器动作时，对应的绿色提示灯亮，通过被驱动的继电器触点，输出直流电压24V，双切换盒控制受控消防设备动作，其工作状态经双切换盒反馈信号给主机，对应的红色灯亮，告诉值班人员设备的工作状态已经切换。

b）手动/自动转换功能。当“手动/自动”键置于“自动”时，数码管显示被确认动作的控制点编码（HJ-1811型总线输出控制点为12～127，多线输出控制点为128～143）。

当“手动/自动”键置于“手动”时，当对总线上的设备进行控制时，按下某个控制点手动按钮，数码管即显示控制点编码，相对应的提示灯亮，蜂鸣器发出提示音，延迟5s或10s后，该点动作。在操纵台上，有的联动控制器还装有“立即执行键”、“取消执行键”和“启动/释放键”等，它们都是通过联动控制器去控制模块的动作执行。

对多线输出的受控设备进行控制时，按下某控制点的启动按钮或停止按钮，就立即控制双切换盒的动作，但数码管不显示对应的编码。

c）现场编程功能。联动控制器的现场编程功能有：

·设置控制模块数量；

·设置探测点与控制点之间的对应逻辑控制关系；逻辑控制关系有“与、或、片、总报”等四类；

·封闭某个或某几个控制模块；

·对各控制点供电方式可设置为“持续供电”或“脉冲供电”；

·设置“二次编程逻辑控制”，即当某控制模块有反馈信号输入时，可启动其他控制模块或双切换盒。

d）自检功能。联动控制器本身都应具有如下自检功能：

·要能自检有故障或有反馈信号而工作不正常的控制模块的编码，以便工作人员排除故障；

·可单步测试或定点测试控制模块的工作状态；

·可对面板上数码管、声、光指示等依次进行自检测试；

·当控制回路有开路、短路或断线时，发出声光故障信号（可通过消音按钮消声），数码管显示故障信息。

②联动控制模块。联动控制模块是安装在现场的、用以实现联动控制器和被控的外控消防设备之间控制信号传输和转换的装置，是总线制联动系统中的执行器件，因此联动控制模块又称联动驱动器。联动驱动器有一对一控制，也有一对二控制、一对四控制等。它采用微处理器技术，采取主从分布式处理，其电源由联动主机提供，可以实现与联动控制器的双向通信，为主机提供反馈信息。

③双切换控制盒。双切换控制盒是多线制联动控制的执行器件。每个控制盒有5根线与联动控制器相连接，通常这5根线是：启动控制线、停止控制线、运行反馈线、停机反馈线及公共工作地线。

④延时控制器。在一座大厦中，会设置许多个防火、排烟阀，这些阀门一遇火警，都要开动，给联动控制器外控电源带来很大的负担。为减轻外控电源的负担，有的消防联动系统专门设置延时控制器，内装若干路继电器，每间隔3s向某个阀门供电24V。由此可见，延时控制器是联动控制系统的配套装置，专门用于防火阀、排烟阀、正压送风口等外控设备的分时供电控制。

⑤声光报警器。当遇有火警时，联动控制器接通声光报警器，对楼内人员进行报警，电控报警器同时发出声光信号实施报警。

⑥消防广播。消防广播又叫火灾事故广播，它是建筑物内专门设立的独立的广播系统。消防广播有功率放大器、话筒、卡座以及分装在各公共场所的扬声器。消防广播由联动控制器实施，对着火层及其上、下层（n、n±1）三层联动控制。在有背景音乐的普通广播设施的场所，当有火警时，应由联动控制器通过其执行件，如控制模块等，强制切换到火灾事故广播状态。

近年来，火灾防范技术获得了很大发展，在大厦、小区的应用越来越普遍，国内外厂家也推出许多品牌的产品。

美国FCI火灾自控设备公司的FCI-7100火灾报警控制系统、MC-7200联动控制系统；德国SIEMENS公司的Algorex火灾报警及消防联动系统；日本日探NF-3E火灾自动报警及消防联动系统；西安262厂生产的分布智能式火灾防范系列电子产品；秦皇岛海湾安全技术公司GST火灾自动报警及消防联动控制系统；上海松江电子仪器厂JB-QG-2001型火灾报警系统HJ-1811联动控制系统；南京盛华电子公司盛华SH-9400系列消防电子产品等。

【例8.1】　火灾防范系统的结构。

现以南京盛华电子公司产品SH 9400型为例介绍火灾防范系统的结构与配置。这是一种大容量智能化通用报警控制器，由智能型通用火灾报警控制器、联动控制器、消防广播系统、消防对讲系统、图形显示系统、主电和备电等部分组成，如图8.3所示。

（1）报警部分

报警部分由一块面板和一块输入板组成。输入板上可插1～8块回路板，每块回路板可管理最多240个编码地址的探测回路。回路板的安装数量，根据大厦、小区报警探头的规模而定。单台控制器最多可外接8×240＝1 920个编码地址。在一个探测回路中，编码地址号应在1～240号之间，且不允许重号；不同回路之间，允许编码地址重号。

（2）联动部分

联动部分采用多线制成总线制对各联动点进行控制。它设有面板、主板和小灯板。面板上装有多个按键以及动作、回授指示灯；主板上装有多线成总线编程、控制、传输的各种器件；小板上设有系统运行状态显示指示灯等。

（3）电源部分

电源由“主电”和“备电”两部分组成。设有主备电自动切换、备电充电、主备电工作状态监视、充电电路自我检测等装置。