工業設計論文發表期刊推薦：《制造業自動化》，本雜志由北京機械工業自動化研究所主辦，國家機械工業局主管，1979年創刊。主要刊載制造業自動化領域所取得的新技術、新成果、新產品、新方法以及自動 化技術應用成果、科技動態與信息等。常設欄目有：專家論壇、先進制造技術、CAD/CAM/CIMS、生產自動化、自動化技術與裝置、控制與檢測、數控技 術、工業機器人、應用技術、產業動態等。讀者對象為從事制造業自動化技術工作的科技人員、管理人員、企業技工、院校師生等。

　　摘要：文章介紹了火災自動報警系統的發展和系統結構，并針對南水北調中線工程特點給出了報警區域及探測區域的劃分、報警控制器及探測器的設置，消防設備及其功能選擇等。主要通過對探測器的選型、消防設置方面的闡述，闡述了火災自動報警系統在工程中的設計及應用。

　　關鍵詞：南水北調中線干線工程,火災自動報警系統,火災報警探測器

　　隨著我國經濟建設的迅速發展和科學技術水平不斷提高，消防安全顯得越來越重要，火災自動報警及消防聯動系統作為火災的先期預報手段，對火災的及時撲滅、保障人身和財產安全，起到了不可替代的作用。筆者參與了南水北調中線一期工程邯鄲、邢臺段現地閘站的消防設計，本文結合工程實際，就火災自動報警系統中消防設備的選擇及聯動方案的合理選擇等問題作了初步探討。

　　1火災自動報警系統簡介

　　隨著生產活動的迅猛發展和生活水平的逐步提高，消防安全顯得越來越重要。火災自動報警及消防聯動系統，對火災的先期預報、及時撲救、保障人身和財產安全，起到了不可替代的作用。火災自動報警系統能夠在火災初期，將燃燒產生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過火災探測器轉變成電信號，傳輸到火災報警控制器，顯示火災發生部位，聯動消防設備，發出報警信息，記錄火災發生時間，最大限度提高消防安全水平。

　　2火災自動報警系統的分類

　　2.1區域報警控制系統

　　由區域火災報警控制器和火災探測器等組成，或由火災報警控制器和火災探測器等組成，功能簡單的火災自動報警系統。區域報警控制器的設置應該符合以下的規定：

　　（1）一個報警區域宜設置一臺區域報警控制器，系統中區域報警控制器不應該超過3臺。

　　（2）當用一臺區域報警控制器警戒數個樓層時，應在每層樓梯口明顯部位裝設識別樓層的燈光顯示區域。

　　（3）區域報警控制器安裝在墻上時，其底邊距地的高度不應小于1.5m。靠近門軸的側面距墻不應小于0.5m.正面操作距離不應小于1.2m.

　　（4）區域報警控制系統宜設在有人值班的房間或服務臺。

　　2.2集中報警控制系統

　　由集中火災報警控制器、區域火災報警控制器和火災探測器等組成，或由火災報警控制器、區域顯示器和火災探測器等組成，功能較復雜的火災自動報警系統。集中報警控制器的設置應該滿足以下規定：

　　(1)系統設有一臺集中報警控制器和兩臺以上區域報警控制器。

　　(2)集中報警控制器的容量不宜小于保護范圍內探測區域總數。

　　(3)集中報警控制器距墻不應小于1m，正面的操作距離不應小于2m。

　　(4)其中區域報警控制器的設置應符合上述區域報警控制系統的有關要求。

　　2.3控制中心報警系統

　　由消防控制室的消防控制設備、集中火災報警控制器、區域火災報警控制器和火災探測器等組成，或由消防控制室的消防控制設備、火災報警控制器、區域顯示器和火災探測器等組成，功能復雜的火災自動報警系統。控制器的設置應該滿足以下規定：

　　(1)系統中應至少設置一臺集中報警控制器和必要的消防控制設備；

　　(2)設在消防控制室以外的集中報警控制器，均應將火災報警信號和消防聯動控制信號送至消防控制室；

　　(3)區域報警控制器和集中報警控制器的設置，應符合上述集中報警控制系統的有關要求。

　　3火災自動報警系統的配置

　　火災自動報警系統是由火災報警控制器、觸發器件以及具有其它輔助功能的裝置組成的系統，在火災自動報警系統中，自動或手動產生火災報警信號的器件稱為觸發件，主要包括火災探測器和手動火災報警按鈕。

　　3.1火災探測器

　　火災探測器的選擇應符合下列要求：

　　(1)對火災初期有陰燃階段，產生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的，選用感煙探頭；

　　(2)對火災發展迅速，產生大量熱、煙和火焰輻射的，選用感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭或它們的組合；

　　(3)對火災發展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭；

　　(4)對情況復雜或火災形成特點不可預料的，可進行模擬實驗，根據實驗選用適宜的探頭。

　　(5)在不同高度的房間設置火災探測器時可參照表1的規定。

　　表1點型感煙、感溫火災探測器的實用高度

　　房間高度(m)感煙探測器感溫探測器

　　一級二級三級

　　12＜h≤20不適合不適合不適合不適合

　　8＜h≤12適合不適合不適合不適合

　　6＜h≤8適合適合不適合不適合

　　4＜h≤6適合適合適合不適合

　　h≤4適合適合適合適合

　　注：引自《火災自動報警系統設計規范》GB50116-1998

　　3.2手動火災報警按鈕

　　每個防火分區應至少設置一只手動火災報警按鈕。手動火災報警按鈕宜設置在公共活動場所的出入口處。手動火災報警按鈕應設置在明顯的和便于操作的部位。從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的一個手動火災報警按鈕的距離，不應大于30m。手動火災報警按鈕安裝在墻上時其底邊距地高度宜為1.3～1.5m，且應有明顯的標志。

　　4.火災報警控制器的聯接與擴展

　　隨著現代通信技術的進步，使得人們對遠程設備監視及控制成為可能，由此，根據控制距離的遠近及建筑物的規模，火災報警控制系統常采用以下的組網方式擴展系統的規模及功能。

　　4.1RS-485網絡

　　RS-485網絡具有以下特點：

　　(1)通過每個控制器的接口板即可完成組網；

　　(2)采用1.0mm2屏蔽雙絞線，整體距離＜1200m；

　　(3)采用總線型布線，分支應盡量短。

　　RS-485網絡適用于規模較小且控制間距不大的系統，組網示意圖如圖1。

　　圖1RS-485網絡組網示意圖

　　4.2分布型RS-485網絡

　　分布型RS-485網絡具有以下特點：

　　(1)中心控制器增加RS485網絡集線器；

　　(2)布線簡單，每個從控制器單獨向中心控制器布線；

　　(3)采用1.0mm2屏蔽雙絞線，每個從控制器到中心控制器的距離＜1200m。

　　分布型RS-485網絡適用于規模中等且控制間距不大的系統，組網示意圖如圖2。

　　圖2分布型RS-485網絡示意圖

　　4.3分布型光纖聯網

　　分布型光纖聯網具有以下特點：

　　(1)適用于一臺控制器為中心，其余控制器分別聯到中心的網絡結構；

　　(2)每兩臺控制器間采用2根單模光纖組成總線式網絡，可實現50km聯網。

　　分布型光纖聯網適用于規模較大且控制間距較遠的系統，組網示意圖如圖3。

　　圖3分布型光纖聯網組網示意圖

　　4.4與標準傳輸設備聯網

　　光端機等標準傳輸設備均有傳遞多個通道數據的能力，具有RS232數據接口，控制器可通過具有RS232數據接口的標準傳輸設備組成網絡。控制器聯網采用令牌總線，數據傳輸延時不大于50毫秒，具體視傳輸設備確定。

　　標準傳輸設備有總線通訊型和點對點通訊型。其組網示意圖如圖4、5、6所示。

　　圖5點對點標準傳輸設備環形聯網組網示意圖

　　圖4點對點標準傳輸設備集中式聯網組網示意圖

　　圖6總線通訊型標準傳輸設備聯網組網示意圖

　　5.南水北調工程中火災自動報警系統的應用

　　南水北調中線工程是緩解我國京、津、華北地區城市缺水矛盾和支撐該地區在國民經濟與社會可持續發展的戰略性舉措，多年平均調水量95億m3，屬特大型長距離調水工程。工程主要現地建筑物包括輸水渠道、現地閘站及降壓變電站等。

　　需消防的主要建筑物為現地閘站中的節制閘、退水閘、排冰閘、分水閘、檢修閘啟閉機室及降壓變電站中的柴油發電機室、高壓開關室、變壓器室、低壓配電室（變配電室）、控制室、通信室等及附屬建筑物、現場辦公用房和電纜溝等。

　　火災報警分為自動報警和人工報警兩種方式。報警方式的采用主要考慮建筑物的重要程度和發生火災后的故障影響范圍。鑒于南水北調工程的重要性且為滿足“無人值班，少人值守”的要求，布置有全線動態調水設施和發生火災嚴重影響總干渠供電可靠性的降壓站均設置火災自動報警裝置，采用自動和人工相結合的方式報警。

　　由于南水北調中線工程各建筑物的結構形式差異不大，因此，取沁河倒虹吸作為典型建筑物進行說明。

　　5.1報警區域及探測區域

　　沁河倒虹吸退水閘、排冰閘啟閉機室及進口降壓站均布置在工程進口，均為獨立單層建筑，功能獨立，相對分開，因此分別作為1個獨立的報警區域。退水閘啟閉機室、排冰閘啟閉機室及降壓變電站的高壓開關室、低壓配電室、通信室、控制室、柴油發電機室、變壓器室等均為獨立房間，因此各自為一個探測區域。

　　沁河倒虹吸節制閘及出口降壓站均布置在工程出口，分別作為1個獨立的報警區域。節制閘啟閉機室及降壓變電站的高壓開關室、低壓配電室、通信室、控制室、柴油發電機室、變壓器室等均為獨立房間，因此各自為一個探測區域。

　　5.2系統形式和主要設備的配置及選型

　　(1)系統形式

　　沁河倒虹吸退水閘、排冰閘啟閉機室及進口降壓站均布置在工程進口，相距較近且面積均較小，故按一個區域報警系統設計，設一臺火災區域報警控制器。

　　沁河倒虹吸節制閘及出口降壓站均布置在工程出口，相距較近且面積均較小，故按一個區域報警系統設計，設一臺火災區域報警控制器。

　　(2)主要設備配置

　　降壓變電站值班室布置一臺壁掛式火災報警控制器，在每個探測區域根據規程要求設置適當數量的探測器。探測器主要采用帶地址編碼的感煙型和感溫型探測器，電纜溝和電纜橋架內采用纜式探測器。每個防火分區至少設置一個手動火災報警按鈕（帶地址編碼），并在適當位置設置一臺聲光報警器。

　　5.3火災探測器的設置部位

　　5.3.1火災探測器的設置規定

　　(1)探測區域內每個房間至少應布置一只火災探測器。

　　(2)感煙探測器、感溫探測器的保護面積和保護半徑應該滿足表2的規定。

　　注：引自《火災自動報警系統設計規范》GB50116-1998

　　(3)一個探測區域內所需設置的探測器數量，應由下式計算：

　　式中：

　　N—一個探測區域所需設置的探測器數量(只)，N(取整數)；

　　S—一個探測區域的面積(m2);

　　A—一個探測器的保護面積；

　　K—修正系數，重點保護建筑K取0.7～0.9，普通保護建筑K取1.0。

　　(4)在寬度小于3m以內的走廊頂棚上設置探測器時宜居中布置。感溫探測器的安裝間距L不應超過10m，感煙探測器的安裝間距L不應超過15m，探測器至端墻的距離不應大于探測器間距的1/2。

　　(5)探測器至墻壁、梁的水平距離不應小于0.5m，并且探測器的周圍0.5m內不應有遮擋物。

　　5.3.2火災探測器的設置

　　火災探測器的具體設置部位包括：降壓變電站各房間、節制閘、退水閘、排冰閘、分水閘啟閉機室、啟閉機室電纜橋架、電纜溝和電纜密集處的降壓變電站室內電纜溝。

　　5.4消防電氣

　　(1)系統供電

　　火災自動報警系統電源分主電源和備用直流電源。主電源采用AC220V，引自降壓站低壓母線，直流電源采用報警控制器自帶蓄電池，電壓DC24V，并滿足《火災報警控制器》（GB4717-2005）5.2.10條的要求2。

　　(2)配電線路及照明器的保護措施

　　1)消防設備的配電線路穿鋼管保護，暗敷時應鋪設在非燃燒體結構內，保護層厚度≮3cm。明敷時鋼管表面涂刷防火涂料。

　　2)照明器具高溫部位靠近可燃物時，應采取隔熱、散熱保護措施。

　　3)超過60W的白熾燈、鹵鎢燈、熒光高壓汞燈(包括鎮流器)等不得直接安裝在可燃裝修材料和可燃構件上。

　　(3)火災應急照明、疏散指示標志

　　疏散通道及安全出入口通道的顯著位置設置火災應急照明及疏散指示標志。火災應急照明采用應急燈(啟閉機室和管理處)和事故照明(現地閘站降壓站內)兩種方式。應急燈和疏散指示標志自帶蓄電池，供電時間均不小于60min，事故照明取自直流電源。應急照明、事故照明和疏散指示標志最低照度均不低于0.5lx。

　　(4)導線選擇及布線

　　1)火災報警控制器報警總線采用ZRA-RVS-2×1.5銅芯阻燃絕緣線，DC24V外控電源線采用2×ZRA-BV-1.5銅芯阻燃絕緣線，其耐壓等級不低于交流250V。報警總線及電源線均選擇不同顏色的絕緣導線，相同相別的絕緣導線顏色一致，接線端子設有標號。

　　2)火災自動報警系統單獨布線。報警總線及電源線在降壓站和各啟閉機室內均穿鋼管在結構板、墻內暗敷或在吊頂內敷設，暗敷時鋪設在非燃燒體結構內，保護層厚度≮3cm。由火災報警控制器至各啟閉機室內的報警總線和電源線在電纜溝分別穿鋼管敷設。鋼管在線路施工完畢后進行防火封堵，明敷時在鋼管表面刷防火涂料。

　　(5)消防聯動

　　《火災自動報警系統設計規范》中規定：“消防控制室在火災確認后，應能切斷有關部位的非消防電源……”，在南北北調工程實際中，當系統確認火災發生時對相應防火區域內的非消防電源通過控制監視模塊進行切斷，并聯動切斷軸流通風機電源，通過模塊監視相應電源開關的動作狀態，接受其狀態反饋信號。

　　(6)設備接地

　　系統與防雷接地、低壓保護接地采用共用接地系統，接地電阻不大于1Ω。

　　5.5系統組網

　　現地站火災自動報警系統接入現地閘站自動化系統，通過南水北調通信系統與各級管理機構相聯。

　　6.結語

　　隨著電氣設備性能的日趨完善和微型處理機技術的普及與廣泛應用，消防報警及聯動控制設備的智能化程度越來越高，同時也使消防專業與相關專業的聯系更加密切。相信在南水北調中線工程中，火災自動報警系統會在日后的實際使用中發揮它應有的作用，更好的服務于社會。

　　參考資料：

　　1、《火災自動報警系統設計規范》(GB50116—1998)；

　　2、《火災報警控制器》（GB4717-2005）。