智能火灾自动报警及消防联动控制系统的设计

近年来，随着计算机技术和自动控制技术的进一步发展及应用，智能建筑在全世界范围内得到了快速的发展，城市智能建筑的数量及规模进一步增大，而随着建筑物“量变”的同时，社会各界人士对智能建筑“质变”的要求也进一步提高，建筑消防等不断朝着自动化、智能化和绿色化的方向发展，旨在尽可能地为人们营造舒适安全的居住环境。而智能建筑消防系统作为智能建筑的重要子系统，是保障建筑物安全可靠的重要条件。因此，火灾自动报警与消防联动系统的研究具有极其重要的理论意义和现实意义。

1 工程实例概况

某工程位于上海市，主要分为主楼和附楼两部分，两者借助地下室联通。地下一层为车库和机械设备房，主楼地上部分主要为办公场所，附楼为餐饮场所和娱乐场所。建筑物总高度为95米，总建筑面积为21366平方米，建筑类型为一类办公大楼。

2 火灾自动报警及消防联动控制系统的设计 

2.1 火灾自动报警及消防联动控制系统方案的确定 

众所周知，在设计建筑物火灾自动报警及消防联动系统时，有关工作人员必须先了解建筑物本身特点和使用功能，明确建筑防火设计等级和建筑物内部设备防火性能，并在结合建筑物周围环境和该地区建筑物防火相关规范和标准的基础上，科学地选择高效适宜的火灾自动报警及消防联动系统的整体设计方案，最大程度上保证建筑物的防火性能达到相关标准。就该项目而言，该建筑物一类办公大楼的性质决定了其为一级火灾自动报警保护对象，必须采用集中报警系统作为该类建筑物火灾自动报警及消防联动系统。该系统正常工作时，其中的控制中心来回巡视和监测探测回路，当大楼某一区域着火时，该区域内的探测器快速收集有关现场信息，并利用有关设备将其信号发回控制中心，通过相关设备有效判断是否为着火。若控制器确认着火情况属实，则快速向火灾现场发出声光警报信号和应急广播等，达到快速发现火灾并降低其不良影响的目的。在此过程中，消防联动控制器需在确认火灾后向消防联动系统的有关设备发出执行信号，快速切断非消防电源，将火灾消灭在初级阶段。

2.2控制中心的组成、功能及特点 

通常情况下，控制中心主要包括火灾报警控制器、多线消防联动控制器、总线消防联动控制器、火灾广播设备和消防电话设备等，大多设置在建筑物首层，采用双电源供电的方式保证其安全性和可靠性。就该工程而言，选择了以二总线制为信号数据传输方式的火灾报警控制器，总线回路为24，每一回路最多可设置127点，故整个火灾自动报警及消防联动控制系统共有3048点，满足了电路控制点的相关要求。同时，工作人员根据该工程建筑平面的独特性质，每层均设置了相应数量的报警点数、联动点数等，形成了11个完整的报警总线回路。这样的设计不仅使整个建筑物内部的控制器运行更加可靠和安全，也减少了因建筑物二次装修而导致的探测点增加造成的麻烦。

2.3 报警回路 

报警回路主要包括探测器、手动报警按钮、压力开关和水流指示器等重要设备，有关工作人员在选择火灾探测器时应尽可能深入地了解探测器的性能和具体使用场所，针对不同的场所选择更为恰当适宜的探测器，最大程度上发挥其感光、感温性能等。通常而言，探测器的数量和布置位置等主要是通过有关设计规范和计算值确定，且探测器布置的具体位置还需进一步考虑探测器的保护面积和半径，图1即为不同条件下探测器的保护范围。此外，在设置建筑物内部探测器的安装高度时，工作人员还应进一步考虑到梁突出顶棚的高度对探测器数量的影响。

2.4 消防联动控制系统 

消防联动控制系统作为控制中心的重要输出单元，在向消防设备和非消防设备传递有关控制信号时，其可靠性在极大程度上直接决定了消防工作的正常开展。通常而言，消防联动控制系统的具体表现形式多种多样，表1即为其常见形式。本工程消防联动控制系统是总线制和多线制系统相结合的装置，具有警示火灾、疏散人员、切断非消防电源和控制防火门、防排烟设备等重要功能。在发生火灾时，火灾报警器发出相关信息，消防联动装置根据具体火灾信息调动电路逻辑关系并发出有关信号，并进一步启动相关设备开展灭火工作。在此过程中，消防联动系统在手动和自动状态下皆可正常工作，一定程度上增强了对建筑物火灾预防和救治等工作的控制力度。

表1  消防联动控制系统常见形式

报警系统 联动控制系统 特点 建筑类型

区域—集中报警 横向联动控制系统 按层设置消防控制中心 高级宾馆

区域—集中报警 纵向联动控制系统 整栋建筑设置消防控制中心 标准高层建筑

大区域报警 纵向联动控制系统 设置大型的大区域消防报警器 楼层消防标准不同的建筑

区域—集中报警 分散联动控制系统 每个联动设备现场均设置控制盒 中小型建筑与房间空间大的地方

2.5 消防广播系统和警报装置

建筑物发生火灾时，系统控制中心输出单元通过相关设备对消防广播发出信号，指导火灾发生区域的人员疏散和重要财产抢救等工作。当地下室发生火灾时，总线消防广播则接通地下各层和首层，而当首层发生火灾时，总线消防广播则接通地下各层、首层和二层，若其它地上各层发生火灾时，总线消防广播则接通火灾发生层和临近两层，帮助有关人员逃离火灾现场。此外，工作人员应严格根据建筑物各层的具体格局设置相应数目的总线广播消防模块，通过扬声器等控制各区域，保证火灾发生时各区域能及时接受到相应疏散信号。

2.6 消防电话系统

根据项目的实际情况和上海市相关标准规范的要求，本工程选用了四总线制的电话主机，有效连接了64台分机分布于消防水泵房、变配电所、空调机房和控制中心等重要建筑空间，工作人员还进一步在各楼层的手动报警按钮处设置了电话插孔。消防电话系统工作时，以总线制为主要布置手段的控制中心电话总机会将相关信息引至消防分机和电话插孔，进而通知有关工作人员开展建筑消防工作。在此过程中，消防电话总机和电话分机及电话插孔之间是直接联通的，是根据建筑物结构特点和功能特征布置的独立完整的消防通信网络系统。此外，由于建筑物地上各层的层间面积较小，工作人员便可在此基础上根据建筑物的实际格局，利用共用某一电话回路的方式加强电话插孔的利用效率。

3 火灾自动报警系统的布线               

图1所示即为火灾自动报警系统的原理结构图，为最大程度上遏制建筑物火灾发生时消防控制、通信系统和警报系统相关线路出现一定的故障而导致灭火工作难以有效开展的情况，降低变压器、电动机等电磁干扰对火灾自动报警系统产生的不良影响等，工作人员在铺设火灾自动报警系统传输电路和消防控制线路时必须采用具有阻燃性能的电缆，并进一步利用金属管和金属线槽等保护自动报警系统有关电路以充分发挥火灾自动报警系统的相关功能。同时，消防联动控制系统中的手动控制器装置线路等也应采用耐火电缆和利用金属线槽保护等方式保证其不受火灾影响。

图1 火灾自动报警系统原理结构图

4 接地设计 

火灾自动报警及消防联动控制系统中的报警控制器等属于电子设备，其接地设计不仅在一定程度上保证了整个系统的正常工作，更对保护有关工作人员的人身安全有着不容忽视的重要作用。因此，在考虑该工程建筑物实际情况和有关规范的基础上，本项目采用了接地电阻和专用接地端子箱等设备，利用铜芯绝缘导线等将其引至接地体，并进一步利用了金属设备外壳和金属支架等保护接地装置，使接地线和电器保护接地线顺利连接，最大程度上降低对工作人员和机械设备的不良影响。

5 结语

总之，随着工业化和城镇化进程的进一步加快，建筑物各种致火因素不断增加，楼宇重大火灾和特大火灾时常发生，给人们造成巨大经济损失的同时，甚至会给人们带来难以抚平的伤痛。因此，系统完善的建筑物火灾自动报警系统和消防联动系统的研究就显得格外重要，能在极大程度上降低建筑物火灾发生的几率，给社会民生的保障做出应有的贡献。