消防自动化的现状与发展

消防自动化的现状与发展作者：XXX摘要：伴随着智能建筑在全世界的迅速发展，智能建筑消防以智能建筑化的一个重要组成部分得以突飞猛进。智能建筑消防的基本原则，除了必须遵循“以预防为主，消防结合，人防和技防结合”行之有效的传统原则外，把消防自动化、智能化、集成化、网络化作为消防技术发展的重要基本原则。这是适应智能建筑的发展要求的。关键词：消防自动化，火灾自动报警，智能，Can总线一、消防自动化的背景及意义防火是伴随着人类对火的发现、利用及影响应运而生的。灭火的方法也由原始的扑打、埋沙、泼水，发展到现在的高压水龙灭火和化学制剂以及先进的多种现代自动灭火方法。火警的传递由人喊到火灾广播和警笛发展到目前以数字图像、音频、红外线视频方式形式用网络传递。20世纪80年代以来，由于信息技术和自动化技术应用于建筑领域，而产生了智能建筑。消防技术也向着自动化、智能化的方向不断发展。世界各国和我国的智能建筑标准规范中，都把智能建筑消防系统作为智能建筑系统的一个重要子系统。消防自动化技术应用于智能建筑消防各个环节而形成的消防系统就是智能建筑消防自动化系统。智能建筑消防自动化系统通过消防自动控制网络（一般为现场总线）实现火灾信息的自动探测报警，通过消防联动网络和设施实现自动灭火，并由内部消防控制网络与局域网（LAN）、因特网（Internet）等网络连接形成开放的火灾管理指挥网络系统而实现现代化的防火、灭火指挥管理。智能建筑消防自动化系统包括火灾信息探测报警、消防联动、现代化指挥管理通信网络等子系统。智能建筑消防自动化系统在智能建筑系统和建筑设备自动化系统（BAS）中具有十分重要的地位。它是智能建筑的重要子系统，也是BAS的重要子系统。在各种智能建筑中，消防系统自动化技术的先进程度决定了智能建筑消防自动化系统的质量，也直接影响着人民的生命和财产安全。智能建筑消防自动化首先是为适应智能建筑消防的要求而发展起来的。智能建筑许多都是高层建筑，其内部功能设施复杂重要；形成火灾的因素比普通建筑更多，由于高度高，结构比普通建筑复杂，一旦发生火灾，灭火消防工作十分艰难。因此，传统的灭火方式和一般的灭火技术不能满足智能建筑消防的要求。主要靠人工实施防火、灭火的早期消防手段已不能满足形势的需要，20世纪末以前普遍采用的卤代烷灭火，因对臭氧层会起到破坏作用而被淘汰。对火灾的探测和报警适用于小空间低层建筑的一般感烟、感温探测技术和设备，已满足不了高大空间的智能火灾探测的要求。报警及灭火、疏散设施的联动控制和通信，使原来采用的总线制通信方式在通信速度和高可靠性方面越来越受到更多的挑战。由此智能建筑消防自动化就应运而生了。二、消防自动化的国内外发展历史与现状智能建筑消防自动化技术经历了从简单到智能化的发展过程。第一台用于城镇建筑物的火灾报警装置于1852年安装在美国波士顿。20世纪20~30年代发明了差温火灾探测器；40年代末期开始，瑞士物理学家开始研究离子感烟探测器；80年代出现了模拟量火灾探测器；90年代以来出现了无线火灾自动报警系统、空气样本分析系统，出现了气体探测器、气味探测器和光纤火灾探测器。目前，智能建筑消防自动化技术正在向模块化、智能化、网络化等方面发展。虽然消防系统具备了一定的与其它系统相互联动的能力，但是与楼字自控制系统的飞速发展，依然是相当不匹配的。首先，楼宇自控系统已经采用分布式控制方式设计，而消防自动化系统基本上还是集散控制方式，即使已经具备了一定的与外部交互能力，但却往往比较简单，数据传输能力较弱。其次，消防自动化系统的智能控制器不具备或仅具有较弱的向上组网能力。各个智能区域控制器往往容易形成“家天下”的局面。具备一定的闭环性，这其实对消防自动化系统自身的发展状也是不利的。不利于今后消防系统自身的技术革新及升级换代。为了很好地继承消防自动化系统已经具备的优良传统，智能区域控制器以下应不做大的变动。否则，将破坏本系统已具备统一性、廉价性等优点。显而易见，应进一步增强消防智能区域控制器的能力，使其具备能够汇入其它骨干控制网络的能力，具有分布式系统的一些特点，增加数据的传输能力，作为整个楼宇自控系统有机的一部分而完成整个楼宇的智能控制。目前实行的一些政策规范尚未将消防自动化系统与其它系统建立较为紧密的联系。但是，消防自动化系统是楼宇自控系统不可或缺的一部分。前些年，由于消防系统的发展较怏，各方面一度认为消防自动化系统是一个独立系统，进入90年代，其它系统(中央空调系统、保安系统，变配电系统、网络PB禁等)已取得了长足的发展。现在看起来，消防系统有必要与其它系统建立紧密联系，事实上，国外目前许多已经实施的楼宇自控系统已不再把消防系统看作是一特殊的分系统，而是采用分布式控制方案构成有机的整体。报警器厂家已开始认识到楼宇自控系统的地位，已经有厂家在控制器之间使用了Can总线技术。为适时介入楼宇自控系统进行了技术储备。而国内外一些正在发展的楼宇自控系统也已经在物理上、协议上做好了与消防系统相联接的技术准备。消防自动化系统在我国仍然是一个方兴未艾的系统，及时作出产业调整是必要的。以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。①适用范围过小。②智能化程度低。③网络化程度低。④组件连接方式有待改善。⑤火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。⑥超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为七个方面。1、网络化火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。2、智能化火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统，即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。3、多样化（1）火灾探探测技术的多样化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。（2）设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术，设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。4、小型化火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备、服务资源进行判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简洁、省钱、方便。5、社区化目前我国火灾自动报警系统只被安装在重要建筑上，而在美国、日本等发达国家，包括许多居民家庭都安装了火灾自动报警系统。随着我国经济的不断发展、人们安全意识的增强、火灾自动报警系统的进一步完善以及智能化程度的提高，在社区家庭特圳是高级住宅积极推广应用防盗、防火联动报警装置或独立式感烟探测器，对干预防居民家庭火灾是非常必要和行之有效的措施。6、蓝牙技术无线化与有线火灾自动报警系统相比，蓝牙技术无线火灾自动报警系统具有施工简单、安装容易、组网方便、调试省时省力等特点，而且对建筑结构损坏小，便于与原有系统集成且容易扩展，系统设计简单且可完全寻址，便于网络化设计，可广泛应用于医院、文物古建筑机场、综合建筑和不便联网、建筑物分散、规模较大，干扰较小的建筑。对正在施工或正在进行重新装修的场所，在未安装有线火灾自动报警系统前，这种临时系统可以充分保障建筑物的防火安全，一旦施工结束，蓝牙技术无线系统可以很容易转移到别的场所。7、高灵敏化以早期火灾智能预警系统为代表。该系统除采用先进的激光探测技术和独特的主动式空气采样技术以外，还采用了“人工神经网络”算法，具有很强的适应能力、学习能力、容错能力和并行处理能力，近乎于人类的神经思维。此外，该系统的子机与主机可以进行双向智能信息交流。使整个系统的响应速度及运行能力空前提高，误报率几乎接近零，灵敏度比传统探测器高l000倍以上，能探测到物质高热分解出的微粒子，并在火灾发生前的30min到20min预警，确保了系统的高灵敏性和高可靠性，实现早期报警。三、消防自动化的相关领域的研究进展及成果红外光束线型感烟探测器是应用烟粒子吸收或散射红外光束强度发生变化的原理而工作的。探测器的工作原理与光电感烟探测器类似，只是烟不必进入点型光电感烟探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可能使红外光束衰减。线型光束探测器在一个长达100米的路径上可代替若干个点型感烟探测器，具有保护面积大、安装位置较高、在相对湿度较高和强电场环境中反映速度快等优点，适宜保护较大的室内、外场所，尤其适宜保护难以使用点型探测器甚至根本不可能使用点型探测器的场所。空气采样感烟探测技术空气采样感烟探测技术自70年代中期由澳大利亚首创后，在国外已得到广泛应用，并逐步进入我国消防市场。该技术在探测方式上，完全突破被动式感知火灾烟气、温度和火焰等参数特性的局面，跳跃到主动进行空气采样，快速、动态地识别和判断可燃物质受热分解或燃烧释放到空气中的各种聚合物分子和烟粒子。国际上将空气采样式感烟火灾探测器定义为：通过管道抽取被保护空间的空气样本到中心检测室，以监视被保护空