何 晶

（北京城建設計研究總院，100037，北京∥工程師）

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對于公共場所特別是地鐵環(huán)境的安全提出了更高的要求。針對這種更高的要求，火災報警系統(tǒng)的產(chǎn)品隨著技術的發(fā)展也不斷地變化。降低誤報率，提高靈敏度是每一種消防產(chǎn)品追求的目標。近期，一種高靈敏度空氣采樣煙霧探測系統(tǒng)的出現(xiàn)，使萌芽期火災探測成為可能。它可以實現(xiàn)火災的早期探測、早期預警，從而做到早期處置，防患于未然。

1 探測系統(tǒng)的工作原理及特點

火災的發(fā)生一般都有煙霧產(chǎn)生。越早探測到煙霧，發(fā)現(xiàn)火災苗頭，就越能保證地鐵的正常運營及保障人民生命財產(chǎn)的安全?？諝獠蓸釉缙跓熿F探測系統(tǒng)一改傳統(tǒng)點式探測器等待煙霧的被動方式，采取主動對空氣進行采樣探測。

1.1 空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)工作原理

空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)也稱為吸氣式煙霧探測器，是一種基于光學空氣監(jiān)控技術和微處理器控制技術的煙霧探測裝置。系統(tǒng)包括探測器和采樣管網(wǎng)。探測器由吸氣泵、過濾器、激光腔、控制電路、顯示模塊、編程模塊等組成（見圖1）。吸氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管上的許多采樣孔從保護區(qū)內連續(xù)采集空氣樣品送入探測器。采樣空氣將通過二級過濾器。第一級去除了空氣中的灰塵和雜物，過濾后的采樣空氣進入激光探測腔進行探測。第二級過濾（精細過濾）后的潔凈空氣能夠保證探測器的光學表面潔凈無污染，確保探測器的校準穩(wěn)定無誤。采樣空氣經(jīng)過過濾器進入校準的探測腔，處于激光的照射下，其中煙霧粒子所造成的散射光被兩個接收器接收。接收器將光信號轉換成電信號后送到探測器的控制電路。該信號被處理后通過發(fā)光圖條、報警閥值指示器顯示出來。

1.2 空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)特點

（1）主動采樣探測方式，不受環(huán)境氣流影響；

（2）探測靈敏度高（比常規(guī)探測器高1 000倍），報警時間早，為及時采取必要措施和人員疏散提供了相對充裕的時間；

（3）采樣管網(wǎng)安裝簡單，布置靈活，有多種采樣方式，可以最大限度地避免對車站外觀和結構部件的影響；

圖1 空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)工作原理

（4）探測器內置過濾器并具有自清潔功能，可防止灰塵影響，維護工作簡單；

（5）探測器具有自動設定、調整報警閾值，報警延時，設置參考探測器等智能化功能，保證最好探測效果，防止誤報；

（6）采樣管網(wǎng)為非金屬材質，探測器信號全數(shù)字處理，抗電磁干擾能力強。

1.3 系統(tǒng)靈敏度

空氣采樣早期煙霧探測器的靈敏度單位為“百分之遮光率每米”（%obs／m），即煙霧的濃度在1m的距離中遮擋住通過光線對應的百分比?？諝獠蓸釉缙跓熿F探測報警系統(tǒng)的靈敏度分為：

（1）普通靈敏度（等同傳統(tǒng)點式探測器的靈敏度）＞2%obs／m；

（2）增強型靈敏度在0.8%～2.0%obs／m；

（3）高靈敏度≤0.8%obs／m。

2 地鐵車站火災防護的特點及要求

（1）地鐵車站為人員密集場所，運行期間有大量人員流動，所以一旦發(fā)生火災，將造成巨大的恐慌，引起人員傷亡。這就要求應用于地鐵車站的火災探測報警系統(tǒng)具備足夠的探測精度，可以在火災發(fā)生的早期做出報警，避免火災蔓延。

（2）由于空調以及列車通過造成的活塞效應，使車站站臺空氣流動變化劇烈，影響煙霧探測設備的探測效果。這就需要應用于車站的探測設備可以有效地避免空氣流動對煙霧探測造成的負面效應。

（3）由于現(xiàn)代化地鐵車站設計獨特，具有現(xiàn)代感、藝術感，所以，煙霧探測報警設備不應破壞車站的外觀，做到和車站裝修融為一體。

（4）由于車站的電磁環(huán)境復雜，煙霧探測報警設備應具備足夠的抗電磁干擾能力。

（5）對站廳的不同位置能提供有針對性的探測。

（6）作為煙霧探測報警的前端設備，應具備必要的報警輸出級聯(lián)動控制功能。

3 與傳統(tǒng)火災探測設備的適用比較

3.1 探測響應時間不同

火災進程分為不可見煙（也稱陰燃）、可見煙、可見火光和劇烈燃燒四個階段?；馂倪M程演變過程見圖2。

圖2 火災進程演變過程

從圖2可見，空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)具有四級報警功能：第一級為警覺，表明系統(tǒng)已檢測出異常情況，應當進行檢查；第二級為行動，表明有火災隱患存在，應當采取措施；第三級為火警1，表明開始燃燒；第四級為火警2，表明已處于熱輻射階段。

空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)的報警覆蓋了火災發(fā)生的各個階段，即發(fā)熱、冒煙、燃燒和高溫，它不同于傳統(tǒng)探測器要在產(chǎn)生一定煙霧后才能發(fā)出報警。傳統(tǒng)探測器的響應時間遠遠晚于空氣采樣早期煙霧探測器。空氣采樣早期煙霧探測器在不可見煙階段發(fā)出警覺，這為地鐵發(fā)生火情時，控制火情的發(fā)展、蔓延以及采取措施提供了充裕的時間。

3.2 探測環(huán)境不同

地鐵車站一般在公共區(qū)采用鏤空吊頂。當?shù)蹴敻魱砰g隙大于50%時，F(xiàn)AS（防災報警系統(tǒng)）探測器進行雙層布置，即在吊頂上和頂板下各布置一層感煙探測器。但由于空調系統(tǒng)的運行及列車行駛帶來的活塞風，將公共區(qū)內的煙霧稀釋，難以到達吊頂下及頂板下，使得煙霧不容易被傳統(tǒng)探測器探測到。

2010年3月，在北京地鐵10號線巴溝站公共區(qū)進行了一次空氣采樣早期煙霧探測器和感煙探測器的煙霧報警試驗。本次試驗分別使用碎紙、海綿、棉繩作為燃燒物質，在站廳的不同位置進行煙霧試驗。試驗背景煙霧濃度值為0.03%obs／m，空氣采樣早期煙霧探測器預警值為0.12%obs／m?，F(xiàn)場煙霧濃度值曲線如圖3所示。

在列車行駛帶來的活塞風影響下，除快速燃燒火災外，個別下層點式感煙探測器在煙霧濃度值很高的情況下可以發(fā)出報警響應，但上層點式感煙探測器沒有報警。對于海綿快速燃燒火災中，則正好相反。而空氣采樣早期煙霧探測器的靈敏度比點式感煙探測器高得多，且為主動式采樣，對3種不同材質所產(chǎn)生的煙霧均可作出快速響應，報警時間明顯早于傳統(tǒng)點式探測器。

圖3 現(xiàn)場煙霧濃度值曲線

3.3 探測高度不同

根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB 50116—1998），點式感溫探測器的安裝高度不宜大于8m，點式感煙探測器的安裝高度不宜大于12m，房間高度大于12m的場所可選用火焰探測器和紅外光束感煙探測器。但是，火焰探測器和紅外光束感煙探測器都不適合于地鐵的車輛段停車場有遮擋的大空間，且紅外光束感煙探測器的高度不宜大于20m。

地鐵的車輛段停車場均不是封閉的空間，受煙霧溫度較低、卷吸周圍冷空氣浮力逐漸降低、上升速度較慢、煙氣逐漸變淡等影響，傳統(tǒng)探測設備不易探測到煙霧。而空氣采樣早期煙霧探測器可有效探測陰燃火及有焰火，可在保護區(qū)內設置水平采用管和豎向垂直采用管進行雙重保護。

3.4 產(chǎn)品成本、系統(tǒng)施工、后期維護的比較

空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)探測系統(tǒng)產(chǎn)品成本相對較高，但是在施工階段、運營維護階段均比傳統(tǒng)探測系統(tǒng)更經(jīng)濟、更簡便，可大大降低維護成本和施工經(jīng)費。

在系統(tǒng)施工階段，由于空氣采樣探測器的采樣管道上沒有電子元器件，所以既不需要提前在土建階段預埋鋼管也不需要敷設線纜，只需要對采樣管道用管卡或吊桿進行固定即可，這樣比傳統(tǒng)探測系統(tǒng)大大地提高施工進度。

在后期運營維護方面，普通煙感探測器需要進行定期清潔，以確保探測器能夠按廠家標稱的靈敏度進行探測。這種探測器的維護間隔很大程度上取決于探測器的安裝位置、環(huán)境氣流特點和環(huán)境是否清潔。然而空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)外件為吸氣管網(wǎng)，幾乎無需維護，主機一般安裝在易于到達或易于操作的部位，并可在聯(lián)網(wǎng)的遠程圖形系統(tǒng)管理軟件上進行日常檢查、管理工作，包括氣流標定、故障分析等，日常維護只需要間隔一段時間根據(jù)提示信息更換過濾器和吹掃管網(wǎng)，而不需要任何的拆卸；探測器還具有自身監(jiān)控功能，能夠主動提出維護要求，并可進行在線維護，從而大大降低了例行維護的成本。

4 空氣采樣早期煙霧探測的適宜區(qū)域

在地鐵項目中，適宜采用空氣采樣早期煙霧探測的區(qū)域為：

（1）停車場、車輛段區(qū)域。解決了傳統(tǒng)對射式煙霧探測器存在靈敏度低、受環(huán)境氣候影響產(chǎn)生誤報、受建筑變形和車輛震動需要經(jīng)常進行調節(jié)校準等問題。

（2）車站站廳站臺公共區(qū)域。解決了受鏤空吊頂裝飾方案的影響點式煙霧探測器安裝位置難以確定的問題，既做到早期報警，早期疏散，又可以方便安裝和維護，與裝修沒有沖突。

（3）沿途變電站及站臺板下電纜通道區(qū)域。解決了感溫電纜報警遲緩、易誤報、不便維護等問題。

（4）綜合控制室、機房、配電間等重要場所?？梢蕴峁┗馂牡脑缙陬A警，防患于未然，避免了滅火系統(tǒng)的不必要啟動。

空氣采樣早期煙霧探測系統(tǒng)可以在上述適宜區(qū)域使用，能夠在地鐵火災發(fā)生的初期進行報警，盡早消除火災隱患，避免火災的發(fā)生，為乘客的安全疏散爭取更充裕的時間。

［1］GB 50116—1998火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.

［2］GB 50157—2003地鐵設計規(guī)范［S］.