王敏達(dá)

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水電服務(wù)中心，合肥 230036）

?

智能樓宇防火報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王敏達(dá)

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 水電服務(wù)中心，合肥 230036）

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。智能樓宇防火報(bào)警聯(lián)動(dòng)技術(shù)作為智能建筑的重要組成部分，是現(xiàn)代高科技技術(shù)的結(jié)晶。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用火災(zāi)探測(cè)報(bào)警、火災(zāi)信息傳輸和報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制等自動(dòng)化技術(shù)，以某高校教學(xué)樓為分析對(duì)象，采用區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)和集中報(bào)警系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警控制器等相關(guān)部件，詳細(xì)設(shè)計(jì)了聯(lián)動(dòng)部分的防火卷簾門的電氣控制和安裝，以達(dá)到樓宇消防報(bào)警自動(dòng)化的效果。

關(guān)鍵詞：智能樓宇 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 火災(zāi)探測(cè)器 消防聯(lián)動(dòng) 防火卷簾

隨著智能建筑在全世界的迅速發(fā)展，智能建筑消防也向自動(dòng)化、智能化的方向不斷發(fā)展。在各種智能建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，智能建筑消防系統(tǒng)是智能建筑的一個(gè)重要子系統(tǒng)。消防安全系統(tǒng)的設(shè)置，是在智能建筑中創(chuàng)造安全舒適環(huán)境的一個(gè)重要條件。在對(duì)火災(zāi)的前期預(yù)報(bào)、及時(shí)撲滅、保障人身安全和財(cái)產(chǎn)安全方面，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)都起著不可替代的作用。

1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是指火災(zāi)初期其將燃燒產(chǎn)生的煙霧、光輻射和熱量等物理量，通過感光、感溫和感煙等火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，并將電信號(hào)傳送給火災(zāi)報(bào)警控制器，同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的位置，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

圖1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)原理圖

2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置及具有其他輔助功能的裝置組成的系統(tǒng)。其中，觸發(fā)器件主要包括火災(zāi)探測(cè)器和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕?；馂?zāi)探測(cè)器是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的傳感部分，是組成各種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要組件，能對(duì)火災(zāi)參數(shù)（如煙、溫度、火焰輻射、氣體濃度等）及時(shí)響應(yīng)，并自動(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，或向控制和指示設(shè)備發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)狀態(tài)信號(hào)。

3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 智能建筑情況和系統(tǒng)的選擇

考慮到該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，以某高校的勤學(xué)樓為例，勤學(xué)樓為學(xué)生上課的主教學(xué)樓，教師、學(xué)生來(lái)往頻繁，因此要做好防火保護(hù)工作。勤學(xué)樓共六層，第一層高約5m，二層至六層每層高約4m，共計(jì)25m。每層建筑約1500m2。根據(jù)《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》，該勤學(xué)樓為二類建筑，耐火等級(jí)為二級(jí)。根據(jù)該建筑的實(shí)際情況，每層應(yīng)設(shè)置一臺(tái)區(qū)域顯示器，作為區(qū)域報(bào)警器使用，共六臺(tái)區(qū)域顯示器和一臺(tái)集中報(bào)警控制器及相關(guān)聯(lián)動(dòng)控制裝置。

3.2 報(bào)警區(qū)域和探測(cè)區(qū)域的劃分

勤學(xué)樓共六層，依據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》將其界定為二級(jí)保護(hù)對(duì)象，在劃分防火分區(qū)時(shí)，應(yīng)滿足每個(gè)防火分區(qū)允許最大建筑面積不超過1500m2的規(guī)定。將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)警戒的范圍按照防火分區(qū)或樓層劃分的報(bào)警單元稱為報(bào)警區(qū)域。一個(gè)報(bào)警區(qū)域是由一個(gè)或同層相鄰幾個(gè)防火分區(qū)組成。而探測(cè)區(qū)域是指將報(bào)警區(qū)域按照探測(cè)火災(zāi)的部位劃分的單元。探測(cè)區(qū)域可以是一個(gè)探測(cè)器所保護(hù)的區(qū)域，也可以是幾個(gè)探測(cè)器共同保護(hù)的區(qū)域。由于勤學(xué)樓是二級(jí)保護(hù)對(duì)象，按規(guī)范規(guī)定，可以把勤學(xué)樓的探測(cè)區(qū)域劃分如下：①勤學(xué)樓主樓層均為面積相差不大的教室和教師休息室，因此，每個(gè)樓層每個(gè)教師需要單獨(dú)劃分一個(gè)探測(cè)區(qū)域；②敞樓梯間每隔2～3層劃分一個(gè)探測(cè)區(qū)域，并設(shè)置一個(gè)火災(zāi)探測(cè)器；③前室和走道（包括消防電梯前室、防煙樓梯間前室、消防電梯與防煙樓梯間合用的前室）分別單獨(dú)劃分探測(cè)區(qū)域。

3.3 火災(zāi)探測(cè)器的選擇和布置

火災(zāi)探測(cè)器，是以物質(zhì)燃燒過程產(chǎn)生的現(xiàn)象為依據(jù)，對(duì)探測(cè)區(qū)域內(nèi)某一點(diǎn)或某一連續(xù)線路周圍的火災(zāi)參數(shù)敏感響應(yīng)的觸發(fā)裝置。勤學(xué)樓是學(xué)生的公共場(chǎng)所，不僅有大量的學(xué)生經(jīng)常進(jìn)出學(xué)習(xí)，而且教學(xué)樓內(nèi)設(shè)有大量的桌椅、電腦辦公設(shè)備和書本文件等學(xué)習(xí)資料。在該狀態(tài)下如果發(fā)生火災(zāi)，必定會(huì)產(chǎn)生大量煙霧。因此，應(yīng)以感煙探測(cè)裝置為主。本次設(shè)計(jì)在以性價(jià)比高的前提下，盡量最求最高的系統(tǒng)可靠性、最低的誤報(bào)率。而散射式光感煙探測(cè)器利用紅外光散射的原理對(duì)煙霧進(jìn)行濃度探測(cè)，不僅對(duì)環(huán)境污染小，而且誤報(bào)率較低，是勤學(xué)樓火災(zāi)探測(cè)器的最佳選擇。散射式光電感煙探測(cè)器原理圖如圖2所示。

圖2 散射式光電感煙探測(cè)器原理示意圖

根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)勤學(xué)樓的火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行如下布置和安排：參考勤學(xué)樓平面圖，主樓區(qū)六層各教室，按座位數(shù)量分別有138座、125座、75座和62座四類教室和教師休息室。其中，138座和125座教室按面積計(jì)算安裝兩只探測(cè)器就可滿足要求，75座和62座教室按面積計(jì)算安裝一只探測(cè)器就可滿足要求，各層樓梯間和教師休息室同樣均設(shè)置一只火災(zāi)探測(cè)器。最后考慮走廊，根據(jù)計(jì)算安裝6只探測(cè)器，均采用居中平均布置，并保證探測(cè)器周圍0.5m內(nèi)沒有遮擋物。

3.4 手動(dòng)報(bào)警按鈕設(shè)置

手動(dòng)報(bào)警按鈕具有在緊急狀況下人工手動(dòng)通報(bào)火災(zāi)情況的功能，是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的手動(dòng)觸發(fā)裝置。

據(jù)調(diào)查了解到的勤學(xué)樓建筑的實(shí)際情況，最合理的設(shè)計(jì)是在每層分別設(shè)置6只手動(dòng)報(bào)警按鈕，其底邊距地高度在1.3～1.5m為宜，且平均分布在走廊的墻上。根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)規(guī)范》的規(guī)定，手動(dòng)報(bào)警按鈕應(yīng)保證最近的一個(gè)火災(zāi)手動(dòng)報(bào)警按鈕到任何位置的防火分區(qū)的距離在30m以內(nèi)。

3.5 消防聯(lián)動(dòng)的設(shè)置

3.5.1 消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的組成

消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)作為火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的最后一個(gè)部分，包含消防、排煙控制系統(tǒng)，消防給水控制系統(tǒng)和火災(zāi)緊急廣播、通信系統(tǒng)。其中，消防、排煙控制系統(tǒng)包括防火門、防火卷簾的設(shè)計(jì)和排煙閥、排煙風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)；消防給水控制系統(tǒng)包括消火栓給水系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)?，F(xiàn)著重介紹聯(lián)動(dòng)控制中防火卷簾門的控制設(shè)計(jì)。

3.5.2 防火卷簾門的控制

建筑物內(nèi)的敞開電梯廳及一些公共建筑因面積過大，超過防火分區(qū)最大允許的面積，應(yīng)設(shè)置防火卷簾門。防火卷簾門一般用鋼板等金屬材料或用非金屬?gòu)?fù)合防火材料制作。

防火卷簾門平時(shí)處于收卷（開啟）狀態(tài)。一般情況下，當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，防火卷簾門應(yīng)采取兩次控制下落方式，第一次由感煙探測(cè)器控制下落距地1.5m處停止；第二次控制下落直到地面，并及時(shí)報(bào)警，將動(dòng)作信號(hào)送出。在消防工程的應(yīng)用中，防火卷簾門通常與消防控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在操作中，有兩種控制方式：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。

（1）手動(dòng)控制。在消防控制中心設(shè)手動(dòng)控制盤，手動(dòng)控制盤上設(shè)有控制防火卷簾門的卷放按鈕和狀態(tài)指示燈，當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，操作人員通過操作按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，不受感煙探測(cè)器的影響。

（2）自動(dòng)報(bào)警控制。出現(xiàn)火災(zāi)后，感煙探測(cè)器會(huì)將報(bào)警信號(hào)送入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器，通過控制模塊和返信模塊實(shí)現(xiàn)防火卷簾門的卷放和狀態(tài)接受。

圖3為防火卷簾門的電氣控制電路和卷簾電機(jī)主電路圖。原理如下：當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，消防控制中心或區(qū)域報(bào)警控制器發(fā)出信號(hào)，使觸頭SM-1閉合，K1得電，K1-1閉合，KM1得電，使下部控制電路獲得直流電，于是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；防火卷簾門下降至距地面約1.5m處；同時(shí)K1-3閉合，K5得電；K1-5閉合，警鈴HA得電鳴響；KM1閉合，K5-3閉合，信號(hào)燈HL得電點(diǎn)亮；在下部控制電路中，觸動(dòng)行程開關(guān)SQ1閉合，使K3得電，觸頭K3-2打開，KM1失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)火勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，消防控制中心或區(qū)域控制器發(fā)出信號(hào)，使觸頭SG閉合，K2得電，K2-1閉合，使KM1再次得電，于是電動(dòng)機(jī)再次啟動(dòng)，將防火卷簾下降至地面，且觸動(dòng)下限位行程SQ2，使K4得電，K4-2斷開，KM1再次失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)?；馂?zāi)撲救后，在現(xiàn)場(chǎng)就地按動(dòng)按鈕SB2，KM2得電，電動(dòng)機(jī)得電，反向旋轉(zhuǎn)，使防火卷簾門上升，直到全部上升為止。在電路中，按鈕SB1是手動(dòng)下降按鈕，按下SB1，KM1得電，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，防火卷簾下降。

圖3 防火卷簾門電氣控制電路和卷簾電機(jī)主電路圖

3.5.3 防火卷簾門的設(shè)計(jì)

圖4即為防火卷簾門的安裝設(shè)計(jì)圖。通過電控盒和其他電動(dòng)裝備，可實(shí)現(xiàn)防火卷簾門的電動(dòng)啟動(dòng)，通過手控盒和圖3中的手動(dòng)電氣控制，可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷簾門的上升和下降。

圖4 防火卷簾門的安裝設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各種致火因素不斷增加，樓宇重特大火災(zāi)也時(shí)有發(fā)生，給人們帶來(lái)了巨大的災(zāi)難和損失。因此，一套健全的樓宇防火報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)在現(xiàn)代生活中顯得尤為重要。本系統(tǒng)采用散射式光電感煙傳感器和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕為觸發(fā)器件，將感應(yīng)的火災(zāi)煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模擬信號(hào)，并傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器，從而報(bào)警鳴笛，驅(qū)散人群后，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)控制，如自動(dòng)噴水滅火和啟動(dòng)防火卷簾門等設(shè)備，以一系列智能化的設(shè)備實(shí)現(xiàn)樓宇防火報(bào)警聯(lián)動(dòng)的目的，可廣泛運(yùn)用于各智能化建筑。

參考文獻(xiàn)

[1]張言榮，高紅，花鐵森，等.智能建筑消防自動(dòng)化技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]馬少華.樓宇設(shè)備自動(dòng)控制[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[3]秦兆海，周鑫華.智能樓宇安全防范系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社；北京：北京交通大學(xué)出版社，2005.

[4]陳虹.樓宇自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5]張樹平.建筑防火設(shè)計(jì)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[6]陳南.智能建筑火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[7]周洪，張世榮.智能建筑控制系統(tǒng)概論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.

[8]黎連業(yè).智能大廈和智能建筑小區(qū)安全防范系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[9]劉守操.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[10]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖[M].6版.北京：高等教育出版社，2007.

[11]Kenneth Frampton.Modern Architecture[M].London：Thames & Hudson，1992：36. [12]Michael Stratton．Industrial Buildings Conservation and Regeneration[M].London：Epson Press，1999.

[13]Kenneth Frampton. Modern Architecture a Critical History[M].London：Thames & Hudson world of art，2000.

式，等待實(shí)際的輸入變量。如果輸入的是縫紉命令，系統(tǒng)會(huì)提示用戶繼續(xù)輸入縫紉樣式等具體參數(shù)，當(dāng)輸入?yún)?shù)后會(huì)提示用戶是否開始縫紉。在縫紉過程中，用戶可以隨時(shí)輸入緊急停止命令。完成后，實(shí)際縫紉的結(jié)果數(shù)據(jù)會(huì)上傳至圖像顯示設(shè)備上。

第四，在縫紉的過程中，用戶不小心操作了停止按鈕，或因?yàn)榭p紉過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤指令，都會(huì)通知系統(tǒng)異常的發(fā)生，進(jìn)而形成故障模式。用戶可以實(shí)際解決后，刪除該故障模式，從而恢復(fù)到此前的正常模式。

3 結(jié)論

模擬環(huán)境是解決復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)、嵌入式軟件和硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的重要方法。通過設(shè)計(jì)機(jī)電控制系統(tǒng)仿真環(huán)境，可以解決多個(gè)問題協(xié)同設(shè)計(jì)的嵌入式子系統(tǒng)，并為主控制系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和驗(yàn)證提供了一個(gè)良好的支持環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用程序的模擬環(huán)境可以形成智能縫制設(shè)備的仿真和測(cè)試平臺(tái)，在新設(shè)備的研究、開發(fā)、生產(chǎn)中具有實(shí)用價(jià)值。

Design of Intelligent Building Fire Alarm Linkage System

WANG Minda
(Water Service Center of Anhui Agriculture University,Hefei 230036)

Abstract:With the rapid developm ent of computer technology and automatic control technology, intelligent building came into being. Intelligent building fire alarm linkage technology as an important part of intelligent building, is the crystallization of modern high-tech technology.

The design of the system using fire detection alarm, fire information transmission and alarm fire linkage control automation technology, and taking the teaching building of a university as the research object, using regional alarm system and alarm system combining, and select the relevant components of the corresponding fire detectors and fire alarm controller. Finally a detailed design the joint part of the fireproof rolling shutter door electric control and installation, to reach building fire alarm automatic effect can be widely applied in the intelligent building.

Key words:intelligent building,automatic fire alarm system,fire detectors,fire linkage,fire roller shutter