火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工程應(yīng)用

摘要

本文主要介紹了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)工程應(yīng)用中常見的問題，分析了線路壓降、線路接地、不同總線之間短路的產(chǎn)生原因以及對消防聯(lián)動系統(tǒng)的影響，提出了相應(yīng)的解決措施和檢查辦法；改進(jìn)了防火卷簾、消火栓按鈕運(yùn)行燈的控制方式，提出了防火卷簾二步降、消火栓按鈕增加常開接點(diǎn)的建議。

關(guān)鍵詞：壓降  分時控制  導(dǎo)線內(nèi)阻  接點(diǎn)電阻  聯(lián)動控制

一、       概述

1．火災(zāi)自動報警系統(tǒng)構(gòu)成

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由火災(zāi)報警控制器、火災(zāi)探測器、報警按鈕、輸入模塊、輸入輸出模塊、火災(zāi)顯示盤、聲光報警器、外控電源、消防廣播、消防電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及外部聯(lián)動設(shè)備等組成，火災(zāi)報警控制器通過總線與各部件相連，如下圖所示。

2．火災(zāi)自動報警系統(tǒng)各產(chǎn)品主要功能

（1）火災(zāi)報警控制器

火災(zāi)報警控制器通過總線接口與火災(zāi)探測器、輸入輸出模塊等部件相連，接收部件返回的檢測數(shù)據(jù)、報警信息、狀態(tài)信息等；根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，發(fā)出啟動命令，通過輸出模塊啟動現(xiàn)場設(shè)備。

火災(zāi)報警控制器通過兩總線為現(xiàn)場設(shè)備提供電源，并在兩總線上疊加數(shù)據(jù)信號，不同寬度的脈沖代表不同的數(shù)據(jù)。每回路一般可接100~200個部件，每個部件都具有固定的編碼地址，控制器一般采取巡檢的方式與各個部件通訊（點(diǎn)名），現(xiàn)場部件被動地返回報警和狀態(tài)信息。

控制器具有信息顯示和聲光報警裝置，接收到火警信息時，可顯示火警發(fā)生的地理位置和部件的地址、類型、報警時間等。

（2）火災(zāi)探測器

火災(zāi)探測器作為系統(tǒng)的傳感器，相當(dāng)于人的眼睛，時刻監(jiān)視著火災(zāi)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)早期報警，火災(zāi)探測器按其響應(yīng)形式可分為：

  ·感煙探測器

  ·感溫探測器

  ·感光探測器

  ·氣體探測器

  ·多元復(fù)合探測器

  ·其它特種探測器

   各種探測器都有其特定的適用場所，根據(jù)不同的場所選擇不同的探測器，目前應(yīng)用最多的是感煙、感溫火災(zāi)探測器。

（3）手動火災(zāi)報警按鈕

手動火災(zāi)報警按鈕是一種向火災(zāi)報警控制器發(fā)出火災(zāi)報警信號的手動裝置，帶有地址編碼，按鈕按下時控制器發(fā)出開關(guān)量火災(zāi)報警信號，同時按鈕上的報警燈點(diǎn)亮。手動火災(zāi)報警按鈕一般裝于建筑物的走廊、樓梯、走道等人們易于抵達(dá)的場所。

有些手動報警按鈕帶有消防專用電話插孔（接于多線制電話主機(jī)），插入分機(jī)可與電話主機(jī)對講通話。

（4）輸入輸出模塊

輸入輸出模塊是總線制火災(zāi)自動報警系統(tǒng)與消防滅火設(shè)備之間的接口設(shè)備，分為：輸入模塊、輸出模塊（或控制模塊）、輸入輸出模塊，一般裝于所控制設(shè)備的附近。

輸入模塊用于接受消防設(shè)備的啟動/停止?fàn)顟B(tài)信號；

輸出模塊用于啟動/停止消防設(shè)備；

輸入輸出模塊同時具有輸入、輸出的功能，甚至各端口可單獨(dú)編程、使用。

（5）火災(zāi)顯示盤

火災(zāi)顯示盤是一種火災(zāi)報警區(qū)域顯示裝置，一般裝于每層樓或每個防火分區(qū)內(nèi)，可顯示本層樓或本防火分區(qū)的火警、聯(lián)動、故障等信息，可發(fā)出聲報警信號。

（6）計算機(jī)圖形顯示裝置（CRT）

消防計算機(jī)圖形顯示裝置（CRT）主要用于接收顯示來自火災(zāi)報警控制器的報警信號，以圖形方式顯示系統(tǒng)的報警、聯(lián)動、故障等工作狀態(tài)，并具有信息管理功能。

（7）消防電話

消防電話系統(tǒng)用于消防控制中心（室）與建筑物中各關(guān)鍵部位之間通話的電話系統(tǒng)，由消防電話總機(jī)、消防電話分機(jī)和傳輸介質(zhì)構(gòu)成。其中消防電話總機(jī)設(shè)于消防控制中心（室），能夠與消防電話分機(jī)進(jìn)行全雙工語音通訊。

（8）消防應(yīng)急廣播

消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)用于消防控制中心（室）與建筑物中各一個或多個指定區(qū)域廣播消防信息，是火災(zāi)或意外事故條件下進(jìn)行應(yīng)急廣播的消防設(shè)備，一般由廣播錄放盤、功率放大器和音響組成。

3．火災(zāi)自動報警系統(tǒng)工程應(yīng)用中存在的問題

近年來，我國隨著城市建設(shè)的發(fā)展、人們防火意識的增強(qiáng)以及國家有關(guān)法律、法規(guī)的健全，越來越多的高層建筑、公共場所安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，多數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行正常，在早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、預(yù)防火災(zāi)方面發(fā)揮了重要作用，但也有少數(shù)系統(tǒng)存在設(shè)計不合理和質(zhì)量不高的問題，有些系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，故障頻發(fā)、誤報頻繁；有些系統(tǒng)聯(lián)動不可靠，不能正常啟動消防設(shè)備；有些系統(tǒng)聯(lián)動動作不合理，不利于安全疏散，經(jīng)分析主要是由于設(shè)計考慮不周、施工質(zhì)量不高所致，本人在工程調(diào)試中發(fā)現(xiàn)在線路施工、消火栓按鈕啟泵運(yùn)行燈的控制和卷簾門控制三方面存在的問題較為普遍。

二、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中常見問題的解決

1．線路壓降問題

在總線制火災(zāi)報警控制系統(tǒng)的調(diào)試工作中，經(jīng)常會遇到火災(zāi)報警控制器已經(jīng)發(fā)出控制指令，控制模塊也已經(jīng)動作，但一些外部控制設(shè)備如排煙閥、送風(fēng)口等卻不能動作，我們在現(xiàn)場使用萬用表監(jiān)測控制模塊DC24V輸入端的電壓，發(fā)現(xiàn)在火災(zāi)報警控制器沒有發(fā)出控制指令前，電壓沒有變化，但控制指令一旦發(fā)出電壓就低了好幾伏。

火災(zāi)自動報警回路和消防聯(lián)動控制線路都存在線路壓降問題。這在小的系統(tǒng)中一般體現(xiàn)不出來，但在建筑面積較大、線路比較長的工程中，這一問題就顯得比較突出了。而這又往往被施工人員忽視，直到問題暴露時，才想方設(shè)法尋求各種補(bǔ)救措施，這樣不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且很難處理徹底。

（1）線路壓降問題的原因分析

·導(dǎo)線內(nèi)阻

導(dǎo)線本身有電阻。導(dǎo)線內(nèi)阻是導(dǎo)線本身固有電阻，阻值大小與線路長短成正

比，與導(dǎo)線橫截面積成反比，并且與導(dǎo)線質(zhì)量有關(guān)。有些廠家生產(chǎn)的導(dǎo)線質(zhì)量差，無形中又增加了阻值。

·接點(diǎn)電阻

接點(diǎn)電阻是指線路中的導(dǎo)線與接線端子、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間連接的接觸電阻。

當(dāng)接入設(shè)備時，如果接線端子壓接不緊，會增大接點(diǎn)電阻。線頭不焊錫、長時間裸露在空氣中會產(chǎn)生氧化層，也會造成接點(diǎn)電阻增大。另外在總線中接入感煙探測器、感溫探測器、輸入模塊、控制模塊、總線隔離器等各類編址單元，接入設(shè)備數(shù)量越多，接點(diǎn)電阻就越大。

我們把導(dǎo)線內(nèi)阻和接點(diǎn)電阻通稱為線路內(nèi)阻。正是由于線路內(nèi)阻的存在，才

引起了電路中工作負(fù)載兩端的電壓下降的問題，根據(jù)歐姆定律可知，壓降值與線路內(nèi)阻和工作負(fù)載電阻的比值成比例（如下圖）。因此要減小線路壓降，就得想辦法減小線路內(nèi)阻和工作負(fù)載電阻的比值。

U——DC24V   Ur——線路壓降  U0——工作負(fù)載電壓   r——線路內(nèi)阻 

R——工作負(fù)載  I——電流    Ur=ru/(r+R)

總線制火災(zāi)報警控制系統(tǒng)一般有三種總線，回路總線、電源總線、網(wǎng)絡(luò)總線。

回路總線指火災(zāi)報警控制器與各編址單元之間的連線；電源總線指火災(zāi)報警控制器或電源給控制模塊、樓層顯示器等提供DC24V的線路；網(wǎng)絡(luò)線指系統(tǒng)中火災(zāi)報警集中主機(jī)、從機(jī)、樓層顯示器之間的通訊總線。

相對于電源總線，回路總線和網(wǎng)絡(luò)總線壓降問題比較少。以回路總線為例：

由于各個報警設(shè)備生產(chǎn)廠對這個問題都很重視，對于回路最大負(fù)荷、回路線的長度、線徑都提出了明確要求。所以，只要滿足廠家的布線要求就行了。

線路壓降問題影響比較大的一般出現(xiàn)在電源總線中，這主要是由于電磁閥類

聯(lián)動設(shè)備動作電流大造成的。

防火卷簾門、風(fēng)機(jī)、水泵等都是通過中間繼電器來控制的。選用繼電器的阻

值一般都在500歐姆以上，動作電流已經(jīng)比回路總線中編址單元的工作電流大多了，可這不是產(chǎn)生壓降問題的主要原因。排煙閥、風(fēng)口、氣體滅火啟動鋼瓶等電磁閥類聯(lián)動設(shè)備才是真正的“用電大戶”。電磁閥的阻值一般為36歐姆，動作電流約為0.65安培。這樣大的動作電流就足以使線路內(nèi)阻形成很大的壓降。

下面舉幾個工程實(shí)例來說明線路壓降在工程中帶來的不良影響。

淮南新馬大廈工程，每層有2個排煙口，2個送風(fēng)口，2個聲光報

警器，1個強(qiáng)電切換，在火災(zāi)確認(rèn)后需要打開本層上下各一層的風(fēng)口，至少應(yīng)聯(lián)動12個風(fēng)口。一個電磁閥阻值為36歐姆，光12個風(fēng)口并聯(lián)在一起，電阻為3歐姆，該建筑樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，根據(jù)該消防工程中采用的導(dǎo)線為2.5mm² 截面的銅芯線，根據(jù)R=ρL/s算出本工程采用2.5mm² 截面的銅芯線，其90米長時，電阻為0.714歐姆，由歐姆定律U設(shè)備=24/（3+0.714）*3=19.3V，而設(shè)備的啟動電壓為20V，這在沒有計算強(qiáng)切及聲光報警用電的情況下，設(shè)備已無法啟動。

淮南金光賓館工程，消火栓系統(tǒng)采用干式系統(tǒng)，每個管道有一大電磁閥控制水流走向，若在控制器自動狀態(tài)時，有不同層消火栓同時報警，則不同層電磁閥同時動作，由于電流太大，連一個電磁閥也無法啟動，情況同上，由于線路壓降所至。

（2）線路壓降的解決辦法

    線路壓降太大給系統(tǒng)造成了不良影響，使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，問題非常普遍，本人根據(jù)實(shí)際調(diào)試提出以下幾點(diǎn)解決辦法。

·分時控制

分時控制可以減少同一時間內(nèi)所需要控制的設(shè)備數(shù)量，電磁閥等大電流設(shè)備只需脈沖信號，不需持續(xù)電源供電，這樣同一時間內(nèi)、外控設(shè)備數(shù)量減少了，并聯(lián)在電源總線上的負(fù)載就增大了，就可以降低線路內(nèi)阻的影響，即使對聲光報警器等需持續(xù)電源的設(shè)備分時啟動也有效果，因設(shè)備的啟動電流較大，啟動后電流較小，也可緩解同一時間電流過大的問題。分時控制有兩種實(shí)現(xiàn)方法。一是軟件編程，利用火災(zāi)報警器本身的延時輸出功能；二是硬件搭接，將同類外控設(shè)備通過其連鎖控制端子串聯(lián)起來，逐個驅(qū)動外控設(shè)備。如下圖所示：

在前面的工程事例中，我們采取這樣的方法減少線路壓降，每隔5秒驅(qū)動一個風(fēng)閥，將所有送風(fēng)口串聯(lián)，只用一個控制模塊控制，這樣在前一個送風(fēng)口關(guān)閉之后，后面的送風(fēng)口才動作。報警器在同時驅(qū)動的設(shè)備就大大減少了。

如果所有的外控設(shè)備都可以通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)分時控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我公司生產(chǎn)的依愛牌設(shè)備，延時功能很完善，在實(shí)際工程中，用此功能，基本能滿足5萬平米工程的需要，如合肥綠都商廈、天津津聯(lián)大廈等。但有的廠家控制器延時功能不太完善。延時控制影響控制器的運(yùn)行速度。因此，硬件搭接也是我們要考慮的因素。

·多設(shè)幾路DC24V電源總線的干線

在工程設(shè)計中就應(yīng)該考慮到，多敷設(shè)幾路干線，可以減少線路中控制模塊的數(shù)量，從而減少接點(diǎn)電阻；并且可以避免一條電源總線繞來繞去，對減少線路長度有很大幫助。

青島溫哥華花園工程，使用了186個可燃?xì)怏w探測器，結(jié)果探測器不能正常工作，我們提供的外控電源輸出電流可達(dá)10A，完全滿足負(fù)荷，只是由于線路壓降太大，造成末端電壓不夠，致使可燃?xì)怏w探測器不能正常工作，我們提出的解決措施就是每層單獨(dú)敷設(shè)1對24V電壓線，采取多路布線后系統(tǒng)一切正常。

·加大線徑

    在消防報警系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計院的有些設(shè)計人員比較容易忽視24V直流電源的供電線路的線徑，與用電設(shè)備的選型匹配問題——尤其值得注意的是各類電控風(fēng)閥的控制線路的線徑大小。一些設(shè)計人員未注意該線路的線徑大小，也沒有考慮該線路上設(shè)備有多少，它們的瞬時動作電流有多大。而往往火災(zāi)發(fā)生時，一系列聯(lián)動設(shè)備都應(yīng)在相應(yīng)的時間內(nèi)打開或關(guān)閉。如果電源不能跟上，這些設(shè)備的動作繼電器無法正常工作，不但不能聯(lián)動有關(guān)滅火控制設(shè)備，而且會損壞設(shè)備，這個問題在聯(lián)動設(shè)備較多的地下室尤為突出。

下面，我們以一個最簡單的例子算一下在標(biāo)準(zhǔn)層我們該選用多粗的電源線。比如在每個標(biāo)準(zhǔn)層有一個排煙風(fēng)口，一個正壓風(fēng)口，在火災(zāi)確認(rèn)后需要打開本層上下各一層的風(fēng)口，至少應(yīng)聯(lián)動6個風(fēng)口。這些風(fēng)口的標(biāo)稱動作電流多在0.5~2安培不等，在實(shí)測時動作電流大多在1安培左右，故我們以保險起見，取1安培這個值，而風(fēng)閥啟動電壓不能低于20V，由R線=（U-U_閥）/I_啟動=（24-20）/（6﹡1）=0.67，得出豎井中在標(biāo)準(zhǔn)層部分的直流電源的導(dǎo)線的電阻不應(yīng)大于0.67。

假設(shè)樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，那么根據(jù)我們消防中采用的導(dǎo)線為銅芯線，有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm² 截面的銅芯線，其90米長時，電阻為0.714；采用4mm²截面的銅芯線，電阻為0.464。故我們采用4 mm² 以上的銅芯線。由此可見，平時我們只是估算是不準(zhǔn)確的。地下室的聯(lián)動設(shè)備更多，我們應(yīng)經(jīng)過更詳細(xì)的計算后，才能確定電源線的線徑。

·接線端要焊接

這樣可以減少導(dǎo)線內(nèi)阻和接點(diǎn)電阻。

·現(xiàn)場放置DC24V電源箱

這是用來彌補(bǔ)工程的先天不足之處，屬無奈之舉。但是要注意兩點(diǎn)，一是現(xiàn)場供電AC220V必須是消防專用電源，二是在消防控制中心內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉電源。

火災(zāi)報警設(shè)備從設(shè)備廠家出來，只是完成了第一步。就是質(zhì)量再好的設(shè)備，它在以后的運(yùn)行狀況也在很大程度上依賴于安裝質(zhì)量。這要求我們在施工前要盡量考慮周全，施工中要保證質(zhì)量。象線路壓降這樣的問題，如果我們在設(shè)計、施工、調(diào)試等各個環(huán)節(jié)都能考慮到，應(yīng)該是可以避免的。

·施工

施工時，也應(yīng)文明施工，盡量保證線路安裝完好、可靠。首先，預(yù)埋時，要用鎖母做好管路與接線盒之間的連接并用護(hù)口保護(hù)，線盒等裸露部分應(yīng)做好封堵；在穿線時，應(yīng)將雜物清出線管，以免把導(dǎo)線的絕緣層割斷，甚至把導(dǎo)線芯也割斷，不知不覺中使得導(dǎo)線的截面又變小了。其次，應(yīng)盡量減少接口，這不但是避免不必要的可能產(chǎn)生的故障，而且也是減小了接觸電阻。如果線路過長或有中間線，要選用合適的端子，保證接觸良好。

2．線路接地問題

報警聯(lián)動線路接地時，會引起控制器檢測不可靠，但由于總線短路隔離器的隔離作用，隔斷了總線S+，因此如S+短路則無法判斷。本人通過工程實(shí)踐，提出一種線路接地的快速檢查辦法。

在理想情況下，控制器的總線和大地之間阻抗很高，兩者之間應(yīng)無電壓，但由于實(shí)際安裝的原因，一般只能達(dá)到20M左右，在回路數(shù)較多時，S+和S-對地的并聯(lián)阻抗將下降，并且基本相等，因此在控制器工作時（所有回路都插上），S+對地的電壓應(yīng)是13V左右，S-對地的電壓為-13V左右，由于控制器內(nèi)部總線間阻抗很小，所有的S+對地電壓都相同。如下圖所示：

如發(fā)現(xiàn)S+對地電壓為0左右，S-對地電壓為-27V左右，則有可能是其中一個回路的S+對地阻抗不夠，使分壓發(fā)生變化。逐步減少回路，當(dāng)去掉某一個回路時，S+對地電壓會恢復(fù)到13V左右，則可以判定此回路對地阻抗小。

3．系統(tǒng)中不同總線之間的短路問題

在工程應(yīng)用中，有時會因?yàn)椴煌芈分g的短路造成系統(tǒng)工作不正常，總線運(yùn)行不穩(wěn)定，此種情況由于總線隔離器的隔離影響，在現(xiàn)場無法用萬用表檢查出來，如下圖所示：

輸出正極S+短路時，在控制室無法測量出，即使S+與地短路，也無法測量出，只有在現(xiàn)場才能測量出來。

具體測量方法為：首先將消防控制室的控制器關(guān)機(jī)，然后到安裝總線隔離器的分線端子箱的位置處，用萬用表分別測量總線隔離器之間的輸出端的S+對S+的電阻及S+分別對地的電阻，這樣若是有短路現(xiàn)象或電阻較低的話就會很容易查出故障點(diǎn)。

4．防火卷簾聯(lián)動問題

原先的動作關(guān)系是當(dāng)防火卷簾任一側(cè)的感煙探測器動作后報警控制器發(fā)出啟動命令啟動相應(yīng)的控制模塊控制防火卷簾下降到底，即一步降，這樣的缺點(diǎn)有兩點(diǎn)：

·在火災(zāi)發(fā)生初期（感煙探測器已報警），卷簾門不能起到擋煙的作用。

·一步直接降到底，隔斷了疏散通道，使滯留人員無法逃離火場。

本人在調(diào)試青島開發(fā)區(qū)管委大樓工程時向設(shè)計院及施工單位（青島陽光消防公司）提出在防火卷簾兩側(cè)設(shè)感煙探測器、感溫探測器兩組，其任一側(cè)感煙探測器動作后防火卷簾降至距地面1.8m處即半降，這樣防火卷簾可以分隔發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的煙霧避免人員被窒息而死；只有當(dāng)感溫探測器動作后或感煙探測器、感溫探測器同時動作后防火卷簾才下降到底，這種方法解決了該工程的實(shí)際問題，受到了用戶和設(shè)計單位的一致好評。后來我又將該方法寫入公司編制的《工程調(diào)試維護(hù)手冊》和《設(shè)計手冊》中。被公司其他調(diào)試人員廣泛采用，深受各地用戶的好評。

5．消火栓按鈕的運(yùn)行燈的點(diǎn)燈問題

對于消火栓按鈕的運(yùn)行燈的點(diǎn)燈問題，原先的方法是哪個消火栓按鈕報警就點(diǎn)哪個消火栓按鈕的運(yùn)行燈，但是這種方法不符合消防規(guī)范的要求，因?yàn)橐?guī)范上說明只要消防泵啟動了所有的消火栓按鈕的運(yùn)行燈都應(yīng)該點(diǎn)亮，但是若所有的運(yùn)行燈都亮的話，會增加總線的電流，同樣回路的帶載能力就會下降，系統(tǒng)運(yùn)行不正常。

針對這個問題，本人提出由24V電源點(diǎn)燈的解決方法，被公司技術(shù)部采納，在消火栓按鈕上增加常開接點(diǎn)（直接啟泵）和點(diǎn)燈接口（即通過外部點(diǎn)燈），通過改進(jìn)以后使控制器的帶載能力不受點(diǎn)燈的影響，在合肥駱崗機(jī)場、蚌埠鐵道大酒店、蚌埠投資大廈、淮委防汛調(diào)度設(shè)施等工程得到了應(yīng)用，受到了用戶的一致好評。

七、結(jié)束語

本人通過工程調(diào)試，發(fā)現(xiàn)了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)工程應(yīng)用中常見的線路施工、消火栓按鈕啟泵運(yùn)行燈的控制和卷簾門控制等方面存在的問題，并提出了分時控制、多線控制、線路接地快速檢查等解決辦法和改進(jìn)卷簾門控制方法、消火栓按鈕24V點(diǎn)燈的建議，經(jīng)多個工程實(shí)用，可將工程應(yīng)用的線路問題大大降低，可快速查出線路接地，可提高系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有普遍的指導(dǎo)作用。