解析火灾自动报警系统的选型
(2012-09-01 16:22:24)
摘 要 随着国民经济的快速发展，导致人员使用的环境和场所的复杂多样性，为如何选择一套合适的火灾自动报警系统是十分必要的。
关键词 自动报警系统 探测器 传输线路
随着国民经济的快速发展和科学技术不断进步，工业生产、库藏设备、商品物流、居民生活等密集化程度不断提高，智能化高层建筑愈来愈多，相应的火灾安全问题便日益严重。尤其是重特大火灾事故频发，不但造成大量的人员伤亡和环境污染，而且严重影响了人们正常生活和社会经济发展，这都在客观上对火灾自动报警系统的选型使用提出更高要求。
一、火灾自动报警系统的发展
从第一个感温探测器面世，至今已有一百多年了。其低灵敏性和不兼容性，早已难以满足时下客户的要求。第二次世界大战后，光电和离子感烟探测器进入市场。这些新型灵敏度高的探测器在发展初期，已能够探测早期火警，难怪它们能以革命性姿态进军世界消防保安行业。众所周知，火警时任何事都是分秒必急的。为此，生产商，甚至一些顾客，擅自调高探测器灵敏度，大大减低自动火灾报警系统可靠性，以至这些系统的“主要产品”被加上“误报”帽子，引起了很多连带问题。对现代消防技术的发展来说，这绝对是急需改善的。长期以来，大幅度地改善火灾探测器的可靠性，是客户的迫切要求和迅速扑来火警所不可或缺的。也是世界各国科学家努力研究的方向。随着科技的不断发展，更新的传感器、微型电子装置、数据处理及通讯设备等都正积极地寻找在火灾探测方面的新的突破。目前国内外专业界对其分类方法还存在一些差异，从探测器利用的原理可以分为四代：
第一代 四线制式开关量探测器，这种探测器历史悠久，目前依然有一定的市场；
第二代 带地址编码的开关量探测器，这种探测器作为四线制探测器技术的延伸，是属于一种过渡性产品；
第三代 集中智能模拟探测器，采用探测器－主机的对话方式及自动编址等技术，为目前最为流行的产品。
第四代 无线智能模拟探测器和空气采样分析探测器。目前这两种探测器已在少数工程应用之中，价格偏高，但安装方便，报警安全可靠，为未来应用的发展趋势。
根据最新的技术资料，火灾探测系统应能满足以下要求：
（1）大幅度提高探测可靠性；
（2）极强的抗干扰能力；
（3）最大系统可行性及易维修性；
（4）专为火灾等危机而设的系统概念；
（5）操作简单；
（6）成本－利益比例明显提高；
（7）产品美观耐用。
二、火灾自动报警系统的选型
a. 可靠性、可用性
. 稳定性
c. 所采用技术的先进性
d. 性价比
e. 系统扩展性
火灾自动报警系统的可靠性和可用性是使用户真正受惠的两项先决条件，所以在选型过程中，以满足最高性能－价格比的前提下，尽量提高系统的可靠性和可用性是所有建设单位、设计单位、施工单位、使用人员的共同的追求。下面探讨火灾探测器和传输线路这二方面的选型要素及其对整个系统的影响。
2.1火灾探测器
火灾探测器可以说是整个系统最重要的部分，也可以说是选型的重点；同时探测器内部性能的高低也代表了厂家的真正的实力：因为具有实力的厂家往往将世界上最新的科技和其最新的研究成果运用于其中，并采用先进的制造工艺将它制造，以用于实践。基本上可以从以下几点来分析：
可以从它的平均无故障时间（MTBF）以及误报率这两方面着手。但是一般系统越大，探测器越多，作为系统平均无故障时间就越小，误报率就越高。因此越大的火灾自动报警系统对火灾探测器的可靠性要求也就越高。
目前大规模的建筑越来越多地使用了模拟量探测器系统（即由控制器不断检测探测器的工作状况，并由控制器根据探测器周围环境的变化，影响探测器输出参数的变化而判断其真伪火警），但现在还有相当数量的设计师和业主出于成本的考虑，将模拟量探测器与开关量探测器混合分区使用，国内外厂家也有类似的产品推出。笔者认为，这种做法大大降低了系统的可靠性，且同一厂家模拟量与开关量探测器的价格相差不到15%，基本处于同一价位水平，因此两者混合使用，性价比较差，不建议使用。
随着计算机技术的发展和应用，又出现了一种与传统模拟探测技术不同的对话式火灾探测器。主要是在探测器内安装了微型处理器和储存运算规则的存储器。运算规则是根据实验室内所得消防数据和工地实验中累计的数据，得知不同火势发展阶段和状态之相互关系，并作为火灾报警控制器“探测和诊断行为”的关键部分。
厂家还为这种对话式火灾报警控制器设置了一个相当有用和方便的功能：可以根据环境的不同而自动调校探测器的“行为模式”即将环境作为参数的设定条件，使探测器自动适应现场的实际情况，以提高火灾探测系统的整体探测性能和操作可靠性。
另外，由于这种探测器的通讯方式运用了神经网络系统原理，因此，它并不会因系统的扩大而导致误报率的上升；相反，由于采用了神经网络，一只探测器要与相邻的基代探测器互相通讯、比较，因此误报率会大大降低。在理想状态下为30年的平均无故障时间（MTBF）同样也不会降低。如果一个探测器发现了情况异常，则与相邻的探测器的探测数据进行比较、判断，如是一致，则判断为真，由该探测器主动向控制器发出信号。否则，该探测器重新调整其参数，以适应当前情况和环境，防止了误报的发生。因此这种系统在抗非典型火灾方面，取得了相当大的成就。其价格与当前市场上纯进口类产品相比属于中等，而性能却非常出众，性价比很高。
2.2传输线路
传输线路对整个系统的可靠性影响较大，并随系统的增大而扩大。
目前根据探测器种类的不同对电气线路分为：多线制、总线制、二线制链式连接方式。
（1）多线制传输线路数量很大，成本高，施工难度大合计故障率高，属淘汰性产品;
（2）总线制传输线路数量剧减，成本较低，合计故障率大为降低。总线制又分为二、三、四总线。二总线传输线路又比 三、四总线传输线路好，此为当前主流传输线路。联动控制与报警于一体的系统以采用二总线方式的可靠性最高。
总线制传输线路大多采用树型接线方式（即通常所说的并联接线方式），优点是接线简单、方便，容易扩容；但其缺点也是显而易见的：一旦总线回路出现短路或开路，则整条回路全部失效。虽然目前有些厂家为了提高产品的可用性，已经推出了在回路中增加隔离器的方式，但这也是不得已的一种方式。因为这样使整个系统变得复杂，不便于使用、维护，同时也增加了设备的成本和隐患。
（3）链式连接方式是二线制方式的一种，主要特点如下：一是回路用线量少；二是可分别识别每只探测器当时的状态（正常、故障或火灾报警等级状态）；三是回路可连接成环型。因此，回路出现短路或断路故障时，系统可通过双向供电保证回路中其他探测器正常工作，并迅速查找出故障点，即回路具有自我保护能力。
随着电子和机械加工技术深入发展，已经研制出更为先进的火灾自动报警系统，如采用人工神经网络处理火灾信号的高级智能火灾自动报警系统；采用多级计算机分级管理方式的火灾自动报警系统，即把一栋建筑内防灾、电力与空调管理组合在一个完整的计算机管理系统中，而防灾（主要是自动消防系统）、电力和空调分别由专用微型计算机进行管理和控制；采用计算机火灾报警语音化，所有预警、报警都用语音告诉人们如何处置火灾，同进把火灾现场的各种数据参数自动记录下来，帮助人们分析火灾起因；还有中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室根据火的光谱特性和火灾图像的特征，利用图像处理的方法制成的火灾探测器。
关键词 自动报警系统 探测器 传输线路
随着国民经济的快速发展和科学技术不断进步，工业生产、库藏设备、商品物流、居民生活等密集化程度不断提高，智能化高层建筑愈来愈多，相应的火灾安全问题便日益严重。尤其是重特大火灾事故频发，不但造成大量的人员伤亡和环境污染，而且严重影响了人们正常生活和社会经济发展，这都在客观上对火灾自动报警系统的选型使用提出更高要求。
一、火灾自动报警系统的发展
从第一个感温探测器面世，至今已有一百多年了。其低灵敏性和不兼容性，早已难以满足时下客户的要求。第二次世界大战后，光电和离子感烟探测器进入市场。这些新型灵敏度高的探测器在发展初期，已能够探测早期火警，难怪它们能以革命性姿态进军世界消防保安行业。众所周知，火警时任何事都是分秒必急的。为此，生产商，甚至一些顾客，擅自调高探测器灵敏度，大大减低自动火灾报警系统可靠性，以至这些系统的“主要产品”被加上“误报”帽子，引起了很多连带问题。对现代消防技术的发展来说，这绝对是急需改善的。长期以来，大幅度地改善火灾探测器的可靠性，是客户的迫切要求和迅速扑来火警所不可或缺的。也是世界各国科学家努力研究的方向。随着科技的不断发展，更新的传感器、微型电子装置、数据处理及通讯设备等都正积极地寻找在火灾探测方面的新的突破。目前国内外专业界对其分类方法还存在一些差异，从探测器利用的原理可以分为四代：
第一代 四线制式开关量探测器，这种探测器历史悠久，目前依然有一定的市场；
第二代 带地址编码的开关量探测器，这种探测器作为四线制探测器技术的延伸，是属于一种过渡性产品；
第三代 集中智能模拟探测器，采用探测器－主机的对话方式及自动编址等技术，为目前最为流行的产品。
第四代 无线智能模拟探测器和空气采样分析探测器。目前这两种探测器已在少数工程应用之中，价格偏高，但安装方便，报警安全可靠，为未来应用的发展趋势。
根据最新的技术资料，火灾探测系统应能满足以下要求：
（1）大幅度提高探测可靠性；
（2）极强的抗干扰能力；
（3）最大系统可行性及易维修性；
（4）专为火灾等危机而设的系统概念；
（5）操作简单；
（6）成本－利益比例明显提高；
（7）产品美观耐用。
二、火灾自动报警系统的选型
a. 可靠性、可用性
. 稳定性
c. 所采用技术的先进性
d. 性价比
e. 系统扩展性
火灾自动报警系统的可靠性和可用性是使用户真正受惠的两项先决条件，所以在选型过程中，以满足最高性能－价格比的前提下，尽量提高系统的可靠性和可用性是所有建设单位、设计单位、施工单位、使用人员的共同的追求。下面探讨火灾探测器和传输线路这二方面的选型要素及其对整个系统的影响。
2.1火灾探测器
火灾探测器可以说是整个系统最重要的部分，也可以说是选型的重点；同时探测器内部性能的高低也代表了厂家的真正的实力：因为具有实力的厂家往往将世界上最新的科技和其最新的研究成果运用于其中，并采用先进的制造工艺将它制造，以用于实践。基本上可以从以下几点来分析：
可以从它的平均无故障时间（MTBF）以及误报率这两方面着手。但是一般系统越大，探测器越多，作为系统平均无故障时间就越小，误报率就越高。因此越大的火灾自动报警系统对火灾探测器的可靠性要求也就越高。
目前大规模的建筑越来越多地使用了模拟量探测器系统（即由控制器不断检测探测器的工作状况，并由控制器根据探测器周围环境的变化，影响探测器输出参数的变化而判断其真伪火警），但现在还有相当数量的设计师和业主出于成本的考虑，将模拟量探测器与开关量探测器混合分区使用，国内外厂家也有类似的产品推出。笔者认为，这种做法大大降低了系统的可靠性，且同一厂家模拟量与开关量探测器的价格相差不到15%，基本处于同一价位水平，因此两者混合使用，性价比较差，不建议使用。
随着计算机技术的发展和应用，又出现了一种与传统模拟探测技术不同的对话式火灾探测器。主要是在探测器内安装了微型处理器和储存运算规则的存储器。运算规则是根据实验室内所得消防数据和工地实验中累计的数据，得知不同火势发展阶段和状态之相互关系，并作为火灾报警控制器“探测和诊断行为”的关键部分。
厂家还为这种对话式火灾报警控制器设置了一个相当有用和方便的功能：可以根据环境的不同而自动调校探测器的“行为模式”即将环境作为参数的设定条件，使探测器自动适应现场的实际情况，以提高火灾探测系统的整体探测性能和操作可靠性。
另外，由于这种探测器的通讯方式运用了神经网络系统原理，因此，它并不会因系统的扩大而导致误报率的上升；相反，由于采用了神经网络，一只探测器要与相邻的基代探测器互相通讯、比较，因此误报率会大大降低。在理想状态下为30年的平均无故障时间（MTBF）同样也不会降低。如果一个探测器发现了情况异常，则与相邻的探测器的探测数据进行比较、判断，如是一致，则判断为真，由该探测器主动向控制器发出信号。否则，该探测器重新调整其参数，以适应当前情况和环境，防止了误报的发生。因此这种系统在抗非典型火灾方面，取得了相当大的成就。其价格与当前市场上纯进口类产品相比属于中等，而性能却非常出众，性价比很高。
2.2传输线路
传输线路对整个系统的可靠性影响较大，并随系统的增大而扩大。
目前根据探测器种类的不同对电气线路分为：多线制、总线制、二线制链式连接方式。
（1）多线制传输线路数量很大，成本高，施工难度大合计故障率高，属淘汰性产品;
（2）总线制传输线路数量剧减，成本较低，合计故障率大为降低。总线制又分为二、三、四总线。二总线传输线路又比 三、四总线传输线路好，此为当前主流传输线路。联动控制与报警于一体的系统以采用二总线方式的可靠性最高。
总线制传输线路大多采用树型接线方式（即通常所说的并联接线方式），优点是接线简单、方便，容易扩容；但其缺点也是显而易见的：一旦总线回路出现短路或开路，则整条回路全部失效。虽然目前有些厂家为了提高产品的可用性，已经推出了在回路中增加隔离器的方式，但这也是不得已的一种方式。因为这样使整个系统变得复杂，不便于使用、维护，同时也增加了设备的成本和隐患。
（3）链式连接方式是二线制方式的一种，主要特点如下：一是回路用线量少；二是可分别识别每只探测器当时的状态（正常、故障或火灾报警等级状态）；三是回路可连接成环型。因此，回路出现短路或断路故障时，系统可通过双向供电保证回路中其他探测器正常工作，并迅速查找出故障点，即回路具有自我保护能力。
随着电子和机械加工技术深入发展，已经研制出更为先进的火灾自动报警系统，如采用人工神经网络处理火灾信号的高级智能火灾自动报警系统；采用多级计算机分级管理方式的火灾自动报警系统，即把一栋建筑内防灾、电力与空调管理组合在一个完整的计算机管理系统中，而防灾（主要是自动消防系统）、电力和空调分别由专用微型计算机进行管理和控制；采用计算机火灾报警语音化，所有预警、报警都用语音告诉人们如何处置火灾，同进把火灾现场的各种数据参数自动记录下来，帮助人们分析火灾起因；还有中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室根据火的光谱特性和火灾图像的特征，利用图像处理的方法制成的火灾探测器。
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