大型建筑火灾自动报警与消防联动系统研究

潘 晨

（郑州市金水区消防救援大队，河南 郑州 450000）

0 引 言

随着现代技术的发展，火灾自动报警系统不断改进，完善了传统自动报警系统中参数设置不精准、设计不当、联动控制效果差及设施不完备等问题。火灾位置确定后，需要在第一时间对火灾大小、影响范围、严重程度等问题做出准确判断，从而科学合理地制定救援方案。然而传统消防联动系统尚不能有效满足这些要求。火灾自动报警与消防联动控制系统能够为灭火救援工作赢得宝贵时间，并能为救援行动创造良好条件，对防范发生更严重事故具有重要作用。当前，大型建筑火灾由于其建筑物特性，致使救援难度加大，火灾自动报警及消防联动系统的作用也更加凸显，其设计的合理性、设施的完备性等都关系着火灾自动报警及消防联动系统的应用效果。鉴于此，本文对大型建筑火灾自动报警与消防联动系统进行深入分析，以期为大型建筑火灾救援提供参考。

1 火灾自动报警及消防联动系统简述

城市是火灾事故的高发区，火灾自动报警系统是城市建筑物尤其是大型建筑必须安装的装置。实践显示，大型建筑中的火灾自动报警装置可在火灾发生的第一时间发出警报，消防员在接到警报后能够在火灾初始阶段有效控制现场，从而避免发生重大火灾事故，确保人民生命财产的安全[1]。

消防联动系统是自动报警系统的重要构成部分，且较为复杂，由多部分构成，如消防传输设备、联动控制装置、控制室的显示装置等，消防联动控制功能及内容必须满足火灾自动报警系统的设计规范，满足相应的标准要求。

此外，在自动报警及联动系统中，火情信号的接收与传输主要是通过传感器来实现，是开关信号重要的接收控制环节，并能够按照环境变化实时检测零点，且及时有效地判断检测结果。实际应用中，传感器能够将检测参数输送至控制器，而后由控制器处理信息输出，这样能够提高自动报警系统的准确性和可靠性。

2 大型建筑消防自动报警及联动装置的设计

消防储水池、室外及室内消防栓、自动喷水（闭式）装置等是消防自动报警及联动装置的重要组成部分。其设计的科学性、合理性以及设施的完善程度都直接影响自动报警及联动系统的精准性和可靠性。

2.1 消防储水池

在大型建筑中需要设置消防专用水池和水泵房，必须设置多个消防给水装置和储水池，如自动闭式喷水装置、加压水泵、微型自动灭火扫描的稳压装置、室内消防栓等，这些均布置在水泵房及消防专用水池中。消防储水池通常设计为3格，确保储水池的总有效容积超过1 500 m³。消防给水装置的各个加压泵要设计为3台一组，其中的两台是备用加压泵。各给水装置的3个加压泵要从3个不同水池中吸水，以确保储水和供水量的充足性[2]。

在大型建筑的屋顶水箱间要设置两个消防专用水箱，消防储水有效容积要在35 m³以上，冷却塔的补水要超过12.5 m³。

2.2 室内、室外消防栓及自动喷水设施的设计

室外消防栓应为低压消火栓，管网要沿着大型建筑的周边呈环状设计，由大型建筑的周边道路下给水管直接引入DN200 mm的供水管两条，直接向消防栓供水。但是大型建筑一旦发生火灾，扑救时的用水量非常大，不能单独依靠供水管向其提供水源。如果给水管网的供水量不充足，则需要利用室外的消防供水泵由水池抽水补充消防用水。大型建筑6.4 m平台和地面都要设置室外的地下消防栓，单个消火栓各设置1个栓口，型号分别为DN65 mm、DN100 mm，且6.4 m平台消防栓的管道为干式管道，消防栓与路边相距应不超过2 m，与建筑外墙距离应不低于5 m。

室内消防栓多是高压（临时）消火栓，管网为立体环状设计，竖向无分区，栓口出水压力超过0.4 MPa时应减压，栓口出水压力设计在0.25～0.35 MPa[3]。不适宜以水扑救部位要依据防火分区设计消火栓，确保每个点位都有两股射流水柱同时到达，射流应不低于14.5 m。消火栓的距离要在30 m内，并放置于组合消防柜中。如果消防柜置入管道井的墙体，则其后壁应设置成两层钢板，且内夹防火材料，确保墙体满足耐火时间要求。所有消防柜的标志必须明显，完成室内消防栓的安装后，应去首层两处及屋顶层消火栓进行试射试验，确保其符合设计要求，以实地试射的方法检查消防供水，确保水枪的充实水柱超过13 m。

此外，自动喷水设施分为干式和闭式两种，净空高度超过12～18 m及不适合以水扑救处，大型建筑的空调机房、室外汽车库均设干式喷水设施，其他部位设置湿式喷水设施。喷头设置、报警阀、喷水型号均需符合大型建筑消防设施的相关规范及要求。

3 大型建筑的火灾自动报警及联动系统设计

3.1 火灾自动报警及联动系统构成

火灾自动报警与消防联动系统能够及时发现火情并通报，且通过有效措施扑灭火灾的一种自动设施，其构成主要包括火灾预警、探测报警、应急广播及联动控制、消防通信等系统。其中火灾预警系统是探测可燃气体的系统与监控电气火灾系统的组合。探测可燃气体的报警系统多应用在工业项目及生产中。当前，在大型建筑的火灾预警方面，电气火灾的监控系统发挥着非常重要的作用，其能够探测到电力线路剩余的电流值，尽可能地规避因短路和漏电导致的火灾。

火灾探测警报系统则由消防栓、手动火灾警报按钮以及声光警报器、探测器等组成。其中，火灾探测器能够探测烟雾、火焰辐射，并启动响应系统。常见的火灾探测器为感温类和感光类等，要依据大型建筑消防设计规范和建筑物设计状况合理设计布置。手动警报按钮在火灾时通过手动方式发出报警信号或求救信号。消火栓按钮也是手动警报设施的内容。要在室内消防栓安装时设置此按钮，但要注意不同工作状态下消火栓按钮的差异性，如果发出自动报警后消防栓按钮与手动按钮会联动控制启动水泵，则未自动报警时消火栓按钮可以直接启动水泵。

3.2 消防联动控制系统的设计

消防联动控制系统主要是由火灾报警控制器和联动控制器等构成，大型建筑设计可采用总线联动盘、多线联动盘的方式进行设计，也可在特殊状况下通过应急广播及消防电话等设备进行联动。一旦发生火灾，消防系统启动任一报警功能的装置时，其相应防火分区就会响起警铃，联动控制系统也随之进入工作状态，且将反馈信号向防控中心传输，火灾自动报警的人机交互界面就会显示。联动控制系统的响应流程见图1。

图1 联动控制系统响应流程

消防控制中心利用检测各消防水泵的工作状态，并对其实际状态进行显示，控制电磁阀工作，接收反馈信号。如果探测器、报警按钮等报警接收装置发出信号，联动控制系统会按照各探测器数据评估是否是火灾警报，按照数据状况准确确定火灾区域，开启灭火系统，气体灭火装置、自动喷水装置和正压送风机等，同时，切换应急广播，以指导人员疏散逃生，启动区域防火卷帘，促使疏散通道所有门禁失效，评估火情结束后，消防管理者应手动复位联动系统中集中报警控制器。

3.3 人机交互系统设计

在火灾自动报警及联动控制系统中，控制中心界面显示软件通常为FS4000，此软件由计算机与其相关接口模块构成，同时设置相应的管理权限，火灾监控的操作权限设置为3个等级，即系统管理者、管理者、值班者。本研究设计的系统操作权限、权限级别分别见表1。研究的系统操作权限有5项，无操作权限者以“×”表示，有操作权限者以“√”表示。

表1 火灾自动报警及联动控制系统的操作及级别权限

从表1知，一些操作有权限要求，一般而言，大型建筑的平面图、设备查找等操作无权限与等级要求。如果执行有关操作，则必须拥有相应的操作权限，操作人员在系统菜单来输入指令后，再输入相应的账号及密码方能登录操作系统。

4 验证分析

应用仿真试验软件建构两座大型建筑设施，其占地面积和高度均相同，分别加设固体物质、可熔化的固体物质，以及金属等，通过模拟实际大型建筑的火灾事故场景，分别应用传统系统及本研究设计系统开展灭火动作[4]。对照组为传统灭火报警及联动系统，本研究设计的系统为试验组。观察两组系统发现火灾和完成灭火的用时。

试验结果显示，试验组火灾报警用时为0.41～0.72 s，对照组用时为1.1～2.35 s。在5种类型的火灾仿真试验中，对照组对金属类火灾比较敏感，其他4类火灾的反应速度比较慢，且无明显差异[5]。本研究设计的大型建筑火灾自动报警和联动系统能够及时发现火灾，有效缩短火灾发现及报警时间，从而为火灾救援赢得宝贵时间。

5 结 论

本文分析了大型建筑火灾自动报警及联动系统的设计问题，明确了自动报警及联动系统的主要构成和系统设计，并通过仿真软件对系统设计进行验证。结果显示，所设计的大型建筑火灾自动报警及联动系统在发现火灾报警时间方面具有明显优势，可以为火灾救援工作赢得时间。