【正文】 ..................................................... 32 火災(zāi)判斷與報(bào)警 ............................................................................. 32 本章小結(jié) ................................................................................................ 34 結(jié)論 ...................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 36 致謝 ...................................................................................................................... 38 附錄 1 開題報(bào)告 附錄 2 文獻(xiàn)綜述 附錄 3 中期報(bào)告 附錄 4 外文翻譯 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 概述 研究背景 火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生，據(jù)聯(lián)合國 “ 世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心（ WFSC） 20xx 統(tǒng)計(jì)資料 ” ，全球每年約發(fā)生 火災(zāi)600 萬至 700 萬次，全球每年死于火災(zāi)的人數(shù)約為 65000 人至 75000 人 [1]。 歐洲和北美發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對(duì)較少，這與歐美發(fā)達(dá)國家的生活水平高以及消防設(shè)施完善有關(guān)；亞洲居住人數(shù)最多，發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不高、消防設(shè)施不完善等因素有關(guān)。 火災(zāi)早已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強(qiáng)的災(zāi)害之一。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢。我國 20xx 年《中國火災(zāi)統(tǒng) 計(jì)年鑒》記載，從 1950 年至 1999 年，全國共發(fā)生火災(zāi) 3258105 起，死亡人數(shù) 165499 人，傷 313766 人，直接經(jīng)濟(jì)損失 1828億元 [1]。我國每年的起火次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較高，這說明我國的消防保護(hù)體系對(duì)保護(hù)生命安全還有一定的差距，因此現(xiàn)階段有必要提高全民的防火安全觀念，提高我國消防設(shè)施水平。 火災(zāi)作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展 ， 各種現(xiàn)代化樓宇對(duì)火災(zāi)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)提出了更高的要求。大賓館、酒店、商場、圖書館、博物館、檔案館和辦公樓等，自動(dòng)滅火系統(tǒng)已成為必不 可少的安保裝置。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害，于是人們開始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的方法，以便控制和撲滅火災(zāi)，減少損失，保障生命安全?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。 火災(zāi)報(bào)警控制器是一種能接收、顯示和傳遞火災(zāi)報(bào)警等信號(hào)的報(bào)警裝燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 置，它是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主要組成部分 [2]?；馂?zāi)報(bào)警探測器是監(jiān)視周圍環(huán)境狀況的 “ 感覺器官 ” ，而火災(zāi)報(bào)警控制器則是系統(tǒng)的 “ 神經(jīng) ” 、 “ 大腦 ” ，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。火災(zāi)報(bào) 警控制器擔(dān)負(fù)著監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀況、處理火災(zāi)探測器輸出的報(bào)警信號(hào)、進(jìn)行聲光報(bào)警、指示報(bào)警的具體部位、時(shí)間及執(zhí)行相應(yīng)的輔助控制等任務(wù)。研制火災(zāi)報(bào)警控制器的目的是為了立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。 盡管 通過最近幾年的消防治理整頓，取得了不少成績，但與其他國家相比， 火災(zāi)死亡人數(shù)較多，我國的火災(zāi)形勢不容樂觀，加之我國經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展，生活水準(zhǔn)大幅度提高，各種生產(chǎn)、辦公以及居住場所火災(zāi)大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應(yīng)用，使火場的外部求援困難重重 [3]。因此，設(shè)計(jì)簡單實(shí)用的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)有著防止和減少 火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的類型 根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以分為以下四種 [5]： (1) 感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)燃燒物會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以達(dá)到判斷報(bào)警的目的。根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。 (2) 感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一 [5]。在 火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是對(duì)空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來觸發(fā)報(bào)警。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 (3) 感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會(huì)產(chǎn)生煙霧和熱量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的第 1 章 緒論 3 光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的 [5,6]。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長較短的光輻射敏感 的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長較長的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。 (4) 復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 如果報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)對(duì)溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) [7,8]。目前復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 國內(nèi)外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 我國火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十年，從上世紀(jì) 70 年代我國才開始研制生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品。進(jìn)入 80 年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外產(chǎn)品，或是引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛 剛開始發(fā)育?；馂?zāi)報(bào)警產(chǎn)品真正發(fā)展是在 90 年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企業(yè)開始大量進(jìn)入中國消防市場，帶來先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也促進(jìn)了市場的成熟 [9]。這時(shí)期，我國生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實(shí)力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國際水平 [7]。經(jīng)過幾年的發(fā)展， 隨著國家對(duì)減災(zāi)、防災(zāi)得更加重視，和消防市場利潤的吸引，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和消防廣播、消防電源、及相關(guān)配套產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家開始增多。其中以秦皇島海灣、北京利達(dá)、北京國泰怡安 為代表的國產(chǎn)品牌逐步發(fā)展壯大起來。國產(chǎn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器已出現(xiàn)大屏幕彩色液晶漢字顯示，漢字 CRT 顯示系統(tǒng)。用戶界面多采用 VB 或 C 語言等高級(jí)語言進(jìn)行編制，使用方便、直觀。兩總線、 RS23 RS48 CAN 等現(xiàn)場總線已經(jīng)普及，可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場編程 [10]。同時(shí)根據(jù)場地不同，不同工作方式的系統(tǒng)也已使用，如無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，空氣取樣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等，設(shè)備容量也有小系統(tǒng)如 500 點(diǎn)、中型系統(tǒng)如 500 至 20xx 點(diǎn)、大型系統(tǒng)如 3000 點(diǎn)以上的多種型號(hào)。設(shè)備普遍具有體積小、容量大、傳輸速度快、誤報(bào)率低、可 聯(lián)動(dòng)設(shè)備多等特點(diǎn) [11]。 國外一些較發(fā)達(dá)的國家，具有火災(zāi)預(yù)防、報(bào)警、撲救、善后處理等比較完善的消防體系。政府每年都要撥出大筆資金用于消防設(shè)備更新、人員培訓(xùn)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 以及消防設(shè)施維護(hù)。德國、日本、美國等國家就采用計(jì)算機(jī)與用戶終端的傳感器或者用戶終端信號(hào)采集器相連，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障遠(yuǎn)程傳輸 [12]。例如：美國、加拿大、英國、澳大利亞、日本等國家在建設(shè)和應(yīng)用城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)方面均有可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。他們將自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警作為公共報(bào)警手段接入監(jiān)控系統(tǒng)，并有效運(yùn)行多年，使消防指揮中心能夠快速準(zhǔn)確判斷火 災(zāi)地點(diǎn)、火災(zāi)類型，并調(diào)度消防部隊(duì)迅速到達(dá)現(xiàn)場，自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)在此起到了很大的作用。此外，這些國家在監(jiān)控系統(tǒng)管理方面比較規(guī)范，專門成立一個(gè)監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的責(zé)任是保證火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)通信暢通，為用戶服務(wù)，對(duì)用戶負(fù)責(zé)，同時(shí)向消防部隊(duì)傳送可靠的火災(zāi)報(bào)警信息，而消防部門的主要責(zé)任是對(duì)此類服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行資質(zhì)審查及監(jiān)督管理。這種管理運(yùn)作方式已經(jīng)取得了良好的效果。 面對(duì)高新技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇和國內(nèi)市場國際化的競爭挑戰(zhàn)，消防產(chǎn)品向高可靠、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的火災(zāi)探測報(bào)警技術(shù)發(fā)展。傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與現(xiàn)代自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的區(qū)別主要在于探測 器本身的性能，其中現(xiàn)代自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)使系統(tǒng)確定火災(zāi)的數(shù)據(jù)處理能力和自動(dòng)化程度大為增加，減少了誤報(bào)警的概率，增加了系統(tǒng)可靠性，這是現(xiàn)代火災(zāi)探測報(bào)警技術(shù)的發(fā)展方向 [13]。 (1) 智能化 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)智能化是使探測系統(tǒng)能模仿人的思維，主動(dòng)采集環(huán)境溫度、濕度、灰塵、光波等數(shù)據(jù)模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，從而準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)和探測火災(zāi)，避免誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能依據(jù)探測到的各種信息對(duì)火場的范圍、火勢的大小、煙的濃度以及火的蔓延方向等給出詳細(xì)的描述，甚至可配合電子地圖進(jìn)行形象顯示、對(duì)出動(dòng)力量和撲救方法等給出合理化建議，以實(shí)現(xiàn)各方面快速準(zhǔn)確反應(yīng)聯(lián)動(dòng)，最大限度地降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且火災(zāi)中探測到的各種數(shù)據(jù)可作為準(zhǔn)確判定起火原因、調(diào)查火災(zāi)事故責(zé)任的科學(xué)依據(jù)。此外，規(guī)模龐大的建筑使用全智能型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，即探測器和控制器均為智能型，分別承擔(dān)不同的職能，可提高系統(tǒng)巡檢速度、穩(wěn)定性和可靠性。 (2) 多樣化 第 1 章 緒論 5 火災(zāi)探測技術(shù)的多樣化。我國目前應(yīng)用的火災(zāi)探測器按其響應(yīng)和工作原理基本可分為感煙、感溫、火焰、可燃?xì)怏w探測器以及兩種或幾種探測器的組合等，其中，感煙探 測器一枝獨(dú)秀，但光纖線性感溫探測技術(shù)、火焰自動(dòng)探測技術(shù)、氣體探測技術(shù)、靜電探測技術(shù)、燃燒聲波探測技術(shù)、復(fù)合式探測技術(shù)代表了火災(zāi)探測技術(shù)發(fā)展和開發(fā)應(yīng)用研究的方向。此外，利用納米粒子化學(xué)活性強(qiáng)、化學(xué)反應(yīng)選擇性好的特性，將納米材料制成氣體探測器或光電感煙探測器，用來探測有毒氣體、易燃易爆氣體、蒸氣及煙霧的濃度并進(jìn)行預(yù)警，具有反映快、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，目前已列為我國消防科研工作者的重點(diǎn)研究開發(fā)課題。以火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為代表的消防安全系統(tǒng)與防盜安全系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的安全保護(hù)，是國外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的最新發(fā)展趨 勢，目前最現(xiàn)實(shí)的技術(shù)是體型探測技術(shù)，它能很好地兼容防火與防盜兩個(gè)方面，很有發(fā)展前景。 (3) 小型化 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的小型化是指探測部分或者說網(wǎng)絡(luò)中的 “ 子系統(tǒng) ” 小型化。如果火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，那么系統(tǒng)中的中心控制器等設(shè)備就會(huì)變得很小，甚至對(duì)較小的報(bào)警設(shè)備安裝單位就可以不再獨(dú)立設(shè)置，而依靠網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、服務(wù)資源進(jìn)行判斷、控制、報(bào)警，這樣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)安裝、使用、管理就變得簡單、省錢、方便。 (4) 社區(qū)化 目前我國火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)只被安裝在重要建筑上，而在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，包括許多居民家庭 都安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、人們安全意識(shí)的增強(qiáng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)一步完善以及智能化程度的提高，在社區(qū)家庭特別是高級(jí)住宅積極推廣應(yīng)用防盜、防火聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置或獨(dú)立式感煙探測器，對(duì)于預(yù)防居民家庭火災(zāi)是非常必要和行之有效的措施。 (5) 高靈敏性 以早期火災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)為代表。該系統(tǒng)除采用先進(jìn)的激光探測技術(shù)和獨(dú)特的主動(dòng)式空氣采樣技術(shù)以外，還采用了 ―人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ‖算法，具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力、容錯(cuò)能力和并行處理能力，近乎于人類的神經(jīng)思燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 維。此外，該系統(tǒng)的子機(jī)與主機(jī)可以進(jìn)行雙向智能信息交 流，使整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及運(yùn)行能力空前提高，誤報(bào)率幾乎接近零，靈敏度比傳統(tǒng)探測器高1000 倍以上，能探測到物質(zhì)高熱分解出的微粒子，并在火災(zāi)發(fā)生前的 30min 到 120min 預(yù)警，確保了系統(tǒng)的高靈敏性和高可靠性。 (6) 兼容性 將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合二為一，增強(qiáng)預(yù)警和撲救功能的兼容性，降低消防工程投資，從而可以進(jìn)一步擴(kuò)大火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。 另外，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，從發(fā)展過程來看，大體可分為三個(gè)階段 [14,15]： 第一階段：多線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。每個(gè)探測器除需提供兩根 電源線外，還需提供一根報(bào)警信號(hào)線，探測器電源由報(bào)警器提供，探測器的信號(hào)線均連接到報(bào)警顯示盤上，報(bào)警時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，如日本 ―日探 ‖公司生產(chǎn)的 CPF 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的功能一般以報(bào)警為主，輔以一些簡單的聯(lián)動(dòng)功能（也為多線制），如驅(qū)動(dòng)警鈴等，其報(bào)警器對(duì)外圍探測器無故障檢測功能，只會(huì)對(duì)電源線的斷線做出故障反應(yīng)，安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。 第二階段：總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。這種自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已采用微處理器控制，其線制一般有四線制、三線制、二線制，探測器和模塊均采用地址編碼形式，通過總線與控制 器實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，其探測器的報(bào)警形式為開關(guān)量，它的靈敏度在制造時(shí)，通