随着社会经济的迅速发展, 高大空间建筑物比比皆是。但近几年来高大空间建筑连续发生数起群死群伤的特大火灾事故, 消防设计满足不了高大空间建筑要求。尤其是目前众多的大型影剧院、会议展览中心、体育馆、仓库、纺织行业等, 其建筑结构特殊、防火分区过大, 设施复杂, 火灾隐患颇多。一旦发生火灾不能及早发现和有效扑救灭火, 这不仅给消防救援带来巨大的压力和困难, 同时也将造成巨大的经济损失和社会影响, 甚至还会造成人员伤亡。因此, 完善高大空间建筑物的消防设施, 合理设计这些高大空间的火灾自动报警系统及灭火系统是十分必要的, 而且刻不容缓。

1、新型火灾探测及灭火技术在高大空间的应用

中国科技大学火灾科学国家重点实验室的研究人员一直致力于大空间火灾探测这一领域的跟踪研究,利用图像型遥感探测技术较好的解决了大空间场所消防探测及灭火这一世界难题。实现了大空间建筑早期火灾的探测和三维空间定位。LA 100 型大空间火灾安全监控系统由前端探测部分、主机控制部分和联动部分三个部分组成。前端探测部分包括双波段图象火灾探测器、光截面图像感烟探测器、激光图像早期火灾探测报警器(吸气式) , 由它们进行火灾探测, 并将采集到的现场图像信号送回系统主机。双波段图象火灾探测器属于感火焰型火灾探测器件, 具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能。光截面图像感烟探测器属于感烟型火灾探测器件, 它可对被保护空间实施任意曲面式覆盖, 具有分辨发射光源和其它干扰光源的功能。

双波段图像火灾探测技术

•采用CCD 作为探测系统的前端, 可实现防火、防盗和一般监控三位一体。

•采用防火并行处理器, 能对前端火灾信息进行并行处理。

•监控距离远(015～ 100 m ) , 保护面积大, 适合大空间建筑的防火。

•具有防爆、防潮功能, 可适用于环境恶劣的工业场所。

•报警确认简单、迅速、直观。

•能自动实现火灾的空间定位, 通过联动控制系统实现火灾的定点扑救工作。

•能对监控现场进行实时录像, 保留现场第一手资料, 为事后分析、处理提供依据。

•具有联动控制功能, 能迅速联动声光报警、自动灭火、排烟、录像、报警电话等系统, 将火灾损失降低到最低限度。

光截面图像感烟探测技术

• 由多光束组成光截面, 对被保护空间实施任意曲面覆盖, 大大地提高了快速响应区域的面积。

•对光截面中相邻光束的相关分析, 克服了单光束火灾报警由于系统偶然因素而引起的误报。

•能自动检测和跟踪由灰尘积累而引起的工作状态的漂移, 当这种漂移超出给定范围时, 自动发出故障信号, 同时能跟踪环境变化,自动调节探测器的工作参数, 因此可大大降低由灰尘积累和环境变化所造成的误报和漏报。

•面成像自动跟踪定点监测, 可以避免由于安装移动而造成的误报问题。面成像的使用, 使得光截面图像感烟在空间具有分辨发射光源和干扰光源的能力,提高了系统抗干扰性能, 扩大了系统的应用范围。

•能够进行发射器分层安装, 实现多个发射器对一个接收器, 从而覆盖保护区域, 提高报警的响应速度, 降低报警时间。

激光图像早期火灾探测技术

这一探测技术是通过在激光图像场上建立处理算法对火灾烟雾进行识别。结合CCD 成像系统, 将对火灾烟雾感知的信号从简单的一维强度量, 发展为“面”对“面”的多维信息, 从而丰富了获取到并可处理的信息, 通过设计和构建烟雾粒子动态成像系统, 借助图像处理技术获取烟雾粒子的几何特性参数, 提出了火灾烟雾与粉尘等较大尺寸颗粒的识别算法。

•采用智能微处理器进行激光图像处理, 探测准确率高、灵敏度高;

•主动采样保护区域的空气样本, 提高了火灾响应速度;

•采用激光探测图像处理, 降低了暗室结构的复杂性;

•探测报警器不需过滤装置, 设备维护和使用方便;

•探测器的报警阈值可进行现场设置, 也可进行远程设置;

•报警时, 报警信息通过L ED 指示, 也可通过串口(RS485) 输出;

•通过探测报警器串行口可级联(RS- 485) 多达32 台设备;

•液晶界面显示, 图文菜单, 操作简便, 直观;

•通过接收器的图像信号, 对不同散射角范围内的散射信号同时进行接收和处理。

智能远控消防炮

在常见的大空间灭火设计中, 普遍采用雨淋系统对保护区域进行保护, 但笔者调研发现: 雨淋系统安装的管道多而复杂, 给施工安装带来很大的难度, 雨淋系统的布管影响了整个建筑物的美现, 另外雨淋系统工作时保护区域全面喷水, 从而造成了不必要的损失和浪费。目前, 很多国家对展览厅、体育馆、大型剧院、仓库等大空间建筑物内的探测及灭火系统进行研究讨论, 认为采用与火灾探测器联动的智能远控消防炮是解决这一问题的较好方案。在国家“九五”关于大空间建筑火灾消防新技术科技攻关的成果基础上, 对远控消防炮进行了研究, 并与“大空间火灾安全监测与自动定位技术”相结合, 形成火灾探测与定点扑救相结合的主动式火灾防治系统。双波段火灾探测器是实时地进行巡检, 一旦发现火情, 火灾探测器立即给信息处理主机发出报警信息。经过系统确认之后, 消防水炮喷头带动火焰定位器进行水平方向和俯仰方向上火焰搜索定位。对火灾进一步确认和火焰空间精确定位之后, 自动打开消防水泵和电磁阀, 并对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、报警信号消除为止。当设定范围内的所有火灾报警信号完全被消除之后, 系统自动恢复到初始设定状态, 火灾探测器继续进行巡检。

2、应用前景

大空间火灾探测及消防水炮灭火系统解决了高大空间场所、超出房间高度(大于8 米) 的火灾探测及灭火难题, 减少了高大空间火灾发生而造成的巨额损失。目前大空间火灾探测及消防水炮灭火系统可用于房间高度大于8 米的场所, 如展览中心、体育馆、大型剧院、会议中心、机场、机库、大型物资仓库以及环境恶劣的工业场所等。