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淺析城市火災探測報警技術

來源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間：2010/09/21
　　　微電子技術、探測傳感器技術、通信和網(wǎng)絡化技術的飛速發(fā)展，促使城市火災探測報警與消防通信技術領域發(fā)生了新的變化。其主要特征體現(xiàn)在：火災探測報警時間的提前、火災探測報警可靠性的提高、特殊場所火災的探測報警、火災探測報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、消防聯(lián)動控制的智能化、消防通信網(wǎng)絡技術與計算機接警指揮管理等。本文多側面論述了城市火災探測報警與消防通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的主要問題，同時提出了火災預報、多信息火災探測傳感等新概念。
　　城市火災探測報警與消防通信新技術是研究和解決即將著火和著火之后的消防問題的一門科學。用最小的代價，實現(xiàn)可靠的火災探測報警，并且能使火災損失降到最低限度，是火災探測報警追求的一個重要的性能指標和不斷深入研究的難題。為此，人們通過多種渠道研究城市火災探測報警與消防通信技術。它是涉及光學、電子學、傳感技術、信息處理技術、控制理論、邏輯學、網(wǎng)絡學、計算機技術、燃燒理論等多種學科的綜合應用技術。
　　火災探測報警時間的提前
　　一些特殊的重要單位和場所如計算機中心、電力調度指揮中心、郵電通信樞紐、圖文檔案信息中心、半導體生產(chǎn)車間、核電站等，在國民經(jīng)濟和社會生產(chǎn)生活中起著至關重要的作用。在這些場所內的各種電氣、電子設備、儀器儀表高度集中且處于長期運行狀態(tài)，電氣設備過載、過熱、短路的火災隱患較多，一旦發(fā)生火災又將給國家造成重大的經(jīng)濟損失，給社會帶來重大影響;而易燃易爆場所一旦發(fā)生火災爆炸事故，將難以及時撲救。鑒于這些場所的重要性和特殊性，普通類型的感溫、感煙火災探測報警系統(tǒng)已不能滿足需要，必須采用超早期火災探測報警技術。
　　一些發(fā)達國家對超早期火災探測報警技術的研究與產(chǎn)品開發(fā)十分重視。早在上世紀80年代，日本、美國、英國、瑞士、德國、澳大利亞等國已開始進行該領域的技術研究和產(chǎn)品開發(fā)，目前已研究開發(fā)出激光式高靈敏度感煙火災探測器、吸氣式高靈敏度火災探測報警系統(tǒng)和氣體火災探測報警系統(tǒng)等超早期火災探測報警產(chǎn)品。這些系統(tǒng)采用激光粒子計數(shù)原理、激光散射原理監(jiān)視被保護空間，以單位體積內粒子增加的多少來判斷是否可能發(fā)生火災，可以在火災發(fā)生之前的幾小時或幾天內，識別潛在的火災危險性，實現(xiàn)超早期火災報警。與普通感煙火災探測報警系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)的探測靈敏度提高了兩個數(shù)量級甚至更多。但目前，這種技術還僅限于對煙粒子的探測，在應用中還是不同程度地受到了應用場所環(huán)境的限制。
　　利用氣體和氣體成分對火災早期階段生成物或構成火災的要素進行探測的火災探測技術研究，也是超早期火災探測另一前景看好的研究方面。專家認為，在研究超早期火災探測技術的同時，將火災探測報警分成火災探測報警和火災預報兩個階段，探討新的處理方法和概念，用新的概念引導技術，會更有力地促進超早期火災探測技術的發(fā)展。
　　特殊場所火災探測報警及火災探測傳感新技術
　　易燃易爆場所一旦爆炸起火，火勢蔓延速度極快，難以控制，人們?yōu)榇藢ｉT開發(fā)研制了在火災爆炸事故之前，從可燃氣體濃度方面進行故障和火災爆炸危險性等方面預測的線型可燃氣體探測報警系統(tǒng)。它采用光學原理，利用不同氣體光譜特性的差別進行氣體濃度探測，從根本上解決了點型可燃氣體傳感元件穩(wěn)定性差、壽命短等缺陷，用于大面積可燃氣體探測報警時，性能價格比較高，其原理還可擴展用于其他場所氣體泄漏的監(jiān)測。
　　但是，目前的特殊場所火災探測報警還僅限于固定形式的研究，對于移動危險品及化學災害事故的預測與探測報警的相關研究尚處于空白階段。
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　　火災探測報警系統(tǒng)可靠性的提高
　　火災探測報警系統(tǒng)可靠性的提高首先體現(xiàn)在用智能技術處理傳感器提供的火災信息。人們采用多種火災探測算法和復合多傳感等傳感方式，為判斷火災提供了更加充分可靠的信息。
　　(一)火災探測器功能的更新
　　現(xiàn)代火災探測器的最大特征之一就是判別功能和判定決定權不僅從觀念上分離，而且在實際應用中已經(jīng)分別執(zhí)行。早期的判別功能和判定決定權合二為一，由設置在探測器中的傳感器件實現(xiàn)，因而處理問題死板且易受干擾。而現(xiàn)代火災探測傳感器的判別功能和判定決定權由軟件控制，能濾除干擾，識別真假火災，提高系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)火災智能判定判斷。
　　此外，模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡等高新技術用于火災的判別，也可以大大提高火災探測的可靠性。一些消防聯(lián)動控制設備，甚至控制模塊也開始具備智能功能，其判別功能更加細分，實行兩級(或多級)判別，以提高火災探測報警系統(tǒng)的性能和可靠性。
　　(二)多信息技術的采用
　　早期的火災探測器對于火災信息的反應是輸出信息“0”或“1”即開關量，其他信息僅圍繞反映開關是否正常，能否動作等。而現(xiàn)代火災探測器是對火災過程進行監(jiān)測，有些探測器實質上只起傳感器的作用。因此，其火災信息量明顯增加。另一方面，各種單一傳感器提供的火災信息均混雜非火災信息，給從傳感器提供的火災信息上判別火災增加了難度，人們于是開始研究基于新型探測原理的傳感器件(如氣體傳感器等)和復合探測器，對火災過程的多參數(shù)進行監(jiān)測,配以智能判別技術，以達到減少誤報，提高可靠性的目的。
　　細微特征的辨識也是從提供信息角度識別火災的一種方法。采用單片機的智能火災探測器，可以打破采樣受控制器控制的被動局面，主動獲取對于識別真假火災參數(shù)非常重要的細微信息。
　　火災探測報警系統(tǒng)的評估
　　二十世紀90年代以來，我國火災探測報警產(chǎn)業(yè)化發(fā)展非常迅猛，從事火災探測報警產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)已超過100家，年產(chǎn)值達幾十億元，已經(jīng)成為我國高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，國外產(chǎn)品也大量進入我國市場。我國每年建筑中新安裝的火災探測器約200萬只，其中大約80%為帶火災探測算法的智能型火災探測報警系統(tǒng)產(chǎn)品。由于此類系統(tǒng)依據(jù)探測算法來實現(xiàn)對火災的判斷，故火災探測算法的有效性成為決定系統(tǒng)運行性能的關鍵。在現(xiàn)有技術條件下，尚難以對該類產(chǎn)品火災探測算法在復雜多變的環(huán)境條件下及長期運行后的性能評估和檢驗，只能采用普通型火災探測報警系統(tǒng)的檢驗方法對高智能化的火災探測報警產(chǎn)品實行檢驗，制約了其效能的充分發(fā)揮。
　　目前，我國的火災探測報警系統(tǒng)主流產(chǎn)品為智能型火災探測報警產(chǎn)品。以模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術為基礎的火災探測智能算法正逐漸應用在火災探測報警系統(tǒng)當中，算法的修正、改進以及算法的有效性驗證等都需要對火災探測算法進行評估。
　　但是，火災探測算法的評估技術是一種復雜的系統(tǒng)工程，而由于技術力量、資金投入、研發(fā)周期等多方面的原因，國內尚沒有科學、系統(tǒng)地開展過此項研究工作，嚴重制約了我國火災探測報警行業(yè)產(chǎn)品和質量檢驗技術進步，也影響了我國火災探測報警產(chǎn)品技術和相關產(chǎn)品市場競爭能力的提高。
　　火災探測報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡化
　　火災探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡化是指將計算機數(shù)據(jù)通信技術應用于火災探測報警系統(tǒng)，使控制器之間或探測器之間、系統(tǒng)內部之間和系統(tǒng)外部之間通過網(wǎng)絡協(xié)議交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)火災自動報警系統(tǒng)層次功能設定、遠程數(shù)據(jù)調用管理、自動報警、網(wǎng)絡監(jiān)控和網(wǎng)絡通信服務等功能。網(wǎng)絡化是火災自動報警系統(tǒng)發(fā)展的方向，借助它可以解決大型、超大型消防工程控制點多、自動報警困難等問題。
　　為了對火災探測報警系統(tǒng)進行有效管理，充分發(fā)揮其作用，對火災探測報警系統(tǒng)實行網(wǎng)絡監(jiān)控管理是十分重要的。該類產(chǎn)品和技術已成熟，并在實際工程中應用，效果良好。但是，目前各廠家的火災探測報警系統(tǒng)的通信協(xié)議五花八門，各自獨立，沒有統(tǒng)一格式，不利于促進火災探測報警系統(tǒng)的發(fā)展。因此，隨著火災探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡化發(fā)展的需求，網(wǎng)絡協(xié)議將成為人們關注的熱點之一。
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　　消防通信計算機管理
　　消防通信是城市公共基礎設施和社會安全保障系統(tǒng)的重要組成部分。我國的消防通信指揮系統(tǒng)，是根據(jù)我國的實際情況研制開發(fā)的。它利用計算機應用技術，將消防指揮中心、消防站、火災現(xiàn)場和安全送檢單位4個環(huán)節(jié)的主要技術和裝備聯(lián)系在一起。消防通信指揮系統(tǒng)采用集中受理火災報警，直接下達任務的方式，代替了普通電話接警方式，并增加了計算機輔助決策和科學管理，縮短了調用滅火預案、確定行車路線等消防滅火指揮信息的響應時間，使火災受理程序化、規(guī)范化。
　　該系統(tǒng)通過監(jiān)控裝置接收火災自動報警信號，能實時顯示報警者的主叫號碼、用戶名稱、地址等相關信息，通過多種方式快速確定火災地點，及時提供失火地點的地理圖形和最佳行車路線等，同時對應顯示附近消防站的消防實力及其他有關滅火能力。該系統(tǒng)還可根據(jù)火災類別、火勢級別、消防實力、氣象地理環(huán)境、滅火救援戰(zhàn)術技術等相關因素自動和人工編制聯(lián)合出動方案，向各消防站下達出動命令，大大提升滅火作戰(zhàn)的效能。
　　消防通信網(wǎng)絡技術
　　消防通信網(wǎng)絡技術是實現(xiàn)消防通信的重要基礎。上世紀70、80年代的消防通信是以無線通信設備為主體構成消防通信網(wǎng)絡，而現(xiàn)代消防通信是由有線、無線設備和計算機相結合構成的綜合消防通信網(wǎng)絡，其內容和復雜程度發(fā)生了巨大變化。
　　一些發(fā)達國家在消防通信指揮系統(tǒng)的建設中，采用地理信息技術、數(shù)據(jù)庫技術、數(shù)字程控技術、數(shù)字信號處理技術、自控技術、衛(wèi)星定位技術、圖像傳輸技術、語音數(shù)字處理技術、專家系統(tǒng)網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代高新技術，提高系統(tǒng)的科學化自動化程度。我國目前開發(fā)的城市消防通信指揮系統(tǒng)也基本具備上述技術功能或留有相應接口，以逐步形成城市防災救災一體化系統(tǒng)。
　　仿真技術的應用
　　仿真技術作為一門新興的應用技術在許多重要領域中發(fā)揮了作用。滅火作戰(zhàn)指揮仿真培訓和用仿真技術研究、分析、制定滅火作戰(zhàn)預案，對于培訓具有現(xiàn)代化滅火作戰(zhàn)素質的指戰(zhàn)員，提高滅火效率具有極為重要的意義。目前，適合消防領域的仿真系統(tǒng)在世界范圍內還是空白，我國應結合國情集中相應的人力、物力和財力，開展此類研究。
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