于天傲，楊 媚，徐天浩

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

會(huì)展業(yè)是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的重要組成部分，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，會(huì)展行業(yè)已成為評(píng)價(jià)城市發(fā)展?jié)摿Φ闹匾蛩?。但?huì)展中心在成為城市發(fā)展地標(biāo)的同時(shí)也存在著諸多的火災(zāi)隱患。首先，公共展覽館是人員密集場(chǎng)所，同一時(shí)間聚集人數(shù)較多；其次，會(huì)展中心展覽館多為高大空間，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、防火分區(qū)大，不利于普通感煙探測(cè)器及時(shí)響應(yīng)。因此會(huì)展中心展廳的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注。本文以某高度和跨度都較大的展廳建筑為例，通過(guò)比對(duì)幾種常見(jiàn)報(bào)警設(shè)備，簡(jiǎn)單介紹相關(guān)會(huì)展建筑展覽館的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)。

1 工程概況

本工程為某會(huì)展中心展覽館子項(xiàng)，建筑高度23.5m，總建筑面積35 401m2，地上二層，地下一層，共分為三個(gè)展廳：1號(hào)、3號(hào)展廳(各個(gè)展廳面積約5 000m2， 高度19m)與2號(hào)展廳(面積約10 000m2，高度23m)，為大型展覽建筑。

本建筑具有較大的跨度與較高的展廳高度，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到針對(duì)建筑可能發(fā)生的火災(zāi)事故進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的探測(cè)，將有可能到來(lái)的火災(zāi)災(zāi)難損失降低到最小。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.4.1：任一層建筑面積大于1 500m2或總建筑面積大于3 000m2的商店、展覽、財(cái)貿(mào)金融、客運(yùn)和貨運(yùn)等類似用途的建筑應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

本工程展覽部分為大型展覽建筑，展廳為甲等，因此需要設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)/手動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制消防設(shè)備?？紤]運(yùn)維與管理的便捷，本工程在會(huì)議中心一層和展覽區(qū)域1號(hào)展廳一層各設(shè)置一處消防控制室，采用控制中心報(bào)警系統(tǒng)。

由于每個(gè)單個(gè)展廳面積較大，東側(cè)部分為展廳正門(mén)，門(mén)廳左右設(shè)置有貴賓室等會(huì)客區(qū)域，為展覽主要人流出入?yún)^(qū)域，再綜合群體建筑路由走向等因素，將展覽區(qū)消防控制室設(shè)于北側(cè)機(jī)房區(qū)。

2.2 火災(zāi)探測(cè)器的選擇

根據(jù)GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》12.4條：高度大于12m的空間場(chǎng)所宜同時(shí)選用兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器。其中的火災(zāi)參數(shù)即為煙霧、溫度、火焰光、氣體等幾類，而針對(duì)不同的火災(zāi)參數(shù)探測(cè)，需要不同的火災(zāi)探測(cè)器，常用的為感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器等，但由于煙氣在高大空間內(nèi)6～7m處開(kāi)始第一次分層、在11～12m處開(kāi)始第二次分層，所以感煙探測(cè)器反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)且準(zhǔn)確度較差，因此結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)及規(guī)范要求，可選用以下幾種高大空間火焰探測(cè)器。

(1)紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器

由紅外線組成探測(cè)源，利用煙霧的擴(kuò)散性探測(cè)紅外線周圍固定范圍之內(nèi)的火災(zāi)。通常由分開(kāi)安裝的、經(jīng)調(diào)準(zhǔn)的紅外發(fā)光器和收光器配對(duì)組成，其工作原理是利用煙霧減少紅外發(fā)光器發(fā)射到紅外收光器的光束光量來(lái)判定火災(zāi)。

優(yōu)點(diǎn)在于易于安裝且造價(jià)便宜，但在特殊建筑中(如玻璃屋頂或房間內(nèi)常有煙霧、水霧滯留)穩(wěn)定性較差，紅外發(fā)光器與接收器之間的校準(zhǔn)不宜維持精準(zhǔn)，易發(fā)生誤報(bào)。

(2)管路采樣式吸氣感煙火災(zāi)探測(cè)器

由在天花板上方或下方間隔平行安裝的管道組成。通過(guò)在每根管子上間隔鉆孔，形成一組矩陣型的空氣采樣孔。利用探測(cè)主機(jī)內(nèi)部抽氣泵所產(chǎn)生的吸力，空氣樣品或煙霧通過(guò)這些小孔被吸入管道中并傳送到探測(cè)主機(jī)內(nèi)部的高靈敏度煙霧探測(cè)腔，檢測(cè)空氣樣品中的煙霧顆粒濃度來(lái)判定火災(zāi)。

優(yōu)點(diǎn)在于可以在火災(zāi)形成極早期進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)警，靈敏度與精準(zhǔn)度高，維護(hù)成本較低。但單根采樣管長(zhǎng)度<100m，需根據(jù)建筑進(jìn)行調(diào)整，施工較為復(fù)雜；且本工程屋頂高度>16m，根據(jù)上文，煙氣會(huì)在6～7m與11～12m分層，而空氣采樣管只能設(shè)于屋頂，無(wú)法對(duì)靠近建筑底部的煙氣煙霧進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)報(bào)警。

(3)雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器

通過(guò)將紅外線及可見(jiàn)光兩個(gè)波段的視頻圖像信號(hào)傳輸給主機(jī)，從不同角度(火焰的光學(xué)特性、形狀、跳動(dòng)頻率、變化趨勢(shì)等)進(jìn)行分析，并綜合運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)等理論來(lái)判斷火焰。具有非接觸式探測(cè)特點(diǎn)，不受空間高度、高溫、易爆、有毒等環(huán)境條件的限制，采用國(guó)際上先進(jìn)的智能圖像分析技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)采集并分析現(xiàn)場(chǎng)視頻，迅速識(shí)別火焰并產(chǎn)生報(bào)警，支持現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及錄像取證，極大提高了火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確率和響應(yīng)速度，同時(shí)有效地避免了各種環(huán)境背景因素所產(chǎn)生的干擾。該探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工、安裝方便，可與常規(guī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)兼容。如圖1所示，為雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器系統(tǒng)組成圖。圖像型火災(zāi)探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)火災(zāi)報(bào)警控制器，同時(shí)顯示火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻，供值班人員進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警控制器啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行定點(diǎn)滅火。

圖1 雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器系統(tǒng)組成

優(yōu)點(diǎn)在于單臺(tái)探測(cè)距離遠(yuǎn)、探測(cè)準(zhǔn)確率高且定位準(zhǔn)確率高，單臺(tái)探測(cè)距離為100m，多采用支架安裝在墻體、柱子上，安裝位置及安裝高度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作適當(dāng)調(diào)整。而且多與給排水專業(yè)組合成為自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置，十分適用于展廳等高大空間。

綜上所述，本工程最終采用了紅外對(duì)射型線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器及方便與水炮結(jié)合使用的雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器作為展廳火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)高大空間部分的探測(cè)器。

2.3 工程設(shè)計(jì)

2.3.1 紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)計(jì)

由于2號(hào)展廳高度為23m，1號(hào)、3號(hào)展廳高度為19m，根據(jù)煙氣分層高度，于6m、12m、18m處分別設(shè)置紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器，且該探測(cè)器的發(fā)射器與接收器之間距離應(yīng)<100m。故在展廳長(zhǎng)邊側(cè)間距14m布置，距離墻邊6m，滿足規(guī)范水平距離應(yīng)≤14m，探測(cè)器至側(cè)墻水平距離應(yīng)≤7m且應(yīng)≥0.5m的要求。如圖2所示，為部分3號(hào)展廳上空消防平面圖。

圖2 部分3號(hào)展廳上空消防平面圖

2.3.2 雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)計(jì)

根據(jù)展廳面積尺寸，本次設(shè)計(jì)選用的雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器，采用與消防炮結(jié)合的自動(dòng)跟蹤定位射流滅火方式，防爆圖像火災(zāi)探測(cè)負(fù)責(zé)大空間火災(zāi)的早期探測(cè)，利用復(fù)眼攝像系統(tǒng)采集到360°圖像信息判斷火災(zāi)有無(wú)。待確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，計(jì)算火災(zāi)的圖像坐標(biāo)和空間位置，送至相應(yīng)的防爆消防水炮，并啟動(dòng)監(jiān)控中心的報(bào)警動(dòng)作(包括聲、光、啟動(dòng)錄像等)。在無(wú)人值守的情況下，防爆消防水炮自動(dòng)定位系統(tǒng)啟動(dòng)消防水炮滅火，并利用彩色 CCD 攝像機(jī)采集的圖像信息實(shí)時(shí)判斷跟蹤射流落點(diǎn)，根據(jù)射流落點(diǎn)與火源點(diǎn)之間的坐標(biāo)差異動(dòng)態(tài)調(diào)整水炮的噴射角度，將火災(zāi)準(zhǔn)確撲滅。如圖3所示，為雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器工作流程示意圖。

圖3 雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器工作流程示意圖

此系統(tǒng)由線槽區(qū)域控制器、信號(hào)解碼箱及自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置組成。在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)共設(shè)置23臺(tái)自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置，信號(hào)解碼箱安裝于自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置2m范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域控制器安裝在該滅火裝置下方附近，距地面1.5m壁裝。雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器的24V電源由消防控制室內(nèi)的自動(dòng)跟蹤定位射流滅火主機(jī)提供，每只雙波段圖像火災(zāi)探測(cè)器均需接入獨(dú)立的視頻線纜。如圖4所示，為展覽中心雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器布置位置示意圖。

圖4 展覽中心雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器布置位置示意圖

3 工程總結(jié)

由于本工程展覽館建筑形式為高大空間和大跨度空間，因此在設(shè)置消防探測(cè)器時(shí)，選用了適合高大空間和大跨度場(chǎng)所的專用火災(zāi)探測(cè)器。

紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器與雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器的結(jié)合形式，滿足了對(duì)火災(zāi)早期煙霧探測(cè)的要求，也滿足了兼具可視功能的火焰視頻探測(cè)需求，不會(huì)由于空間過(guò)高導(dǎo)致的煙氣分層影響報(bào)警效率，且非玻璃罩頂不會(huì)因光線影響紅外對(duì)射精度。在保證報(bào)警效率的同時(shí)保證了一定的成本，簡(jiǎn)化了施工難度，實(shí)現(xiàn)了規(guī)范要求的雙重火災(zāi)參數(shù)的探測(cè)。但結(jié)合產(chǎn)品參數(shù)及以往經(jīng)驗(yàn)，仍有一些調(diào)試及安裝的問(wèn)題需要注意。

(1)雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器存在盲區(qū)問(wèn)題，若在安裝調(diào)試中出現(xiàn)問(wèn)題，有可能在探測(cè)器正下方形成盲區(qū)，因此在設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，還應(yīng)充分考慮安裝高度及產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)角度，以免造成安全隱患。

(2)雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器與消防炮結(jié)合成為的自動(dòng)定位追蹤射流滅火裝置有就地控制箱，現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域控制器安裝在自動(dòng)追蹤射流滅火裝置下方附近，距地面1.5m壁裝，確保操作時(shí)能看清其動(dòng)作。由于部分展覽館存在裝修工程，且控制箱位置應(yīng)設(shè)置在可看到自動(dòng)定位追蹤射流滅火裝置情況的位置，所以應(yīng)結(jié)合精裝布置。

4 工程反思

在本工程設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)，關(guān)于是否采用雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器還是采用紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器，引發(fā)了一定的思考。筆者曾認(rèn)為雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器原理上也是用了紅外線探測(cè)火焰，與紅外對(duì)射型線性光束感煙火災(zāi)探測(cè)器別無(wú)二致，后經(jīng)查閱資料得知，雖都用紅外線作為探測(cè)方式，但二者探測(cè)的火災(zāi)參數(shù)是不同的，一個(gè)是火焰光，一個(gè)是煙霧，雙波段圖像型火焰探測(cè)器通過(guò)判斷火焰光及聯(lián)動(dòng)消防炮裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)火情的信號(hào)采集及聯(lián)動(dòng)，紅外對(duì)射型線型光束感煙探測(cè)器則通過(guò)對(duì)煙霧的判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警。故兩種火災(zāi)參數(shù)的探測(cè)器共用，基于不同的探測(cè)目的，可實(shí)現(xiàn)高于12m空間的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的全方位監(jiān)控。

5 結(jié)束語(yǔ)