无线火灾自动报警系统的应用与发展

2022-09-21

1 无线火灾自动报警系统简介

无线火灾报警系统, 是利用火灾探测器发出无线火警信号和火警系统故障信号, 并记录地点和时间的火灾自动报警专用设备。火灾自动报警系统在工业和民用建筑、宾馆、图书馆、科研、商业部门和远洋船舶中已成为必需的装置, 并起着极其重要的安全保障作用。无线火灾报警系统主要由火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动装置等组成。它可以自动和手动发出火灾报警信号和火灾报警故障检测信号, 当无线火灾探测设备发现火灾或内部发生故障, 检测装置将产生控制电路的信号, 根据信号自动激活发射器, 在规定的不同时间发出报警信号。报警过程中, 可以按下手动报警, 手动发送报警信号, 并被在各级无线火灾报警设备接收以达到火警、故障检测并发出声光报警的功能。其正确的设计、安装、运行与维护既能保证生命安全, 又能减少损失。

2 无线火灾自动报警系统的优势分析

无线火警系统具有操作简易性、安装灵活性、外形美观性、网络易扩展性、可靠性好以及易于维护等特点更符合人们的审美和使用习惯, 这一点是有线报警系统不可及的。

2.1 施工简单, 性价比高

传统的集散式火灾自动报警系统由火灾报警控制器及火灾探测装置组成, 其信号传输方面采用有线传输。这种形式下的火灾自动报警系统因施工工期长、硬件故障率高、传输线成本高且不防火等问题常常困扰着消防管理人员, 而以无线通信代替有线通信就能够很好地解决这些问题。无线火灾自动报警系统省去了繁琐的工程布线问题, 还避免了钻孔走线对建筑美观的影响, 以及对家居整体装饰的破环, 且安装迅速, 可节省大量的人力和时间。

2.2 灵活性好, 组网方便

传统的安防工程均采用有线方式连接前端设备和后端设备, 但由于受距离、环境、可变性能等方面的限制, 局限性很强。无线系统具有它的优势, 比如安安装简单, 探测器位置选择收到的限制因素少, 灵活性好, 组网方便。尤其在布线困难的场所和一些临时场所 (如图1所示。展厅) , 更能显示其优势。

2.3 外形美观

无线火灾报警系统内部全部组件是通过无线电波发射和接收信号进行通讯活动, 全部组件内均为无线, 再加上集成技术的使用, 以及施工中无须布线, 对建筑没有破坏, 所以不仅无线火灾报警探测器能做到外形美观, 甚至可以做成装饰, 而且整个系统布置完成, 也能做到不影响原有建筑物的美观设计。

2.4 可扩展性强

如要增加探测点设备, 只要在控制面板上操作或通过计算机就能完成, 这也是有线系统所不及的。同时, 无线系统还可以作为对原有的有线系统进行改建扩展方案。目前专业的有线报警系统如果需要增加无线报警功能, 是通过在有线系统上增加无线接收器来实现的。当然, 这也需要有专业厂家设计实现。

2.5 工作稳定可靠, 易于维护

新型的无线探测器采用了最先进的低功耗技术, 平时的耗电量最低才6微安, 配以高能锂电池, 电池寿命可达5~10年。新一代的无线系统能够还在键盘上量化显示出所安装无线设备所处位置的无线信号强弱度, 从而最大限度地保证无线安防系统工程安装的质量, 确保各个无线设备信号的稳定接收。

3 无线火灾报警系统工作原理

无线火灾传感器节点 (SN) , 小尺寸、低功耗、适应性强。ZigBee (短距离低功耗无线通信技术) 技术的应用, 使得设备实现了低功耗, 其发射输出功率为0dbm~3.6dbm, 通信距离为30米~70米, 空旷距离可达200米以上。设备具有能量检测和链路质量指示, 根据这些检测结果, 设备可以自动调整发射功率, 在保证通信链路质量的前题下, 最小地消耗设备能量, 探测器节点在休眠状态时功耗电流仅30uA。在网络数据通信时, Zigbee建立一次连接的时长仅为20ms~30ms, 这样短的连接时间可以大大减少传感器节点上报给FLCH (First Level Cluster Heads, 分布式区域处理中心) 节点数据碰撞的概率。

S N (传感器节点节点) 由Z i g b e e模块 (CC2420和Atmegal-128L两部分所组成) 、硬件检测电路。硬件检测电路检测火灾传感器节点所在的环境, 当火灾发生时, 环境发生变化, 触发Zigbee模块的I/O中断将信息传送给Zigbee模块, 模块从睡眠状态唤醒, 模块利用自身的控制芯片对信息进行处理后, 再以无线的方式传送给FLCH, 实现无线火灾自动报警。

网络安全方面, 无线传感器网络在Zigbee技术上, 采用了密钥长度为128位的加密算法, 对所传输的数据信息进行加密处理, 保证了无线数据安全传输。

4 无线火灾自动报警系统的应用概述

早在十多年前, 已有人把无线传输技术运用于防盗产品, 最近2~3年, 无线火灾报警产品更日渐普遍。由于无线火灾报警系统的经济、省工、省时, 对建筑物破坏最小等许多优势特点, 迅速得到市场认可, 应用广泛。

智能楼宇的建设, 需要使用高度智能化、高可靠性的火灾自动报警系统。智能防火系统作为楼宇自控系统的一部分, 可与保安系统和其它建筑的智能防火系统联网通信, 向上级管理系统报警和传递信息, 为城市消防调度指挥系统、城市防火管理系统与城市综合信息管理网络的联网运行提供火灾及楼宇消防系统状况的有效信息并与城市其他管理中心信息共享。

大型建筑和人群高度集中的公共场所, 也是现阶段无线火灾报警系统的主要应用场所。

大型船舶, 也是无线火灾报警系统的用武之地。由于船舶内部结构复杂, 使用无线火警系统, 使得安装和维护变得非常简易。

民用建筑、厂房、酒店、古建筑遗产等都是无线火警系统的用武之地。

5 无线火灾报警系统的研究与发展展望

我国火灾报警系统的设计和应用落后与发达国家, 因此, 火警系统的发展, 有必要结合我国国情, 借鉴国外先进技术, 运用新技术、新材料, 改进系统性能, 使无线火灾自动报警系统向高可靠、低误报、智能化和网络化方向发展。结合国外相关技术技术发展, 无线火灾报警系统有以下发展趋势。

5.1 统一通讯协议标准

统一、开放的通讯协议标准是火灾自动报警系统发展的必然方向。目前国内各火灾自动报警系统研发商、制造商对产品的开发行为互相封锁, 没有实现标准化的通讯协议, 甚至互不兼容, 阻碍了新技术的应用和发展。火灾自动报警系统作为工业控制计算机网络系统的衍生, 其数据传输必须严格遵循统一、标准的通讯协议, 才能保证信息数据传输的可读性、可执行性及准确性。而且, 也只有实现了统一标准的通讯喜协议标准, 才能将各种火灾自动报警产品纳入标准化的广域网络管理, 消管部门才能在网上对任一火灾自动报警运行状况进行必要的监督检查和统一指挥。这个工作需要国家有关部门组织国内大型生产企业, 有步骤地规范和统一火灾自动报警系统的通讯协议标准, 进而形成国家强制标准, 作为公共资源颁布实施。

5.2 火灾探测智能化

采用智能化探测算法技术设计, 探测和处理火灾信号, 让火警系统能够模仿人的思维对火灾的判断过程, 降低误报和漏报, 提高火警系统的可靠性。这一思路可通过主动采集采集环境数据 (温度、湿度、灰尘、光波等) , 采用模糊逻辑和人工神经网络技术等新技术进行对比计算, 判断火灾的发生。

5.3 探测设计多样化

我国目前应用的火灾探测器基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的综合。目前感烟探测技术得到了普遍应用。但是, 光纤线性感温探测技术、火焰探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。近年来红外光束感烟探测、缆式线型定温火灾探测器、可燃气体探测器等在消防工程中的应用日渐增多, 并已有相应的产品标准和设计规范。

5.4 预警能力设计

利用纳米粒子化学活性强, 化学反应选择性好的特性, 用纳米材料研制气体探测器或离子感烟探测器, 用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警, 具有反应快、准确性高的特点, 目前已经列为我国消防科研工作的重点研究开发课题。这方面的技术突破, 可开发出洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统, 实现超早期的火灾探测报警。

5.5 区域火警系统网络化

区域火警系统网络化的目的, 是要达到管理信息和控制信息一体化, 以适应区域火警系统分散监控、集中管理的需求。火警网络系统, 采用在各建筑物消防值班室设网络区域控制器, 火警控制器除具有接收本建筑物火灾报警信号, 手动或自动输出控制信号, 启动各消防设施的联动装置, 还要具有性能超群的联网功能, 即使与集中控制器失去了联系也能独立完成全部火警动作, 各建筑物的火警控制器均采用先进的多路微处理技术, 根据各建筑物自身的特点, 组成自己的报警、控制子系统。

5.6 火警控制服务共享

火警系统的网络化为资源共享提供了发展的空间。火灾报警系统实现网络化, 系统中心控制器等设备就会变得很小, 甚至对较小的报警设备安装单位就不需要独立设置, 而是依靠网络中的控制主机进行判断、控制、报警, 从而实现火警控制服务共享, 使火警系统的安装、使用、管理变得简洁、省钱、方便。

6 结语

无线火灾报警系统, 集多种优势特色与一身, 从诞生那天起, 就孕育着无尽的生命力, 因而能在短短的十年间在技术上得到极大的发展, 在应用上迅速得到了客户的认可。展望无线火警系统的未来, 有着广宽的发展前途, 需要科研工作者共同努力加强开发, 使其功能更加完善。火警系统协议的统一, 系统设计的多样化、智能化、预警设计和网络化, 以及实现资源的网络共享, 都是火警系统的研究和发展的方向。

摘要：无线火灾报警系统与传统的有线系统相比, 其独特的优势并培育了巨大的市场潜力。本文对无线火灾自动报警系统的特点和应用进行研究, 并展望开发发展的方向。

关键词：无线,火灾自动报警系统,特点,应用,发展