隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展, 高大空間建筑物比比皆是。但近幾年來高大空間建筑連續(xù)發(fā)生數(shù)起群死群傷的特大火災事故, 消防設計滿足不了高大空間建筑要求。尤其是目前眾多的大型影劇院、會議展覽中心、體育館、倉庫、紡織行業(yè)等, 其建筑結構特殊、防火分區(qū)過大, 設施復雜, 火災隱患頗多。一旦發(fā)生火災不能及早發(fā)現(xiàn)和有效撲救滅火, 這不僅給消防救援帶來巨大的壓力和困難, 同時也將造成巨大的經(jīng)濟損失和社會影響, 甚至還會造成人員傷亡。因此, 完善高大空間建筑物的消防設施, 合理設計這些高大空間的火災自動報警系統(tǒng)及滅火系統(tǒng)是十分必要的, 而且刻不容緩。

1、新型火災探測及滅火技術在高大空間的應用

中國科技大學火災科學國家重點實驗室的研究人員一直致力于大空間火災探測這一領域的跟蹤研究,利用圖像型遙感探測技術較好的解決了大空間場所消防探測及滅火這一世界難題。實現(xiàn)了大空間建筑早期火災的探測和三維空間定位。LA 100 型大空間火災安全監(jiān)控系統(tǒng)由前端探測部分、主機控制部分和聯(lián)動部分三個部分組成。前端探測部分包括雙波段圖象火災探測器、光截面圖像感煙探測器、激光圖像早期火災探測報警器(吸氣式) , 由它們進行火災探測, 并將采集到的現(xiàn)場圖像信號送回系統(tǒng)主機。雙波段圖象火災探測器屬于感火焰型火災探測器件, 具有同時獲取現(xiàn)場的火災信息和圖像信息的功能。光截面圖像感煙探測器屬于感煙型火災探測器件, 它可對被保護空間實施任意曲面式覆蓋, 具有分辨發(fā)射光源和其它干擾光源的功能。

雙波段圖像火災探測技術

•采用CCD 作為探測系統(tǒng)的前端, 可實現(xiàn)防火、防盜和一般監(jiān)控三位一體。

•采用防火并行處理器, 能對前端火災信息進行并行處理。

•監(jiān)控距離遠(015～ 100 m ) , 保護面積大, 適合大空間建筑的防火。

•具有防爆、防潮功能, 可適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)場所。

•報警確認簡單、迅速、直觀。

•能自動實現(xiàn)火災的空間定位, 通過聯(lián)動控制系統(tǒng)實現(xiàn)火災的定點撲救工作。

•能對監(jiān)控現(xiàn)場進行實時錄像, 保留現(xiàn)場第一手資料, 為事后分析、處理提供依據(jù)。

•具有聯(lián)動控制功能, 能迅速聯(lián)動聲光報警、自動滅火、排煙、錄像、報警電話等系統(tǒng), 將火災損失降低到最低限度。

光截面圖像感煙探測技術

• 由多光束組成光截面, 對被保護空間實施任意曲面覆蓋, 大大地提高了快速響應區(qū)域的面積。

•對光截面中相鄰光束的相關分析, 克服了單光束火災報警由于系統(tǒng)偶然因素而引起的誤報。

•能自動檢測和跟蹤由灰塵積累而引起的工作狀態(tài)的漂移, 當這種漂移超出給定范圍時, 自動發(fā)出故障信號, 同時能跟蹤環(huán)境變化,自動調(diào)節(jié)探測器的工作參數(shù), 因此可大大降低由灰塵積累和環(huán)境變化所造成的誤報和漏報。

•面成像自動跟蹤定點監(jiān)測, 可以避免由于安裝移動而造成的誤報問題。面成像的使用, 使得光截面圖像感煙在空間具有分辨發(fā)射光源和干擾光源的能力,提高了系統(tǒng)抗干擾性能, 擴大了系統(tǒng)的應用范圍。

•能夠進行發(fā)射器分層安裝, 實現(xiàn)多個發(fā)射器對一個接收器, 從而覆蓋保護區(qū)域, 提高報警的響應速度, 降低報警時間。

激光圖像早期火災探測技術

這一探測技術是通過在激光圖像場上建立處理算法對火災煙霧進行識別。結合CCD 成像系統(tǒng), 將對火災煙霧感知的信號從簡單的一維強度量, 發(fā)展為“面”對“面”的多維信息, 從而豐富了獲取到并可處理的信息, 通過設計和構建煙霧粒子動態(tài)成像系統(tǒng), 借助圖像處理技術獲取煙霧粒子的幾何特性參數(shù), 提出了火災煙霧與粉塵等較大尺寸顆粒的識別算法。

•采用智能微處理器進行激光圖像處理, 探測準確率高、靈敏度高;

•主動采樣保護區(qū)域的空氣樣本, 提高了火災響應速度;

•采用激光探測圖像處理, 降低了暗室結構的復雜性;

•探測報警器不需過濾裝置, 設備維護和使用方便;

•探測器的報警閾值可進行現(xiàn)場設置, 也可進行遠程設置;

•報警時, 報警信息通過L ED 指示, 也可通過串口(RS485) 輸出;

•通過探測報警器串行口可級聯(lián)(RS- 485) 多達32 臺設備;

•液晶界面顯示, 圖文菜單, 操作簡便, 直觀;

•通過接收器的圖像信號, 對不同散射角范圍內(nèi)的散射信號同時進行接收和處理。

智能遠控消防炮

在常見的大空間滅火設計中, 普遍采用雨淋系統(tǒng)對保護區(qū)域進行保護, 但筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn): 雨淋系統(tǒng)安裝的管道多而復雜, 給施工安裝帶來很大的難度, 雨淋系統(tǒng)的布管影響了整個建筑物的美現(xiàn), 另外雨淋系統(tǒng)工作時保護區(qū)域全面噴水, 從而造成了不必要的損失和浪費。目前, 很多國家對展覽廳、體育館、大型劇院、倉庫等大空間建筑物內(nèi)的探測及滅火系統(tǒng)進行研究討論, 認為采用與火災探測器聯(lián)動的智能遠控消防炮是解決這一問題的較好方案。在國家“九五”關于大空間建筑火災消防新技術科技攻關的成果基礎上, 對遠控消防炮進行了研究, 并與“大空間火災安全監(jiān)測與自動定位技術”相結合, 形成火災探測與定點撲救相結合的主動式火災防治系統(tǒng)。雙波段火災探測器是實時地進行巡檢, 一旦發(fā)現(xiàn)火情, 火災探測器立即給信息處理主機發(fā)出報警信息。經(jīng)過系統(tǒng)確認之后, 消防水炮噴頭帶動火焰定位器進行水平方向和俯仰方向上火焰搜索定位。對火災進一步確認和火焰空間精確定位之后, 自動打開消防水泵和電磁閥, 并對著火點實施噴水滅火直至火焰熄滅、報警信號消除為止。當設定范圍內(nèi)的所有火災報警信號完全被消除之后, 系統(tǒng)自動恢復到初始設定狀態(tài), 火災探測器繼續(xù)進行巡檢。

2、應用前景

大空間火災探測及消防水炮滅火系統(tǒng)解決了高大空間場所、超出房間高度(大于8 米) 的火災探測及滅火難題, 減少了高大空間火災發(fā)生而造成的巨額損失。目前大空間火災探測及消防水炮滅火系統(tǒng)可用于房間高度大于8 米的場所, 如展覽中心、體育館、大型劇院、會議中心、機場、機庫、大型物資倉庫以及環(huán)境惡劣的工業(yè)場所等。