隨著社會經(jīng)濟(jì)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(zāi)事故, 消防設(shè)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(jié)構(gòu)特殊、防火分區(qū)過大, 設(shè)施復(fù)雜, 火災(zāi)隱患頗多。一旦發(fā)生火災(zāi)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(jì)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(shè)施, 合理設(shè)計這些高大空間的火災(zāi)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(zāi)探測及滅火技術(shù)在高大空間的應(yīng)用

中國科技大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室的研究人員一直致力于大空間火災(zāi)探測這一領(lǐng)域的跟蹤研究,利用圖像型遙感探測技術(shù)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(zāi)的探測和三維空間定位。LA 100 型大空間火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)由前端探測部分、主機(jī)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(zāi)探測器、光截面圖像感煙探測器、激光圖像早期火災(zāi)探測報警器(吸氣式) , 由它們進(jìn)行火災(zāi)探測, 并將采集到的現(xiàn)場圖像信號送回系統(tǒng)主機(jī)。雙波段圖象火災(zāi)探測器屬于感火焰型火災(zāi)探測器件, 具有同時獲取現(xiàn)場的火災(zāi)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(zāi)探測器件, 它可對被保護(hù)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(zāi)探測技術(shù)

•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(zāi)信息進(jìn)行并行處理。

•監(jiān)控距離遠(yuǎn)(015～ 100 m ) , 保護(hù)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(rèn)簡單、迅速、直觀。

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

•能對監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)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(zāi)損失降低到最低限度。

光截面圖像感煙探測技術(shù)

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

•對光截面中相鄰光束的相關(guān)分析, 克服了單光束火災(zāi)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(dāng)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(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

•能夠進(jìn)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(hù)區(qū)域, 提高報警的響應(yīng)速度, 降低報警時間。

激光圖像早期火災(zāi)探測技術(shù)

這一探測技術(shù)是通過在激光圖像場上建立處理算法對火災(zāi)煙霧進(jìn)行識別。結(jié)合CCD 成像系統(tǒng), 將對火災(zāi)煙霧感知的信號從簡單的一維強(qiáng)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(shè)計和構(gòu)建煙霧粒子動態(tài)成像系統(tǒng), 借助圖像處理技術(shù)獲取煙霧粒子的幾何特性參數(shù), 提出了火災(zāi)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(jìn)行激光圖像處理, 探測準(zhǔn)確率高、靈敏度高;

•主動采樣保護(hù)區(qū)域的空氣樣本, 提高了火災(zāi)響應(yīng)速度;

•采用激光探測圖像處理, 降低了暗室結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性;

•探測報警器不需過濾裝置, 設(shè)備維護(hù)和使用方便;

•探測器的報警閾值可進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)置, 也可進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)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(dá)32 臺設(shè)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(jìn)行接收和處理。

智能遠(yuǎn)控消防炮

在常見的大空間滅火設(shè)計中, 普遍采用雨淋系統(tǒng)對保護(hù)區(qū)域進(jìn)行保護(hù), 但筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn): 雨淋系統(tǒng)安裝的管道多而復(fù)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(hù)區(qū)域全面噴水, 從而造成了不必要的損失和浪費(fèi)。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(jìn)行研究討論, 認(rèn)為采用與火災(zāi)探測器聯(lián)動的智能遠(yuǎn)控消防炮是解決這一問題的較好方案。在國家“九五”關(guān)于大空間建筑火災(zāi)消防新技術(shù)科技攻關(guān)的成果基礎(chǔ)上, 對遠(yuǎn)控消防炮進(jìn)行了研究, 并與“大空間火災(zāi)安全監(jiān)測與自動定位技術(shù)”相結(jié)合, 形成火災(zāi)探測與定點撲救相結(jié)合的主動式火災(zāi)防治系統(tǒng)。雙波段火災(zāi)探測器是實時地進(jìn)行巡檢, 一旦發(fā)現(xiàn)火情, 火災(zāi)探測器立即給信息處理主機(jī)發(fā)出報警信息。經(jīng)過系統(tǒng)確認(rèn)之后, 消防水炮噴頭帶動火焰定位器進(jìn)行水平方向和俯仰方向上火焰搜索定位。對火災(zāi)進(jìn)一步確認(rèn)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(dāng)設(shè)定范圍內(nèi)的所有火災(zāi)報警信號完全被消除之后, 系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始設(shè)定狀態(tài), 火災(zāi)探測器繼續(xù)進(jìn)行巡檢。

2、應(yīng)用前景

大空間火災(zāi)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(zāi)探測及滅火難題, 減少了高大空間火災(zāi)發(fā)生而造成的巨額損失。目前大空間火災(zāi)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(jī)場、機(jī)庫、大型物資倉庫以及環(huán)境惡劣的工業(yè)場所等。