自考消防工程毕业论文：火灾报警控制系统设计

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火灾报警控制系统设计

高层建筑以及智能化建筑中的火灾自动报警系统是高层建筑或智能化建

筑整个消防系统的一部分，具体的说，是消防系统的电气控制部分和系统集

成中心。

火灾自动报警系统，由触发器件、人灭报答装置，火灾警报装置，以及

具有其他辅助功能的装置组成，它是人们为了及早发现和通报火灾，并及时

采取有效措施控制和扑灭火灾。而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消

防设施、是人们同灾作斗争的有力工具。

5.1火灾报警控制系统的基本原理

火灾初期，控制系统将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过

感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同

时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和

自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、

防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等相关设备联动，自动或手动发出指令，启动

相应的防火灭火装置。

火灾时，火灾报警控制器发出报警信息，消防联动控制根据火灾信息联

动逻辑关系，输出联动信号，启动有关消防设备实施防火灭火。消防联动必

须在“自动”和“手动”状态下均能实现。在自动情况下，智能建筑中的火灾自

动报警系统按照预先编制的联动逻辑关系，在火灾报警确认后，输出自动控

制指令，启动相关设备动作，同时向BA系统及时传输、显示火灾报警信息，

且能接收必要的其它信息，这样也能更好地监控火灾现场情况、消防联动设

备的运行状态、消防疏散通道情况等等。

同时智能建筑中的消防疏散门也可采用锁集中控制方式，即平时楼层疏

散门锁闭，在火灾时由消防控制中心发出指令将门打开。此外，美国纽约世

贸中心对消防通道的控制方式也是可以借鉴的，纽约世贸中心消防通道管理

分为两种形式，一是带报警信号输出及警号的门装推动杆。当有人从门内侧

推动杆时，报警信号将传送到中心值班室，同时警号鸣音提示引起注意。二

是消防通道的门上安装读卡器，有关人员、可持卡打开消防门进行巡视、检

修等工作。当火灾发生时，由中心值班室向各控制点发出了开门信号，使消

防门开启。

火灾自动报警系统的形式有多种多样，特别是近年来，各科研、设计单

位与制造厂家合作推出了一些新颖的火灾自动报警设备及系统，如智能型、

全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达

到对整个保护对象进行监视。现代火灾自动报警系统有以下几种有代表性的

形式：可寻址开关量报警系统、模拟量探测报警系统和多功能火灾智能报警

系统等。

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5.2火灾探测器

火灾探测器是指用来响应其附近区域由火灾产生的物理和化学现象的探

测器件，是火灾自动报警和自动灭火最基本最关键的部件之一，它是整个自

动监视系统的触发器件，犹如系统的感觉器官，能不断的监视和探测被保护

区域火灾的早期信号，是整个火灾报警控制系统警惕火情的关键。

5.2.1探测器的类型

火灾探测器根据其传感器的结构形式，有下列两种常见的形式：

（1）点型火灾探测器：这种探测器是指响应一个小型传感器附近的火灾

产生的物理和化学现象的火灾探测器件。在建筑对象中使用的火灾探测器，

绝大多数是点型火灾探测器。

（2）线型火灾探测器：这种探测器是指响应某一连续线路附近的火灾

产生的物理和化学现象的火灾探测器件。

根据对不同火灾参量的响应以及不同响应方法可分为感烟式、感温式、

感光式、复合式和可燃气体探测器。不同类型的探测器适用于不同的场合和

不同的环境条件。

5.2.2火灾探测器的选择

火灾探测器的选用和设置，是构成火灾自动报警系统的重要环节，直接

影响着火灾探测性能的发挥和火灾自动报警系统的整体特性。火灾探测器的

一般选用原则是：充分考虑或在形成规律与火灾探测器选用的关系，根据火

灾探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特点、房间高度、环境条件

和可能引起误报的各种因素等，综合确定火灾探测器的类型与性能要求。

本设计中鉴于对建筑物的类型及建筑物内重要设施的用途，建筑危险等

级等条件的分析，决定主要采用感烟探测器，辅助设置感温探测器。

烟雾是火灾的早期现象，利用感烟式火灾探测器可以最早感受火灾信号

即火灾参数，所以，感烟式火灾探测器是目前世界上使用最为广泛的一种火

灾探测器。据了解，感烟式火灾探测器可以探测出70%以上的火灾。目前，

常用的感烟式火灾探测器是离子感烟式火灾探测器和光电感烟式火灾探测

器。

离子感烟式火灾探测器是采用空气离化火灾探测方法构成和工作的，它

是利用放射性同位素释放的α射线将局部空间的空气电离产生正、负离子，

在外加电场的作用下正负离子的定向漂移形成离子电流，当火灾产生的烟雾

及燃烧物及烟雾气溶胶进入电离空间时，比表面积较大的烟雾粒子将吸附其

中的带电离子，使漂移速度降低且复合几率增加从而产生离子电流减小，经

电子线路加以检测，最终获得与烟浓度有直接关系的电测信号，用于火灾确

认和报警。

（1）火灾探测器的安装部位[7]

a.敞开或封闭或楼梯间应单独划分探测区域，并每隔2～3层设置一个

火灾探测器。

b.前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间

合用的前室）和走道应分别单独划分探测区域，特别是前室与电梯竖井、疏

散楼梯间及走道相通，发生火灾时的烟气更容易聚集或流过，是人员疏散和

消防扑救的必经之地，故应装设火灾探测器。对于一般电梯前室虽然不是人

员疏散必经之地，但该前室与电梯竖井相通，发生火灾时的烟气也容易聚集

或流过，宜单独划分探测区域及装设火灾探测器。

c.电缆竖井故易形成拔烟的通道；发生火灾时火势不易沿电缆延燃，为

此，《高层民用建筑设计防火规范》及《民用建筑电气设计规范》分别在建筑

上和在电线或电缆的选型上提出详细的具体规定。但考虑具体实施的难度及

现状，电缆竖井装设火灾探测器是十分必要，并配合竖井的防火分隔要求，

每隔2～3层或每层安装一个。

d.电梯机房应装设火灾探测器，其一电梯是重要的垂直交通工具；其二

电梯机房有发生火灾的危险性；其三电梯竖井存在必要的开孔，如层门开孔、

通风孔、与电梯机房或滑轮间之间的永久性开孔等；其四在发生火灾时，电

梯竖井往往成为火势蔓延的通道，容易威胁电梯机房的设施。为此，电梯机

房设置火灾探测器是必要的，电梯竖井之顶部也宜设置火灾探测器。

（2）火灾探测器的保护面积

火灾探测器的保护面积是指一只探测器能有效探测的地面面积，火灾探

测器的保护面积与诸多因素有关，但起码要考虑以下两点：建筑物的结构特

点及所使用的探测器的特性。

本设计中，建筑物属于一类高层建筑，层高在3.3~3.6m之间，无顶棚坡

度，满足感烟探测器对使用场所的要求。点型感烟式探测器的保护面积一般

为60~80m 2，可按60m 2设置较合适。该建筑在一般无禁烟场所使用Ⅱ级离子

感烟探测器，在档案库等禁烟场所使用Ⅰ级感烟探测器。

（2）点型火灾探测器的设置位置及数量

本建筑防火等级为一类，根据高规，应在走廊、前室、办公室、会议室、

值班室等位置设置火灾探测器。

探测区域内的每个房间至少应设置一只火灾探测器，一个探测区域内所

需设置的探测器数量按下式计算：

/N S K A（5.1）

式中，N——一个探测区域内所需设置的探测器数量，取整数；

S——一个探测区域的面积；

K——修正系数，1级保护对象取0.7~0.8；

A——一只探测器的保护面积，本设计取60 m 2。

可知，在地下一层，设置数量如下，按照一只探测器的保护面积均匀布

置，并满足布置及安装要求

592/0.8 60 13 N只

首层及标准层，设置数量如下，按照一只探测器的保护面积均匀布置，

并满足布置及安装要求：

592/0.8 60 13 N只

顶层按照一只探测器的保护面积均匀布置，并满足布置及安装要求设置

数量如下：

273/0.8 60 6 N只

然而根据计算得来的探测器数目少于每层的房间数，根据每个房间至少

安装一个火灾探测器的原则，首层和标准层均需安装24个感烟式火灾探测

器，顶层需选装10个感烟式火灾探测器。具体布置见电气设计系统图。

5.3火灾报警控制器

火灾自动报警控制器是火灾自动报警系统的中枢，它接受信号并做出分

析判断，一旦发生火灾，它立即发出火警信号并启动相应的消防设备。计算

机技术的发展使传统的开关量多线制火灾自动报警系统被模拟量总线制火灾

自动报警系统所代替，目前智能火灾自动报警系统也得到了广泛应用，模拟

量总线制火灾自动报警系统和智能火灾报警系统都是在计算机技术基础上发

展起来的，都可以被智能建筑所选用。

5.3.1火灾报警控制器的分类

火灾报警控制器按其用途可分为：

区域火灾报警控制器，其控制器直接连接火灾探测器，处理各种来自探

测点的报警信息，是各类自动报警系统的主要设备之一。

集中火灾报警控制器，一般不与火灾探测器直接相连，而与区域火灾报

警控制器相连，处理区域火灾报警控制器送来的报警信号，主要用于容量较

大的火灾自动报警系统中。

通用火灾报警控制器，通过硬件或软件的配置，既可作区域机使用，直

接连接火灾探测器；又可做集中机使用，连接区域火灾报警控制器。

5.3.2火灾报警控制器类型的选用

具体设置方法应根据现场探测器的数目和需要联动的设备数，结合生产

厂产品的性能，确定最佳的系统配置。一般火灾报警控制器标示的容量都是

单台控制器的最大容量，为了保证火灾自动报警系统既能高效率又能高可靠

性的工作，实际设计各回路探测点时要考虑一定的信息余量。这一点《火灾

自动报警系统设计规范》也有明确规定，余量可根据工程规模大小和重要程

度而定，一般可按照火灾报警控制器额定容量或总线回路地址编码总数额定

值的80%～85%来选择。

设计中选用集成智能化火灾自动报警系统，系统中的控制器属于通用控

制器，这种系统连接火灾探测器的数量较多，控制功能较齐全，把联动控制

组合在一起，操作使用方便，适用于中、大型系统。

5.4联动控制器

消防联动控制设备是火灾自动报警系统的执行部件，消防控制室接到火

警信息后应能够自动或手动启动相应的消防联动设备，并对各设备运行状态

进行监控。

5.4.1联动控制的基本功能[7]

消防联动控制应包括控制消防水泵的启、停，且应显示启泵按钮的位置

和消防水泵的工作与故障状态。消火栓设有消火栓按钮时，其电气装置的工

作部位也应显示消防水泵的工作状态（即设置消防水泵的工作指示灯）。消防

联动控制应包括控制喷水和水喷雾灭火系统的启、停，且应显示消防水泵的

工作与故障状态和水流指示器、报警阀、安全信号阀的工作状态。此外，对

水池、水箱的水位也应进行显示监测；为防止检修信号阀被关闭，作者认为

应采用带电气信号的控制信号阀以显示其开启状态。

消防联动控制的其它控制及显示功能，应执行现行国家有关标准及规范

的具体规定。

（1）火灾报警装置与应急广播，火灾发生时警示或通知人员安全疏散；

（2）消防专用电话，火灾报警、查询情况，应急指挥，能与119直通；

（3）非消防电源控制，备用电源控制，火灾应急照明和安全疏散指示标

指控制；

（4）室内消火拴系统、自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统控制；

（5）消防电梯运行控制，燃气泄漏报警监控；

（6）管网气体灭火系统，泡沫灭火系统和干粉灭火系统控制；

（7）防火门、防火卷帘、防火阀的控制，火灾时实施防火分隔，防止火

灾蔓延。

（8）防、排烟设施、空调通风设备、排烟防火阀，防止烟气蔓延提供安

全救生保障。

（9）消防疏散通道控制，确保疏散通道畅通。

5.4.2其他系统设备元器件

（1）输入模块

输入模块是二总线制火灾报警系统中开关量探测器或触电型装置与输入

总线连接的专用器件。其主要作用是给探测器确定地址。与火灾报警器之间

完成地址编码及状态信息的通信。根据不同的用途分为：配接消火栓按钮、

手动报警按钮等触点型装置的输入模块和水流指示器的输入模块等。

（2）输出模块

输出模块是总线制可编程联动控制器的执行器件，与输出总线相连。提

供两队无源动和动断转换接触点和一对无源动触点，来控制外控消防设备的

工作状态。

5.5现场消防设施的设计

5.5.1联动控制点的设计

针对各楼层的前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与

防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，应

作为设置手动火灾报警按钮的首选部位。此外，对一般电梯前室也应设置手

动火灾报警按钮。

在公共活动场所（包括大厅、过厅、餐厅、多功能厅等）及主要通道等

处，人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共活动场所的主要

出入口设置手动火灾报警按钮；在主要通道内设置的手动火灾报警按钮保证

从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不应

大于30m。手动报警按钮应设置再明显和便于操作的部位。安装在墙上距地

面高度1.5m处，且有明显的标志。

（2）水流指示器的设计

在水灭火系统中，如自动喷水灭火系统，要采用水流指示器，配接输入

模块后，构成一个报警点。其编码地址有输入模块设定，当火灾报警控制器

接收到该报警点信号时，通过联动控制器，可以自动启动喷淋泵。一般每个

防火分区（或楼层）至少设置一个水流指示器。本设计中，每层为一防火分

区，设置一个水流指示器。

（3）消火栓按钮的设计

每一个消火栓箱内应设置消火栓按钮，消火栓按钮不能安置在消火栓外，

以免与手动报警按钮混淆。消火栓按钮配接输入模块后，构成一个报警点，

其编码地址由输入模块设置。故消火栓按钮平面设置位置与消火栓位置相同。

(4)消防广播的设计

走道、大厅、餐厅等公共场所人员都很集中，并且是主要疏散通道。故

应在这些公共场所按从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距

离不大于25m及走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m[7]

处设置火灾应急广播扬声器；其次在公共卫生间的场所也应设置火灾应急广

播扬声器。扬声器的额定功率不小于3W。

前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合

用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且有防火门分隔

及人声噪杂，故应设置火灾应急广播扬声器。一般电梯前室也应设置火灾应

急广播扬声器。疏散楼梯间也是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，

且人声噪杂，故应设置火灾应急广播扬声器，以利于火灾应急播放疏散指令。

（5）消防电话的设计

装设消防专用电话分机，应位于与消防联动控制有关且经常有人值班的

机房（包括消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和空调机房、

排烟机房、消防电梯机房及其他）、灭火控制系统操作装置处或控制室、消防

值班室、保卫办公用房等部位。消防电梯和普通电梯之轿厢内都应设专用电

话，要求电梯机房与电梯轿厢、电梯机房与消防控制室、电梯轿厢与消防控

制室等三者组成可靠的对讲通信电话系统。通常在消防控制室设置电梯监控

显示盘（包括位置指示器、方向指示灯、对讲通信电话、故障指示灯等），以

便对电梯的运行状态进行监视及紧急情况下控制的必要。

设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等位置也应装设消防专用电话塞孔。

（6）消防控制室的设计

消防控制室可单独设置，但智能建筑为了实现整个建筑弱电系统的信息

共享和集中统一管理，整个集成系统按实际工作要求设置多个用户操作管理

中心，如保安监控中心，主要设备有数据采集服务器、系统服务器、闭路监

视器、火灾自动报警及消防联动控制器、设备运行自动化管理系统主机等，

智能建筑消防控制室往往与BA、SA系统合用控制室。采取合用控制室设计，

有利于集中统一地进行监控和管理，即可节省大量人力，又可提高管理水平。

在智能建筑中消防控制室的设计除了应当满足《火灾自动报警系统设计规范》

的有关要求外，如采用合用控制室，消防设备在室内应占有独立的区域，且

相互间不会产生干扰。并且还应当具有以下功能：

a.可以访问系统中每个监控点；

b.可以完成报警和报警处理；

c.可以监视网上所有设备运行状态；

d.安设定的程序完成联动控制功能；

e.报警事件分析及处理纪录；

f.火警建筑物图形显示操作，或火灾现场的图像监控；

g.保安巡更功能；

h.可建立完整的设备运行档案，制定检修计划。

本设计将消防控制室设置在一楼楼梯间隔壁，与建筑总控制室合用一间。

（7）消防系统供电的设计及要求

火灾自动报警系统应设有主电源和直流备用电源，火灾自动报警系统的

主电源应采用消防电源，直流备用电源宜采用火灾报警控制器的专用蓄电池

或集中设置的蓄电池。当直流备用电源采用消防系统集中设置的蓄电池时，

火灾报警控制器应采用单独的供电回路，并应保证在消防系统处于最大负载

状态下不影响报警控制器的正常工作。火灾自动报警系统中的CRT显示器、

消防通信设备等的电源，宜由UPS装置供电，系统中配置的火灾显示盘、远

程控制器、控制模块等提供DC24V电源也由主机电源提供。火灾自动报警

系统主电源的保护开关不应采用漏电保护开关。

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