VESDA产品技术说明Word格式.doc

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随着社会文明程度提高，人类所面临的风险也不断增大，灾害的影响程度之深更是前所未有。

在大型的核电站、水电站，海上钻井平台，地铁等地下空间，列车、轮船等人员聚集的交通工具，存放贵重物品的仓库，不可中断工作的电信机房、控制室，以及制造芯片的洁净厂房等等，小小的火灾就会带来不可估量的损失。

为了有效地控制火灾的发生，降低灾害的损失，人们在火灾报警方面提出了更高的要求——早期报警。

火灾探测系统的极早期、网络化已经成为社会的需求。

在科学技术方面，先进的激光技术、计算机技术及人工智能技术运用到消防领域，引起了火灾自动报警技术的变革，满足了人们对消防报警方面的需求。

威士达（VESDA）便是这一技术的结晶，是当今世界上最先进的消防报警产品，它灵敏度高，没有误报警，运行稳定、可靠，操作简单、方便，应用灵活，扩展方便，维护量小，易于监控、集中管理。

正是有了威士达（VESDA）产品，用户才彻底摆脱了火灾的威胁，变被动为主动，防患于未然。

2.1概述

威士达（VESDA）极早期火灾报警系统是澳大利亚VISION公司在二十世纪七十年代研制出来的，并迅速占领了全球市场。

1998年，VISION公司推出了全新产品——VESDA激光加强型（LaserPLUS）早期烟雾探测系统，使其在空气采样式烟雾探测产品上又向前迈出了大大的一步。

LaserPLUS以其先进的技术和优秀的品质获得了声誉，坚定了VISION公司在世界上的领先地位。

威士达（VESDA）通过灵活的管网系统主动抽取空气样本，克服了保护区空气流动的影响；

使用激光探测烟雾颗粒，具有超高灵敏度，能够探测出火灾发生初期的不可见烟，早期预警；

威士达（VESDA）采用独创的灰尘过滤、识别技术及人工神经网络智能技术判别火灾，杜绝了误报警。

威士达（VESDA）集创新的技术与智能的软件于一身，以其独特的原理、卓越的性能，成为当今世界最理想的极早期火灾探测系统。

2.2主机组成及工作流程

图1主机的结构图

威士达（VESDA）主机内有抽气泵、气流传感器、激光探测腔、数据处理板等。

系统在高效抽气泵的作用下，通过伸向保护区的管道网络连续不断地抽取空气样本，气样首先经过过滤器，将灰尘滤掉，然后进入激光探测腔，在探测腔内特定的位置上安装有激光源及接收器，激光源发出的光束照射到空气样本上，如果有烟粒子存在，光束将产生散射，光接收器接受散射的光信号。

根据测得散射光的强弱变化，测量出空气样本中的烟粒子量。

测量的信号经软件处理后，与预先设定的报警阈值比较，如达到某一报警阈值，则在显示器上给出相应的报警信号。

图2　威士达（VESDA）通过管网采集气样

图3　威士达（VESDA）设备内部流程

2.3探测原理

威士达（VESDA）激光探测腔安装有固态激光源，发射极窄的激光束照射空气样品，在烟雾颗粒作用下，激光束发生散射，并由光接收器接收，采用浓度计方式测量烟雾浓度。

采用独特的双散射光接收器及三维（3D）观测法，可探测直径0.01μm—20μm的烟雾粒子，并有效地将烟雾颗粒与水雾、灰尘区分开来。

威士达（VESDA）对天然物质及化合物质燃烧所产生的烟雾均有很好的探测能力。

所谓光的散射就是光波与分子或微粒发生相互作用，使全部或一部分入射能量偏离原来的传播方向以一定的规律在各方向上重新分布的现象。

其实质是分子或微粒的电荷在入射电磁波的作用下产生振荡，振荡电荷构成电偶极子或多极子，并以此为中心向四周辐射与入射波频率相同的子波，即散射波。

从而使入射波能量通过散射波而在各方向上重新分布。

散射波强度的分布与入射波的波长、强度、微粒的大小以及大气或海水的折射率有关。

由于入射波在传播中有部分能量转变为散射波的能量，所以光波在传播中因散射而衰减。

分子散射又称为瑞利（L.Rayleigh）散射，是指半径r远小于波长的球形粒子对自然光的散射，其前向散射（θ=0）和后向散射（θ=180°

）最强，而且二者相等。

垂直于入射方向上的散射强度最小。

从很小的粒子开始，当其直径相对于波长而言逐渐变大时，就逐渐发生从Rayleight散射向米（G.Mie）散射的过渡。

米散射又称粒子散射，是指粒子半径比较大时（直径大于波长的0.03倍的粒子，如烟雾粒子，气溶胶粒子）的散射。

其特点是散射光强度前后不对称，前向散射大于后向散射。

当粒子得尺度加大时，前向散射于后向散射随之增加，结果使前向散射的波瓣增大。

当粒子的尺度比波长大时，散射过程和波长的依赖关系不再不明显。

图4　威士达（VESDA）激光探测室结构示意图

激光源

光接收器

黑体

图5　威士达（VESDA）激光探测腔内部示意图

大分子团

灰尘

烟颗粒

图6　不同粒子的散射光极化图

图7　根据Mie理论，某种香烟粒子在不同角度上的平均散射光强分布

2.4超高灵敏度

威士达（VESDA）探测主机具有超高灵敏度，为0.005%Obs/m，是普通烟感探头的2000倍，而且范围宽，0.005%－20%Obs/m，且连续可调。

威士达（VESDA）对烟雾的分析能力强，为0.00075%obs/m。

系统有四级报警阈值（一级警告，二级行动，三级预警，四级火警），可人工或自动设置。

系统可根据上下班、周末、节假日等情况，自动调节报警阈值。

2.5早期报警

一般情况下，火情的发展可分为四个阶段：

不可见烟阶段、阴燃可见烟阶段、明火阶段、剧烈高温阶段，并且火灾酝酿的不可见烟阶段时间较长，通常可达数小时。

传统的火灾报警系统通常是在可见烟阶段才能探测到火情，发出警报，此时火情所造成的经济财产损失已不可避免。

而在此之前，不可见烟阶段给我们提供了相对充裕的时间，威士达（VESDA）可以提前发现火情，从而避免火灾的发生和蔓延。

通常，威士达（VESDA）在火灾的初始阶段（即不可见烟阶段）就可提供多达三级的预警，提醒人们检查检查火灾隐患。

一般情况下，威士达（VESDA）较传统的点式探测器提前报警几个小时。

图8火灾发展的阶段

2.6保护面积

威士达（VESDA）主机四根采样管总长不超过200m，单机最大保护面积2000m2。

小型机Micra一根采样管，长度不超过50m，单机最大保护面积500m2。

微型机VLT－103基站探测器，最大保护面积为50m2。

2.7灰尘过虑与灰尘识别技术

系统采集来的气体样本首先经过过滤器，将粒径大于20μm的灰尘滤掉，消除其干扰。

在激光探测腔内部的特定位置上，安装有两个传感器，相当于人的两只眼睛。

传感器接收由粒子散射来的激光，三维成像，交火灾烟雾与水分子团、灰尘等粒子区分开来。

2.8自动调整报警阈值

威士达（VESDA）系统能够自动分辨白天与夜间、工作日与节假日，根据不同的环境来修正报警阈值，防止误报警，如：

白天与工作日的报警点要比夜间与节假日的高，环境恶劣的环境要比洁净环境的报警点高。

2.9神经网络智能软件

根据米（G.Mie）散射理论、蒙特­

卡罗（MonteCalo）模型及实验测得的不同烟雾粒子散射曲线，运用人工神经网络技术，对散射光的强度、角度、偏振等各参数综合分析，智能识别烟雾粒子。

威士达（VESDA）运用能识别火灾烟雾粒子的神经网络技术，使吸气式高灵敏度感烟探测器有了质的飞跃。

2.10参照探测器

为防止因保护区外的烟雾进入保护区，引起保护区内的威士达（VESDA）探测器报警，可在威士达（VESDA）网络上设一台或多台参照探测器，用于监测保护区外的污染情况，其他保护区的探测器根据其受外界环境的影响程度，确定出一个系数，并通过运算消除此影响。

2.11自学习功能

威士达（VESDA）在完成基本设置后，可设定15分钟至15天的自学时间。

在此期间，VESDA不断检测保护区内的空气状况，统计保护区域内空气中烟雾浓度的平均数值。

在自学结束后，VESDA即根据检测结果，自动调整已设定的报警阈值，使之更加符合保护区的实际情况。

在自学期间，VESDA仍按照原设定报警阈值报警。

一旦发生报警，自学习需重新开始。

2.12没有误报警

威士达（VESDA）探测系统实现了超高灵敏度的同时，完全解决了误报警问题，捍卫了其在技术和性能上的领先地位。

其主要措施总结如下：

=二级过滤器，消防灰尘的影响；

=灰尘过滤与灰尘识别相结合；

=自动调整报警阈值，使之符合实际情况；

=设置参照探测器，消除保护区外大气环境的影响；

=设置报警延时，消除偶发烟雾的影响；

=合理设计采样管网。

2.13气泵转速连续可调

威士达（VESDA）的抽气泵转速从3200转/分到4000转/分连续可调，以适应管网及环境的要求。

转速的调整可通过编程器或编程软件来实现。

另外，威士达（VESDA）还有一项功能：

自动报气流故障。

例如，空气采样探测器经过长期的运行，采样孔的孔径因堵塞而变小，管网阻力增加，从而使抽气量变小。

威士达（VESDA）会自动报出气流故障，提醒清洗管网系统。

2.14模块化设计，积木式组合

威士达（VESDA）系统采用模块化结构，单台设备由探测器主机、显示模块、编程模块组成。

其中显示模块和编程模块可选的，可用白板代替。

显示器可放在值班室供集中监控，用一部编程器即可实现对VESDA网络上的所有探测器主机编程。

一台探测器可由多个显示模块在不同的地点显示，同一个网络显示模块也可显示多台探测器主机的状态。

威士达（VESDA）系统的模块化设计既节约了费用，又便于集中管理。

2.15二级过滤与免维护

威士达（VESDA）系统采集来的空气样本的90%直接排掉，只有10%进入激光探测器，防止污染激光腔。

待测样本首先经过一级过滤器，将大于20mm的灰尘滤掉，此气样的10%进入激光探测腔进行检测，其余气样进入第二级过滤器，进行精细过滤，形成洁净空气，冲洗激光腔内的光学元件。

清洗和探测同时进行，因此，威士达（VESDA）时刻在自维护，不会发生烟尘积累，激光探测腔十年免维护。

2.16自诊断功能

威士达（VESDA）具有完善的自诊断系统，随时监测其自身系统的运行情况，一旦发生故障，立即告警，并指出故障的类型，提醒人们及时处理。

2.17网络功能

威士达（VESDA）探测主机上既有RS485接口，又有RS232接口，系统网络功能强大，即可以通过RS485通信接口组成本地网VESDAnet，又可以通过GPRS、GSM、PSTN、DDN、E1、环境动力网、DCN网（TCP/IP）实现远程联网，集中监控。

图9威士达（VESDA）本地网VESDAnet

2.18威士达（VESDA）的主要特点

综上所述，威士达（VESDA）系统主要有以下特点：

（1）主动抽吸气样，即克服了空气流动的影响，又赢得了时间。

（2）激光探测，灵敏度高，可以探测到不可见烟。

（3）极早期报警。

可以在形成火灾之前数小时提供预警。

（4）管网布置灵活。

即可以根据实际情况确定采样点，又可以提供全面的综合保护。

（5）独特的结构。

具有专利保护的独特结构，抗灰尘、抗干扰，无误报警。

（6）没有误报警。

软件与硬件技术相结合，将理论转化为技术，消