火灾报警控制系统讲义Word格式.docx
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在传说中，说伏羲最大的贡献是把火带给了人类。
《绎史》卷三引《河图挺辅佐》中载“伏羲禅于伯牛，钻木作火”。
因为伏羲又叫“庖羲”或“炮羲”，其含意就是“取牺牲以充庖厨，变茹腥之食”的意思。
很显然，庖厨肯定是有火才成。
所以，“庖厨”（烧动物肉）的发明，其实也就是火的发明。
还有说伏羲是雷神的儿子，是管理春天东方的天帝，因雷的闪电常使一些树木燃烧。
那么，伏羲取的火大概就是大雷雨之后山林的天然火了。
还因为伏羲曾画过八卦，其中“”（离）就代表火。
因此，说伏羲把火带给了人类似乎比较恰当。
此外,燧人钻木取火在民间传说也十分广泛和久远,在《白虎通•号》中记有“谓之燧人何，钻木取火，教民熟食，养人利性，避臭去毒，谓之燧人也。
”据说是在上古时期，西方荒远的地方有一个遂明国，终年暗无天日，唯一靠一棵大树闪闪发光照明全国。
后来一个聪明的人发现，是一些形状象鹗的长脚爪、黑脊背、白肚子的大鸟在啄树干，一啄的顷间便放射出灿烂的火光。
这人反复思绪，就用树支试钻，不一会就发热冒烟而后起火，从此，真正的火就产生了，遂明国也变成了光明的国度。
人们为了感谢这位钻木取火的发明者，就称他为“燧人”。
总之，火的发明与运用史实久远，文化渊源，内涵丰富，推进人类文明进步的业绩辉煌，但也给人类造成无数灾难，教训尤深。
因此，火得克星----消防，它是随着火得诞生而伴随发展的，消防历史文化源远流长。
目录
一、概述
二、火灾自动报警控制系统的历史及发展趋势
三、火灾自动报警控制系统的构成及工作原理
1．系统构成
2．火灾发生过程的规律
3．火灾探测技术
4．火灾探测器的分类及工作原理
5．火灾报警控制器和联动控制器的特点及工作原理
6．手报按钮和编码中继器
7．楼层显示器
8．总线隔离器
9．新技术在火灾自动报警控制系统中的应用
四、火灾自动报警控制系统的安装及调试
1．安装调试前的准备工作
2．火灾报警系统的安装
3．火灾报警系统的调试
火灾自动报警控制系统
使用火是人类文明的象征，人类使用火已有200多万年的历史。
火可以造福人类，也可以给人类带来灾难。
火的发明，对人类的文明和社会的进步起到了巨大的推动作用，而在使用火的过程中，若失去对火的控制将会给人类造成巨大的损失。
因此防火、灭火是人们时刻不能掉以轻心的大事，要防患于未然。
要达到防火、灭火的目的，一方面要严格遵守各项消防防火规范，建立健全完善的防火安全规章制度，杜绝各种可能引起火灾的隐患。
同时，应该采用各种先进的防火灭火措施以确保一旦发生火情，能及时得到控制，所以在建筑物中设置火灾自动报警控制系统就是一个重要的手段，这也促使了人们不断研制各种性能先进的火灾自动报警控制系统。
那么火灾报警控制系统究竟是如何工作，如何运行的，如何起到探测火情，自动报警和联动控制作用的呢？
安装调试过程中应该注意那些问题呢？
下面我就结合市场中常见的火灾报警控制系统的性能，特点和工作原理，给大家作一详细的讲解。
二、火灾自动报警控制系统的历史及发展趋势
火灾向来都是在人们不注意的情况下发生的。
人类在使用火，总结使用管理经验的同时，逐步开始总结火灾的危害及如何防止发生火灾的经验。
随着人类社会的发展，人们居住、生活、工作的地方越来越集中，火灾的隐患也越来越大。
人类社会不断发展前进，人们的聪明才智使机器制造业、电子工业等相继诞生和发展。
城市建筑规模也随着扩大，但随之而来的是如何将火灾对人民生命财产的损失降低到最地限度，其中最有效的方法之一就是早期发现，并在蔓延前将其扑灭。
在我国随着社会经济的飞速发展，高层建筑的不断涌现，社会上对火灾自动报警控制系列产品的需求不断增多，对其功能的要求也越来越高，计算机技术和控制检测技术的高速发展，也促进了火灾自动报警控制系统的更新发展，特别是近年来兴起的许多新技术、新方法，诸如液晶显示技术、高灵敏度吸气式探测技术、分布智能技术等使消防自动报警技术跃上了一个新台阶。
纵观一百多年来，火灾自动报警技术主要经历了以下一些发展阶段：
初期阶段是用一些简单的分立元件构成的火灾自动报警系统，从十九世纪四十年代一直延续到本世纪四十年代，这期间感温探测器占主导地位，火灾自动报警系统的发展处于初级阶段。
1847年美国缅因大学教授Farmer等研究出世界上第一台用于城镇的火灾报警发送装置，1852年成功安装在波士顿。
1874年英国安装了世界上第一套水喷淋装置，1890年英国科学家研制成功感温式火灾探测器，到1896年几种不同类型的定温火灾探测装置相继研制成功了，并得到实际应用。
20世纪初，定温探测器逐步得到改进和发展，同时采用低熔金属的新型探测器也被研制出来，而到了二十年代，，为了满足迅速探测火灾的需要，人们利用升温速率原理，又发明了一种新型探测器，即差定温火灾探测器，其在升温速率超过预定值时，发出报警信号，响应速度快。
随后人们相继研制出了双金属差温火灾探测器、热熔电阻差温探测器，膜盒差温火灾探测器、半导体差温火灾探测器和兼有差温、定温两种功能的差定温火灾探测器等。
第二阶段从二十世纪五十年代至七十年代，在这期间感烟探测器得到了大力发展，感温火灾探测器处于次要位置。
“先见烟后见火”，用感烟的方法来探测火灾使人类在实现火灾早期报警方面向前迈了一大步，此时的系统一般为多线制（N+1线或更多线），其特点是稳定性、可靠性差、布线复杂，调试难度大。
从二十世纪四十年代末期开始，瑞士物理学家Meili博士开始研究离子式感烟探测器，主要用于探测矿井里的燃烧气体，并获得成功。
由于离子式探测器探测火灾比感温探测器快得多。
它的出现很快达到了广泛应用。
随着电子工业的发展，场效应晶体管代替了阴极射线管，探测器的供电电压也从220伏降到了24伏，甚至9伏，用9伏叠层电池可以为离子感烟探测器供电，为进入家用市场创造了条件。
离子感烟探测器自问世以来便一直统治着火灾探测器的市场。
到七十年代末期，利用光散射原理探测烟雾的光电感烟探测器在技术上也趋于成熟，得到了很好的发展。
第三阶段从八十年代开始至今。
总线制火灾自动报警系统蓬勃兴起，它同以前的产品相比有了很大的飞跃，布线工作显著减少，安装调试变的容易，降低了安装和维修费用，其最大优点是施工简单并能精确确定报警部位，因而得到了较普遍的应用。
就如同设置房间号一样，人们为每个探测点设置单独的地址编码。
火灾报警控制器通过巡检方式，分别采集各探测点的数据，并报出火警及故障等具体信息。
中科院合肥智能机械研究所在85年就研制成功了我国第一套总线制火灾报警控制系统（船用）。
第四阶段：
从八十年代开始至今。
随着技术的不断进步，智能系统已突破传统的火灾探测报警范畴，它与建筑物内的防盗报警系统，电视监控系统，信息交换系统，公共安全系统等组成楼宇自动系统而成智能大厦。
误报的严重程度，用误报率大小来衡量，误报率越小越好。
误报率是指火灾自动报警控制系统和系统中各装置在规定条件下，规定的期限内发生误报的次数，通常以百万小时的误报次数表示。
既：
误报率=误报次数/百万小时。
国外的误报率一般为10次/百万小时，国内的误报率一般为50次/百万小时。
如在美国的调查中，感烟探测器的误报率一般为17%/只*年，约为19.4/百万小时。
火灾自动报警系统具备的智能可分别体现在探测器内和控制器内，即分布智能。
模拟量智能火灾报警控制系统不仅可以查询每个火灾传感器的地址，而且能报出传感器的模拟输出量。
并逐一监视和分级报警。
系统组件的故障也可以迅速的被探测出来。
模拟量探测器实质上是火灾信号传感器，它本身不判定火警，不直接触发报警器件动作，而是输出一个代表敏感现象的真实模拟信号或等效的数字编码信号。
在计算机控制下通过软件运用某种“专家算法”比较和判别火灾信号的真假以及火灾发生程度，并判别探测器是否老化及受污染程度。
其中科大创新股份有限公司天安消防公司成功研制了TA2000系列智能型模拟量火灾报警监控系统并批量投入市场。
具有“较高级智能”的火灾报警系统使用“模式识别法”，该方法的过程如下：
①存储各种火灾和正常状态下火的特征值数据，
②提取火灾特性，既提取作成图形的火灾特征的时间变量和空间分布值，
③火灾特征值的图形和测得量之间比较，
④判别直实火灾和虚假火灾。
近年来无线火灾自动报警控制系统和高灵敏度吸气式火灾报警控制系统也已投入市场，由于使用范围受到限制，市场上还比较少。
火灾自动报警控制系统是随着各种新工艺，新技术的涌现而不断得到发展，其趋势将是复合智能型探测器，分布智能型报警系统，遥控软地址编码技术及适用于一些特殊场合的专用报警系统。
其发展趋势还在于网络型火灾报警控制系统将得到大力发展，并成为智能大厦的必备子系统之一，为建立城市自动消防通讯指挥系统创造条件。
三火灾自动报警系统的构成及工作原理
1系统构成
火灾自动报警控制系统一般采用总线制，二进制编码（也有三进制编码和十进制编码）方式进行信息传送，一个完整的火灾自动报警控制系统能够完成从火灾探测既早期火灾报警到自动灭火的一系列过程。
现今的火灾自动报警控制系统主要组成如图一所示：
火灾报警控制器是火灾自动报警系统中能够为火灾探测器供电，接收处理及传递探测点的故障、火警信号并发出声、光报警信号，同时显示及记录火灾发生部位和时间的报警控制装置。
是整个火灾自动报警控制系统的核心，其具有的基本功能主要有：
①能为火灾探测器和自身供电。
②能接收来自火灾探测器的火灾报警信号，发出声、光报警信号。
③能发出系统本身的故障信号和各种探测器的故障。
④能检查火灾探测器的报警功能。
⑤能准确提供火灾现场的位置和发生时间。
火灾报警控制器（联动型）一般采用全总线结构，每路总线由两根探测总线和两根控制电源线组成，可跨接各种探头和控制模块。
火灾报警控制器根据相关标准可从不同角度进行以下分类：
⑴按用途可分为：
①区域火灾报警控制器：
控制器直接连火灾探测点并处理报警信息。
②集中火灾报警控制器：
一般不与火灾探测器相连，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报警系统中。
③通用火灾报警器：
通过硬件或软件的配置，即可做区域机使用，直接连接火灾探测器，又可做集中机使用，连接区域报警控制器。
⑵按信号处理方式可分为:
①有阀值开关量火灾报警控制器。
其连接使用有阀值的开关量火灾探测器、处理的探测信号为阶跃开关量信号，火灾报警取决于火灾探测器。
②无阀值模拟量火灾报警控制器。
其连接使用无阀值模拟量火灾探测器，处理的探测信号为连续的模拟量信号，对火灾的判断和发送有控制器决定，具有一定的智能判断能力。
③具有分布智能的高级火灾报警控制器。
其所连接的探测器内置CPU芯片，可以完成一系列的智能算法，并把经过处理后的信号发送给报警控制器。
（3）按机械结构形式可分为：
①壁挂式火灾报警控制器
②立柜式火灾报警控制器
③琴台式火灾报警控制器
2：
火灾发生过程的规律
要快速准确的实现火灾探测，必须对火灾燃烧过程的规律进行细致的研究。
火灾本质上是一种特定的物质燃烧过程，它遵循物质燃烧的基本规律。
燃烧过程是一种物质和能量转换的化学、物理过程，随着这个转换过程，会产生各种现象：
如燃烧气体、烟雾、热和火焰等，它们分别具有以下特点。
（1）燃烧气体：
物质燃烧的初始阶段，由于预热和气化作用，首先产生的就是燃烧气体，如CO、CO2、H2、氰化物、烃类或其他特殊燃烧材料产生的各种化合物等。
（2）烟雾：
由于燃烧和热的作用而产生的可见和不可见的液体或固体微小颗粒，统称为烟雾。
其主要包括：
各种焦油粒子和碳黑固体粒子等，大量的烟雾和燃烧气体的产生会使人窒息。
（3）热量（温度升高）：
在物质燃烧过程中，由于物质能量的转换，伴随有热量的释放，促使环境温度升高。
但在燃烧速度非常缓慢的情况下，温升不显著，当物质着火燃烧至快速阶段，由于火焰的辐射热量和燃烧气流的作用，温升将明显的加快并产生大量的热量。
（4）火焰：
火焰是物质着火时产生的灼热发光的气体部分。
它除了可见的火光之外，还有大量不可见的红外辐射光和紫外辐射光，人们利用此原理也研制出了各种火焰探测器。
火灾发生过程中除伴随着以上一些现象，同时一般经历以下四个阶段：
早期阶段，阴燃阶段，火焰放热阶段和衰减阶段（如图二所示）
⑴早期阶段：
由于物质燃烧初始阶段的预热和气化作用，产生大量燃烧气体和不可见的气溶胶，无可见烟和火焰，热量也比较少，环境温升也不明显。
而这些燃烧气体和气溶胶粒子通过扩散运动和周围的空气运动，形成对流。
在此阶段，火情局限与一个小范围内，探测火情早期报警此时是最佳的时期。
目前市场上推出的吸气式极早期火灾报警控制系统主要探测该阶段的火情。
⑵阴燃阶段：
次阶段以阴燃为起始标志，此时热的作用充分发展，产生大量的可见和不可见的烟雾，烟雾粒子通过程度逐渐增大的对流运动和背景的空气运动向四周扩散，充满建筑物的内部空间。
次阶段还没有产生火焰，热量也比较少，环境温度不高，火情尚未达到蔓延发展的程度。
此阶段仍是实现早期探测火情的重要阶段。
探测的主要对象是烟雾粒子。
当前大量的感烟探测器主要是针对阴燃阶段，如能有效探测报警，联动灭火。
可将火灾危害降到最低程度。
⑶火焰放热阶段
此阶段是物质燃烧的快速反应阶段，从着火开始到燃烧充分发展成全燃烧阶段，由于物质内能的快速释放和转化，以火焰热辐射的形式呈现球形波的向外传播热量，再加上猛烈的气流运动，温度迅速上升，火势得到迅速蔓延扩散，此时危害最大，一般将造成重大的损失和伤亡。
⑷衰减阶段
这是物质经全面着火燃烧后逐渐衰弱至熄灭阶段。
一般情况下，火灾发生过程中前二个阶段的时间比较长，也是探测火情的最有利时期，在此过程中，如能实现早期报警，就能把火灾的损失控制在最低的程度，并避免人身伤亡。
有些火灾过程早期阶段和阴燃阶段不明显，骤然产生大量的热，在此情况下，及时报警的探测对象主要是热（温度），又有些火灾过程一开始就着火爆燃，无早期阶段和阴燃阶段，在此情况下，及时报警的探测对象主要是光（火焰）。
3.火灾探测技术
火灾的探测主要是通过探测物质燃烧过程中所产生的各种物理、化学现象来实现，目的是早期发现火情，有利于减少火灾的损失，保护人们生命财产的安全。
物质燃烧过程中产生的各种气、烟、热、光（火焰）是表征火灾信号的物理、化学参量。
因此各种火灾探测器的基本功能是：
对火灾参量——气、烟、热、光等作出有效响应，并转化为计算机可接收的电信号，供计算机分析处理。
国际标准ISO7240--1《火灾探测和报警系统》中对火灾探测器作如下定义：
火灾探测器是火灾自动探测报警系统的组成部分，它至少含有一个能连续或以一定频率周期监视与火灾有关的至少一个适合的物理和化学现象的传感器，并且至少能向控制和指示设备提供一个适合的信号，是否报火警或操作自动消防设备，可由探测器或控制和指示设备作出判断。
因此，火灾探测器一般由敏感元件/传感器、处理单元和判断及指示电路组成，其中敏感元件/传感器可以对一个或几个火灾参量起监视作用，作出有效响应，然后经过电子或机械方式进行处理，并转化为电信号，由火灾探测器对处理后的信号直接作判断报警后再传输给火灾报警控制器的为开关量报警信号，此类探测器为开关量探测器。
处理后的信号以模拟值形式传输给火灾报警控制器的为模拟量信号，此类探测器为模拟量探测器。
而内置CPU的探测器自己本身即可作出火灾判定，其内置有火灾试验数据，并同报警控制器完成信息交换，此类探测器为分布智能型探测器。
衡量火灾探测器产品质量好坏的技术指标主要有：
火灾探测器的灵敏度既响应火灾参量的敏感程度，火灾探测器的可靠性，火灾探测器的稳定性和抗干扰能力，因为使用现场的环境千差万别，各种各样的干扰源都可能存在，如振动，电压波动，辐射电磁场，雷击，温湿度的变化，腐蚀等。
所有的技术指标国家技术监督局都颁布了相应的国家标准：
如GB4715-93《点型感烟火灾探测器技术要求及试验方法》，GB4716-93《点型感温火灾探测器技术要求及试验方法》等。
其中科大创新股份有限公司天安消防分公司的各种探测器和报警控制器全部都通过了国家消防电子产品质量监督检验中心的检验。
（一）火灾探测器的分类
根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体等五种类型，每个类型又可根据其工作原理的不同而分为若干种，具体分类见图三所示：
同时根据感应元件的结构不同，可划分为：
①点型火灾探测器：
警戒范围为空间某一点周围，其对探测器所在位置周围附近火灾参数作出响应。
②线型火灾探测器：
警戒范围为空间某一连续线路周围，其对空间某一连续线路周围的火灾参数作出响应。
根据操作后是否复位，可分为：
①可复位火灾探测器：
在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，不需要更换组件即能从报警状态恢复到监视状态。
根据其复位的方式不同，又可分为以下三种：
自动复位火灾探测器、遥控复位火灾探测器、手动复位火灾探测器。
②不可复位火灾探测器：
在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，需调
换组件才能从报警状态恢复到监视状态或动作后不能恢复到监视状态。
图三：
火灾探测器的分类
（二）火灾探测器的选用
在设计火灾自动报警控制系统时，对于不同的场合应选择不同的探测器，一般应符合下列要求：
①对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应选择感烟探测器。
②对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火灾辐射的场所，可选择感烟探测器、感温探测器、火焰探测器或其组合。
③对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所，应选择火焰探测器。
④对火灾形成特征不可预料的场所，可根据模拟试验的结果选择探测器。
⑤对使用、生产或聚集可燃气体或可燃气体蒸气的场所，应选择可燃气体探测器。
⑥装有联动装置、自动灭火系统以及用单一探测器不能有效确认火灾的场合，宜采用感烟探测器、感温探测器、火焰探测器的组合即复合探测器。
⑦电缆隧道、竖井、夹层、桥梁和各种皮带传送装置、配电开关、变压器等场所，宜选择缆式线型定温探测器。
⑧对相对湿度大于95%的场合，在正常情况下有烟和水蒸汽的场合，如厨房，锅炉房，洗衣房等宜选用感温探测器。
㈢火灾探测器的安装
火灾自动报警控制系统的良好运行，除了与产品质量有关外，还与安装的质量有很大的关系，点型火灾探测器的安装应符合下列规定：
①探测器至墙、梁的水平距离应大于0.5米，其周围0.5米内不应有遮挡物。
②探测器至空调送风口的水平距离应大于1.5米，至多孔送风顶棚孔口的水平距离应大于0.5米。
③在宽度小于3米的内走道顶棚上设置探测器时，应居中安装。
感温探测器的安装间距不应超过10米，感烟探测器的安装间距不应超过15米，探测器距端墙的距离不大于探测器安装间距的一半。
④探测器应水平安装，当必须倾斜安装时，倾斜角不大于45度。
⑤探测器的底座应固定牢固，其导线必须可靠压接或焊接，探测器的外接导线，应留有不小于15cm的余量，入端处应有明显标志。
⑥探测器的确认灯应面向容易观察的主要入口方向。
导线在管内或线槽内，不应有接头或扭结。
导线的接头应在接线盒内焊接或用接线端子连接。
4:
火灾探测器的工作原理
探测器种类较多,每种不同的探测器适合不同的场所,下面就几种常用探测器的工作原理做一简要介绍:
（一）感烟探测器
该种探测器主要响应燃烧或热解产生的固体液体微粒即烟雾粒子的探测器,主要用来探测可见或不可见的燃烧产物及起火速度缓慢的初期火灾。
可分为离子型,光电型,激光型和红外线束型四种。
①离子感烟探测器:
它主要是利用烟雾粒子改变电离室电流原理而设计的火灾探测器。
探测器内部装有а放射源的电离室为传感器件,现今使用大多为单源双室结构（补偿室,测量室）,再配上相应的电子电路或CPU芯片所构成。
探测器内部的а放射源是由镅-241（Am241）发出。
物质的放射性来自原子核的自发衰变过程如下:
Am241->
237Np+42He
由于а粒子比电子重得多,且带两个单位正电量,其穿透能力很弱。
能量为5MeV的а粒子在空气中的射程为3.5cm,而金属中射程为2.06*10cm,所以屏蔽遮挡很容易,同时а粒子的电离能力很强,当它穿过物质时,每次与物质分子或原子碰撞而打出一个电子,约失33eV能量,一个能量为5MeV的а粒子,在它完全静止前,大约可以电离15万个左右的分子或原子。
采用放射源Am241的优点,除了电离能力强,射程短以外,其半衰期长,成本也较低。
图四所示是单源双室结构的离子感烟探测器原理框图:
]
图四
离子感烟探测器原理框图
在单源双室结构的电离室正极板上放置有а放射源AM241,其放射源可以在上百年的时间里不断地放射出а粒子,а粒子不断地撞击空气分子,引起电离,产生大量带正,负电荷的离子,从而使极间空气具有导电性,两个电离室分别称为补偿室和检测室。
当在电离室的正负极间加上12V的工作电压时（实险测得：
12V工作电压时电离室线性度最佳）,可使原来做无序运动的正负离子在电场作用下做有规则的定向运动,正离子向负极运动,负离子向正极运动,从而形成电离电流。
电离电流的大小与电离室的结构尺寸,放射源的特性,施加电压的大小,以及空气的密度,温度,湿度和气流等多种因素有关,施加的电压越高,电离电流越大,但当电压达到一定值时,施加电压再高,电离电流也不会再增加，此时达到饱和工作区。
设计时保证离子室工作于线性区。
当火灾发生时,烟雾粒子进入测量室,部分正负离子会被吸附到比离子重许多倍的烟雾粒子上。
一方面将使离子在电场中的速度降低了,另一方面增加了正负离子互相复合的几率,其结果是电离电流减小，相当于测量室的空气等效阻抗增加了。
补偿室结构上几乎
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