教学楼消防系统设计.docx
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教学楼消防系统设计
1绪论
1.1设计的背景、目的及意义
随着经济和技术的不断发展，城市高层、超高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增多。
现阶段火灾的特点是。
由于认为的因素导致火灾的信息泄露、迟报，报警设备出现故障没有及时恢复开通，造成火灾蔓延，酿成无法估计的损失。
根据用户对火灾自动报警及火灾监控系统的建立提出了更好更高的要求，海湾公司结合我国城市大中型建筑及重点公共场所已安装的火灾自动报警设备在使用中所存在的问题的基础上，按照《城市火灾自动报警系统监控网络通信协议》的要求研制了GST-119NET城市火灾自动报警监控管理网络系统。
课程设计主要完成本校南区教学楼的火灾消防监控系统设计。
要求运用已学过的各种火灾探测器、控制器的知识，完成火灾消防监控系统中监测系统、灭火系统、消防电话系统、消防广播系统等各分系统的设计，以便进一步理解火灾探测与控制的基本原理，了解火灾监测监控系统设计的步骤和方法，培养学生初步设计小型火灾监测监控系统方案的能力。
利用所设计的楼消防监控系统保护学校和学生的安全。
1.2火灾自动报警系统
1.2.1火灾自动报警系统的工作原理
火灾自动报警系统的工作原理是：
被保护场所的各类火灾参数由火灾探测器或经人工发送到火灾报警控制器，控制器将信号放大、分析、处理后，以声、光、文字等形式显示或打印出来，同时记录下时间，根据内部设置的逻辑命令自动或由人工手动启动相关的火灾警报设备和消防联动控制设备，进行人员的疏散和火灾的扑救。
1.2.2火灾自动报警系统的组成
火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置、电源以及具有其他辅助控制功能的装置所组成。
它能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、光辐射及变化的空气组分等物理量，通过感温、感烟、感光及气体浓度等火灾探测器变成电信号，传输给火灾报警控制器，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、防烟排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘门、挡烟垂壁等相关系统联动，通过自动或手动方式发出指令，控制外围联动装置的启停并接收其反馈信号。
图1-1火灾自动报警系统的组成
1.3设计简介
本次所设计的学校南区教学楼建筑的具体情况如下图。
图1-2本校南区教学楼5层
图1-3本校南区教学楼4层
由于南区综合楼4层以下都一样，所以只画出了4层的结构示意图。
2总体系统设计方案
2.1消防系统的初步方案设计
消防监控系统选用海湾公司GSTCRT2001彩色显示系统。
该系统是海湾安全技术有限公司最新一代消防控制中心火警监控，管理系统，它用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制以及设备的图形化显示。
可与海湾安全技术有限公司所生产的GST200，GST500，GST5000，GST9000等系列火灾报警控制器（联动型）组成功能完备的图形化消防中心控制系统，并且CRT之间可以通过局域网，普通电话线（通过调制解调器）RS-232等方式进行联网，接受，发送，显示设备异常信息湖主机信息，从而实现了火灾报警系统的远程中央监控。
所以本次设计将全部选用该公司的设备.系统示意图如下：
图2.1消防监控系统示意图
2.2火灾报警控制器的选用
火灾报警控制器选用JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型），该型火灾报警控制器是海湾公司推出的新一代火灾报警控制器。
为适应工程设计的需要，控制器兼有联动控制功能，可与海湾公司的其它产品配套使用组成配置灵活的报警联动一体化控制系统，具有较高的性能价格比，特别适合中小型火灾报警及消防联动一体化控制系统的应用。
JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型）的特点及性能选用
1.特点
JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型）采用柜式结构，其主要特点与JB-QB-GST200型火灾报警控制器（联动型）相同。
2.主要技术指标
（1）液晶屏规格：
128×64点，可同屏显示32个汉字信息
（2）控制器容量：
a.最大容量为242个地址编码点
b.可外接64台火灾显示盘；联网时最多可接32台其它类型控制器
c.64路手动消防启动盘
d.最大可配置14个多线制控制点
（3） 线制：
a.控制器与探测器间采用无极性信号二总线连接
b.多线制控制点与模块（GST-LD-8302C）之间采用有极性二线连接,最大接线长度≤1000m
c.控制器与各类编码模块采用四总线连接（无极性信号二总线、无极性DC24V电源线）
d.控制器与火灾显示盘采用四总线连接（有极性通讯二总线、无极性DC24V电源线）
e.与彩色CRT系统通过RS-232标准接口连接，最大连接线长度不宜超过15m
（4） 使用环境：
温度：
0℃～+40℃
相对湿度≤95%，不结露
（5）电源：
主电：
交流220V
控制器备电：
直流12V/10Ah密封铅电池
联动备电：
直流24V/24Ah密封铅电池
（6）功耗：
控制器监控功耗<20W
控制器最大功耗<60W
（7）外形尺寸：
582mm×523mm×1540mm
3.JB-QG-GST200型火灾报警器选用
（1）控制器最大容量为242个地址编码点，本项目中用到点数：
①点型复合式感烟感温火灾探测器：
每个房间一个、每个大厅一个15*9+15=150，编码地址：
1-150
②消火栓按钮：
每层1个，15*1=15，编码地址：
151-166
③火灾声光警报器：
每层一个，15*1=15，编码地址：
167-182
④总线制固定式消防电话分机：
每层一个，15*1=15，编码地址：
183-198
⑤广播分配盘：
每个广播分配盘占用20个地址编码点，编码地址：
199-219
⑥多线制控制盘：
共有14路，每路占有一个编码地址，14*1=14，编码地址：
220-234
（2）控制器最大可外接64台火灾显示盘，本项目中火灾显示盘个数：
火灾显示盘：
每层一个，15*1=15
（3）控制器最大可配置14个多线制控制点，本项目中多线制控制点个数：
①消防水泵：
1个
②电磁阀：
每层一个，15*1=15
火灾显示盘选用ZF-GST8903型火灾显示盘，该盘是一种用于楼层内的火灾报警显示装置。
当消防控制中心的主机接收到建筑物内发生的火灾后，产生报警，同时把报警信号传输到发生火警区域的火灾显示盘上，火灾显示盘将产生报警的探测器的位置显示出来并发出报警声响，以通知发生相关人员。
火灾显示盘与火灾报警控制器间采用有极性二总线连接，另需两根DC24V电源供电线（不分极性）。
2.3探测器的选用
由于监控场所为实验室，而且有自动联动灭火系统，应该把感烟、感温、火焰探测器结合使用。
综合考虑，选用JTF-GOM-GST601型点型复合式感烟感温火灾探测器，既可以减少探测器的个数，又可以减少误报率，降低误报损失。
该型火灾探测器是由烟雾传感器件和半导体温度传感器件从工艺结构和电路结构上共同构成的多元复合探测器。
它不仅具有点型光电感烟火灾探测器的性能，而且兼有点型定温、差定温感温火灾探测器的性能。
正是由于感烟与感温的复合技术，使得该款复合探测器能够可靠响应国家标准试验火SH3（聚氨酯塑料火）和SH4（正庚烷火）；同时，该款复合探测器也能对酒精燃烧等有明显温升的明火探测报警，扩大了点型光电感烟火灾探测器的应用范围。
TF-GOM-GST601型点型复合式感烟感温火灾探测器特点及性能
1.特点
图2-2复合式感烟感温火灾探测器
JTF-GOM-GST601型点型复合式感烟感温火灾探测器是由烟雾传感器件和半导体温度传感器件从工艺结构和电路结构上共同构成的多元复合探测器。
它不仅具有点型光电感烟火灾探测器的性能，而且兼有点型定温、差定温感温火灾探测器的性能。
正是由于感烟与感温的复合技术，使得该款复合探测器能够可靠响应国家标准试验火SH3（聚氨酯塑料火）和SH4（正庚烷火）；同时，该款复合探测器也能对酒精燃烧等有明显温升的明火探测报警，扩大了点型光电感烟火灾探测器的应用范围。
本探测器为无极性信号二总线制，可接入海湾公司生产的各类火灾报警控制器的报警总线。
而且本探测器与海湾公司生产的其他探测器完全兼容，可混合安装在同一总线上。
2.性能指标
（1）工作电压：
总线24V
（2）监视电流≤0.8mA
（3）报警电流≤2.0mA
（4）报警确认灯：
红色，巡检时闪烁，报警时常亮
（5）使用环境：
温度：
-10℃～+50℃相对湿度≤95%，不结露
（6）编码方式：
十进制电子编码（7）外形尺寸：
直径：
100mm，高:
54mm
探测器为无极性信号二总线制，可接入海湾公司生产的各类火灾报警控制器的报警总线。
而且本探测器与海湾公司生产的其他探测器完全兼容，可混合安装在同一总线上。
编码方式采用十进制电子编码。
手动报警按钮的选用LD-8403型消火栓按钮，该按钮为编码型，可直接接入控制器总线。
它采用拔插式结构，安装简单方便；可电子编码，可现场改写；采用微处理器实现信号处理，用数字信号与控制器进行通信，工作稳定可靠，对电磁干扰有良好的抑制能力；带有一对常开输出控制触点，可用来做直接启泵开关；有机玻璃片在按下后可用专用工具复位。
2.4警报装置的选用
在每层走廊布置一个GST-HX-M8501火灾声光警报器，该警报器具有两种报警模式（模式Ⅰ、模式Ⅱ），可用于区分预警状态和火警状态。
光显示采用多只超高亮红色发光二极管作为光源，显示醒目、寿命长、功耗低。
可通过短路外控端子启动警报器，不受信号总线掉电的影响。
与信号总线及电源总线分别采用无极性二总线连接，接线方便；具有电源总线掉电检测功能，若电源总线掉电，可将故障信息传到控制器。
GST-HX-M8501火灾声光警报器的性能
（1）工作电压：
总线电压：
总线24V
电源电压：
DC24V
（2）监视电流：
总线电流≤1mA
电源电流≤3mA
（3）动作电流：
总线电流≤5mA
电源电流≤50mA
（4）模式Ⅰ（用于预警状态）：
声压级：
75dB～85dB（正前方3m水平处（A计权））
变调周期：
1.4´（1±20%）s
（5）模式Ⅱ（用于火警状态）：
声压级：
85dB～115dB（正前方3m水平处（A计权））
变调周期：
0.7´（1±20%）s
（6）线制：
四线制，与控制器采用无极性信号二总线连接，与电源线采用无极性二线制连接
（7）使用环境：
温度：
-10℃～+50℃
相对湿度≤95%，不结露
（8）外壳防护等级：
IP33
（9）外形尺寸：
直径：
110mm，高：
95.9mm（带底壳）
在每个实验室门口布置一个GST-LD-8314型火灾探测器门灯。
该门灯可与对应的探测器并联使用，并与该探测器编码一致。
当探测器报警时，门灯上的指示灯闪亮，在不进入室内的情况下就可知道室内的探测器已触发报警。
2.5消防电话的选用
消防电话系统选用的主要设备如下：
GST-TS-Z01A智能型总线制消防电话主机，GST-TS-100A总线制固定式消防电话分机和GST-LD-8304总线制编码消防电话专用模块。
通过这个系统可搭建一种消防专用的通讯系统，实现对火灾的人工确认，并可及时掌握火灾现场情况及进行其它必要的通讯联络，便于指挥灭火及恢复工作
GST-LD-8304总线制编码消防电话专用模块
GST-LD-8304模块是一种编码模块，直接与火灾报警控制器总线连接，并需要接上DC24V电源总线。
为实现电话语音信号的传送，还需要接入消防电话总线。
GST-LD-8304型模块上有一个电话插孔，可直接供总线制电话分机使用。
GST-LD-8312型消防电话插座、J-SAP-8402型手动火灾报警按钮的电话插孔部分都是非编码的，可直接与消防电话总线连接构成非编码电话插孔，若与GST-LD-8304型模块连接使用，可构成编码式电话插孔。
主要特性
（1）分机可呼叫主机，无需拨号，主机被呼叫时会振铃直至主机摘机或分机取消呼叫。
（2）主机可呼叫任一固定分机（通过火灾报警控制器实现），分机被呼叫时会振铃直至分机摘机或火灾报警控制器取消呼叫。
（3）分机之间通过主机允许也可以通话。
（4）电话插孔可任意扩充。
摘下固定电话分机或将电话分机插入GST-LD-8312型消防电话插座、J-SAP-8402型手动火灾报警按钮的电话插孔都视为分机呼叫主机。
主机呼叫固定分机可通过火灾报警控制器启动相应的GST-LD-8304模块使分机振铃来实现。
总线制消防电话系统
完整的总线制消防电话系统由设置在消防控制中心的GST-TS-Z01A型总线制消防电话主机和火灾报警控制器、现场的GST-LD-8304模块和GST-LD-8312型消防电话插座及GST-TS-100A/100B消防电话分机构成.
2.6消防广播的选用
消防广播选用GST-LD-GBFP-200型广播分配盘，该盘为标准盘式结构，可与火灾报警控制器组装在同一柜中，完成对多路消防广播的切换控制，广播分配盘最多可控制20路消防广播，可根据需要进行选择手动控制消防广播切换，联动控制消防广播切换。
GST-LD-GBFP-200型广播的特点及性能指标
1.特点
GST-LD-GBFP-200型广播分配盘为标准盘式结构，完成对多路消防广播的切换控制，广播分配盘最多可控制20路消防广播，可根据需要进行选择手动控制消防广播切换，联动控制消防广播切换。
2.主要技术指标
（1）工作电压：
DC24V允许范围：
DC20V～DC27V
（2）线制：
两条控制器总线，正常广播输入线、紧急广播输入线及两条DC24V电源线
（3）输出：
最多20路输出，每路占用一个总线地址编码点
（4）使用环境：
温度：
0℃~+40℃相对湿度≤95%，不结露
（5）外形尺寸：
484mm×89mm×166.5mm
2.7其他
由于教学楼布局比较简单，没必要采取分区控制，所以防火卷帘、门控制，机械加压送风防烟，电梯控制都未再涉及。
2.8消防监控系统设备清单
消防监控系统设备清单如图2-1
表2.1消防监控系统设备清单
序号
类别
设备
型号
数量
备注
1
触发装置
点型复合式感烟感温探测器
JTF-GOM-GST601
9×15＋15＝150
每个房间一个，每层大厅一个
2
消火栓按钮
LD-8403
15×1＝30
每层一个
3
报警装置
火灾显示盘
ZF-GST8903
15×1=15
每层楼大厅一个
4
火灾报警控制器（联动型）
JB-QG-GST200
1
第一层消防控制室
5
警报装置
火灾声/声光警报器
GST-HX-M8501/2
15×1=15
每层楼大厅一个
6
火灾探测器门灯
GST-LD-8314
9×15=135
每个房间门口一个
7
消防电话
智能型总线制消防电话主机
GST-TS-Z01A
1
安装在火灾报警控制器上
8
总线制编码消防电话专用模块
GST-LD-8304
15×1=15
每层楼大厅一个
9
总线制固定式消防电话分机
GST-TS-100A
15×1=15
每层楼大厅一个
10
消防广播
广播分配盘
GST-LD-GBFP-200
1
安装在火灾报警控制器上
11
（1）播音话筒
（2）录放机卡
（3）喇叭
市售适当型号
各1
第一层消防控制室
12
多线
制控制
多线制控制卡
KZK-100
7
安装在LD-KZC-100卡上
13
多线制CPU控制卡
LD-KZC-100
1
安装在火灾报警控制器上
14
多线制转换接口模块
GST-LD-8302C
14
第一层消防控制室
15
喷淋控制
消防水泵
适当型号
1
最高层楼顶
16
水箱
适当型号
1
最高层楼顶
17
电磁阀
适当型号
15×1=15
每层楼一个
18
喷淋头
适当型号
15×9×1=135
每个房间中心一个
19
计算机监控系统
监控系统
GSTCRT2001彩色显示系统
1
第一层消防控制室
20
RS-232接口卡
NNET-01RS-232
1
火灾报警控制器与GSTCRT2001彩色显示系统连接
21
其他
导线
适当型号
若干
22
管线
适当型号
若干
23
其他相关材料
3消防硬件系统设备选型
3.1火灾探测报警模块
大楼内每个房间都有一个感烟感温火灾探测器，每层大厅内都有一个消火栓按钮和一个火灾声光警报器，这三类设备都有一个电子编码地址，全部串在一条无极性二总线上接入火灾报警控制器（联动型）。
各个楼层的火灾显示盘也都串在一条有极性二总线上接入火灾报警控制器，唯一不同的是还有伴有两根电源线。
发现火灾有两种情况，一是各个房间感烟感温火灾探测器检测到，这时与之相接的门灯会自行点亮，二是各层大厅中的消火栓按钮被人为按下。
火灾报警控制器在检测到任一种报警信号后，由报警设备的电子编码地址就会知道火灾发生的位置，然后火灾报警控制器按照预定联动控制程序的触发全部或任意几个（由联动控制程序决定）火灾声光警报器进行报警。
由同时各楼层或该楼层（由联动控制程序决定）的火灾显示盘就会显示火灾发生的准确位置，便于人们选择正确的逃生路线。
3.2消防电话模块
消防电话系统十分必要，它对能否及时报警，消防指挥系统是否畅通起着关键作用。
它是一种消防专用的通讯系统，通过这个系统可迅速实现对火灾的人工确认，并可及时掌握火灾现场情况及进行其它必要的通讯联络，便于指挥灭火及恢复工作。
系统在每一层大厅都设有一个消防电话分机，由于消防电话分机和消防电话主机通过火灾报警控制器相接，所以主机可通过火灾报警控制器呼叫固定分机；分机摘机即直接呼叫主机，这时，主机振铃直至主机摘机；分机与分机之间不能通信
主机分机在通话开始时，主机上请求录音灯闪烁提示录音，按放音/录音键后开始录音，并自动记下录音时的时间；录音最多可分两段，总录音时间长度200秒钟；放音时自动显示所放录音段的录制时间，放音结束自动恢复显示实时时间。
录音段最长保存时间为3天，超过保存时间的录音段将被自动抹去以备下次录音。
抹音期间，录音指示灯常亮。
另外主机设有音频输出插孔，供外部保存录音使用。
喷淋头感烟感温探测器
电磁阀声光报警器
消火栓按钮
火灾显示器
探测器门灯
多线制转换接口模块
消防电话分机总线制编码消防
喇叭
电话专用模块
图3-1火灾探测报警模块与消防电话模块示意图
3.3消防广播模块
消防广播有正常广播和紧急广播两路信号。
正常广播信号由录放机、碟机等设备产生，例如播放轻音乐、通知、新闻等。
紧急广播信号由话筒或警报器播放火警或个人喊话等。
两路信号都接入广播分配盘，未启动广播分配盘时，正常广播输入与输出相连。
启动后广播分配盘将输出切换到紧急广播输入。
广播分配盘有一路正常广播输入信号和五路紧急广播输入信号，有二十路输出信号。
广播分配盘切换方式除手动控制外，还具有联动控制方式，广播分配盘接收火灾报警控制器发出的动作命令，发出切换命令。
系统有自动和手动两种方式：
（1）手动控制：
广播分配盘可“手动”控制，直接切换消防广播。
①按下1～20路控制按键，可直接切换相对应路的广播输出。
②按下通播键，1～20路广播同时切换。
③按下邻层键后，按下1～20路控制按键，可同时切换本路及相邻两路的广播。
（2）自动控制：
广播分配盘可以通过控制器联动控制广播切换，用控制器直接启动广播分配盘上1～20路对应的编码地址，即可切换广播输出，也可以通过联动公式联动控制广播输出。
在遇到火警时，火灾报警控制器中的联动控制程序将自动将当前消防广播正常广播信号切换到紧急广播信号。
可按联动控制程序的预设选择接通五路紧急广播信号中的哪一路。
例如，如果接通话筒，那么主控室的管理员就可以用话筒对整栋大楼通报火警以及指挥逃生。
3.4自动喷水灭火模块
大楼内共安装有一套自动喷水灭火系统，包括消防水泵、电磁阀、水箱、喷淋头等。
安装在楼顶的消防水泵负责给水箱中供水，每层楼有一个电磁阀控制着该层所有房间中的14个喷淋头。
当该层楼的任一个感烟感温火灾探测器发出火警信号给火灾报警控制器（联动型）后，火灾报警控制器会按照预定的联动控制程序先启动消防水泵给水箱供水，同时火灾报警控制器也会打开该层的电磁阀，这时整个楼层的14个喷淋头都会喷水灭火。
由于消防水泵和电磁阀等设备的电气特性与二总线设备不同，所以对其控制必须通过多线制CPU控制卡、多线制控制卡、多线制转换接口模块进行转换。
图3-2自动喷水灭火模块与消防广播模块示意图
3.5GSTCRT2001彩色显示系统
GSTCRT2001彩色显示系统是海湾安全技术股份有限公司设计的最新一代消防控制中心火警监控、管理系统，它用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制。
该系统功能完备,人机界面友好,可与海湾集团公司所生产的GST200、GST5000、GST8000等系列火灾报警控制器（联动型）组成功能完备的图形化消防中心监控系统。
并且CRT之间可以通过局域网、普通电话线（通过调制解调器）、RS232等方式进行联网，接收、发送、显示设备的异常信息及主机信息，从而实现了火灾报警系统的远程中央监控。
系统可以同时管理多台不同类型的控制器。
开机时系统自动加载通信模块，自动维护系统的数据通信，且用户可以通过通讯测试功能随时测试系统数据通信状态，保证系统可靠运行。
简单、直观、完整的用户图形监控界面,可在不同监视区的设备布置图上切换显示，并通过不同的颜色显示现场设备的报警及动作、故障、隔离等异常信息，对于指挥现场灭火十分有益。
可在CRT系统上完成所有设备控制操作，提供与火灾报警控制器相同的控制方式。
完备的数据库管理功能，并具有数据备份功能，可将你的数据损失降到最低，保证你的系统安全。
提供报警辅助方案，在紧急情况下提示值班人员完成必要的应急操作。
提供辅助监视功能，您可以在辅助监视器切换大平面图，而在主监视器切换大平面图的各个区域。
提供异常信息声音提示，您只要为CRT配备好声卡、音箱，您就可更快地察觉异常信息。
实时打印报警、故障、等各种异常信息；同时支持多条件查询、打印各种报警、故障等信息的历史记录。
系统提供多级密码，便于系统安全管理，防止误操作。
4消防控制系统的详细设计
4.1主监控室布局
消防控制系统的在第一层布置了一个监控室，里面主要是火灾报警控制器和GSTCRT2001彩色显示系统主机。
图4.1主监控室布局示意图
4.2各楼层的综合布局
一楼布局和其他楼层大体相似，只是多了一个主监控室。
每个房间探测器和喷淋头都居中布置，每个房间口都布有门灯。
一楼大厅布设有火灾显示盘，消防电话，消防广播，火灾声光警报器，消火栓按钮等。
图4-2南区综合楼四层综合布局示意图
图4-3南区综合楼五层综合布局示意图
5结论
通过本次设计，使我们充分的运用了已经学过的各种火灾探测器的探测原理，火灾自动报警系统的工作原理以及各种灭火系统，防排烟系统及火灾探测新技术进行火灾监控系统的初步设计，进一步了解了火灾探测与监控的基本原理，同时也培养了我们对初步设计、安装和使用火灾的监
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