淺談火災探測器的誤報現(xiàn)象與改進方法
摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展、大量樓宇的建成與使用，用于保障人身和財產(chǎn)安全的火災自動報警系統(tǒng)顯得越來越必要。如今火災自動報警系統(tǒng)已被各大中小單位廣泛應用，但仍存在一些問題，如系統(tǒng)誤報、漏報頻繁，誤噴現(xiàn)象也比較常見，本文從火災探測器的工作原理入手，分析火災探測器的部分及主要干擾來源，并對此提出一些改進的方法。關鍵詞：火災探測器干擾改進
一、火災探測器的工作原理
火災探測器是建筑物火災自動報警系統(tǒng)的重要組成部分，也叫探頭或敏感頭。它的任務是探測火災的發(fā)生，向報警系統(tǒng)發(fā)送火災信號，向人們報警。探測器是怎樣探測到火災呢？火災發(fā)生時，必然會產(chǎn)生煙霧、火焰或高溫，探測器對這些都很敏感，會由于與他們的接觸而改變平時的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程，向消防中控室發(fā)出火災信號，并顯示火災發(fā)生的地點、部位。根據(jù)這種情況我們將火災探測器分為三類：感煙、感溫、光輻射。
1、感煙探測器
一種是離子感煙探測器，一旦有煙霧竄進外電離室，干擾了帶電粒子的正常運行，使電流、電壓有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，探測器就會對此產(chǎn)生感應，發(fā)出報警信號；另一種是光電感應探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，平常由發(fā)光元件發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就會顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化轉(zhuǎn)換成電流的變化，通過放大電路發(fā)出報警信號；還有一種是管道抽吸式感煙探測器，通過煙霧的反射或散射作用產(chǎn)生光感電流，主要用在船舶上。這種探測器采用半導體元件，體積小、價格低、耐震強、壽命長，很有發(fā)展前景。
2、感溫探測器
一種是運用金屬熱脹冷縮的特性：在正常情況下，探測器的電路處于斷開狀態(tài)，當環(huán)境溫度升到一定值時，金屬的膨脹、延伸使電路接通，發(fā)出信號；另一種是利用易熔金屬的特性，在探測器電路中固定一塊低溶點合金，當溫度上升到它的熔點時，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭接觸，電路接通，發(fā)出報警信號。還有一種是溫差型，當升溫的速度超過特定值時，便會感應報警。
3、光輻射探測器
一種是紅外光輻射探測器。物質(zhì)在燃燒時，會產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射，探測器中的硫化鉛紅外光敏元件會對此感應，并產(chǎn)生電信號，經(jīng)放大后報警；另一種是紫外光輻射探測器，它是利用有機化合物燃燒時產(chǎn)生的紫外光，使紫外光敏感管的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，接通電路報警
二、火災探測系統(tǒng)的技術現(xiàn)狀與發(fā)展
1、技術現(xiàn)狀
改革開放以來，伴隨著經(jīng)濟建設和消防事業(yè)的迅速發(fā)展，我國消防產(chǎn)業(yè)進入蓬勃發(fā)展時期。中國消防電子產(chǎn)業(yè)是中國消防產(chǎn)業(yè)的一部分，又是技術含金量較高的一部分，并且還是發(fā)展最快的一部分，國際上一般性通用型的各消防報警設備都能生產(chǎn)。面對高新技術的發(fā)展機遇和國內(nèi)市場國際化的競爭挑戰(zhàn)，消防產(chǎn)品向更可靠、智能化、網(wǎng)絡化的早期火災探測報警技術發(fā)展。傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)與現(xiàn)代火災自動報警系統(tǒng)之間的第一個區(qū)別主要在于探測器本身性能。由開關量探測器改為模擬量傳感器上一個質(zhì)的飛躍，將煙濃度、上升速率或其他感受參數(shù)以模擬值傳給控制器，使系統(tǒng)確定火災的數(shù)據(jù)處理能力和智能化程度大為增加，減少了誤報警的概率。區(qū)別之二在于信號處理方法做了徹底改進，即把探測器中模擬信號不斷送到控制器評估或判斷，控制器用適當算法辨別虛假或真實火警，判斷其發(fā)展程度和探測受污染的狀態(tài)。這一較高質(zhì)量的信號處理技術，意味著系統(tǒng)具有較高“智能”。增加系統(tǒng)可靠性是現(xiàn)代火災探測報警技術的發(fā)展方向。智能式火災探測報警系統(tǒng)按其智能的分配可分為三種系統(tǒng)一是探測智能，二是監(jiān)控智能，三是探測智能和控制智能兼有。后者是智能化程度更高的系統(tǒng)，其可靠性更高，但缺點是成本高。
2、發(fā)展前景
人們對于火災自動報警系統(tǒng)期望在于：首先要求系統(tǒng)早期發(fā)現(xiàn)火災，其次是消除誤報和降低系統(tǒng)的成本費�；馂闹悄軋缶到y(tǒng)最終可能發(fā)展機器人智能報警系統(tǒng)。現(xiàn)代火災自動報警系統(tǒng)迅速發(fā)展另一方面是復合探測器和多種新型探測器不斷涌現(xiàn)，探測性能越來越完善。在諸多新技術新產(chǎn)品中，一種將通常用的離子感煙改進為用ＣＯ傳感器組合的復合探測器，由于空氣中的ＣＯ含量變化早于煙霧和火焰的生成，因此，它響應速度更高，發(fā)展前景很好。另一種點型激光感煙探測器，其靈敏度高于目前光電感煙探測器５０倍，用它代替吸氣式感煙報警系統(tǒng)提供甚早期火災探測，而成本費用低得多，應用前景十分好。
近年來紅外光束感煙探測、纜式線型定溫火災探測器、可燃氣體探測器等在消防工程中的應用日漸增多，并已有相應的產(chǎn)品標準和設計規(guī)范。該探測器的工作原理與光電感煙探測器類似，只是煙不必進入點型光電感煙探測器的采樣室中。線型光束探測器在一個長達１００ｍ的路徑上可代替若干個點型感煙探測器，具有保護面積大、安裝位置較高、在相對濕度較高和強電場環(huán)境中反映速度快等優(yōu)點，適宜保護較大的室內(nèi)、外場所，尤其適宜保護難以使用點型探測器甚至根本不可能使用點型探測器的場所。
智能防火系統(tǒng)作為樓宇自控系統(tǒng)的一部分，在智能建筑中既可與保安系統(tǒng)，其它建筑的智能防火系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信，并向上級管理系統(tǒng)報警和傳遞信息，為城市消防調(diào)度指揮系統(tǒng)、城市防火管理系統(tǒng)與城市綜合信息管理網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)運行提供火災及樓宇消防系統(tǒng)狀況的有效信息盥與城市其他管理中心共享數(shù)據(jù)和信息。消防自動化系統(tǒng)納入建筑設備自動化系統(tǒng)之中的廣度與深度國內(nèi)外差異很大。一般而言，國內(nèi)智能建筑中消防自動化系統(tǒng)大多呈獨立狀態(tài)，自成體系，這種自成體系的消防系統(tǒng)與樓宇、保安等系統(tǒng)相互獨立，互聯(lián)性差，當發(fā)生全局事件時，不會形成其他系統(tǒng)配合聯(lián)動和集中解決事件的功能。
三、火災探測器受干擾的原因及改進方法
1、幾種火災探測器工作原理
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、大量樓宇的建成與使用，用于保障人身和財產(chǎn)安全的火災自動報警系統(tǒng)顯得越來越必要。但火災自動報警系統(tǒng)設置后，往往會發(fā)覺系統(tǒng)有些不盡如人意的地方。如：火災探測器經(jīng)常失效或損壞，維護費用增大；探測器經(jīng)常誤報警，使得消防值班人員飽受困擾。排除了設備質(zhì)量不過關等情況后，我們發(fā)現(xiàn)這些情況往往是由于探測設備受到干擾而造成的。下面將從火災探測器的工作原理入手，逐步分析探測器的部分和主要干擾來源，并對此提出一些改進的方法。
火災探測器的一般工作原理如圖1所示：傳感元件檢測火災產(chǎn)生物或火災發(fā)生時的特性值，變送電路將探測元件傳來的原始信號轉(zhuǎn)換為電流/電壓信號，或是脈沖、開關量，送入火災自動報警控制器中，控制器對接收到的信號加以計算分析，并判定是否有火災正在發(fā)生，是則發(fā)出報警信號。有些系統(tǒng)為減輕火災自動報警控制器的負擔，在火災探測器內(nèi)安裝了CPU，承擔了控制器的數(shù)據(jù)分析任務。
現(xiàn)在，我簡單介紹兩種探測器的工作原理：
A光電式感煙探測器
光電式感煙探測器有一個迷宮式煙霧探測室，里面設有一個光源和一個感光元件。由于是迷宮式設計，光源的光線一般不能照射到感光元件上，但是當有煙霧進入后，光線在煙霧中產(chǎn)生散射，從而有部分光線射到感光元件上，煙霧越濃，散射到感光元件上的光線就越多，感光元件再把光信號轉(zhuǎn)換為電信號進行輸出。
B離子式感煙探測器
離子式感煙探測器由一個放射源、外置的采樣室和內(nèi)置的離子參考樣本室組成。當放射源照射空氣中的物質(zhì)時，一部分物質(zhì)變成帶正電的離子，另一部分物質(zhì)變成帶負電的離子。帶正電的離子和帶負電的離子在電場的作用下形成了一個電場。當煙霧進入采樣室后與帶電的離子結(jié)合，帶電離子數(shù)量的減少使電場電壓產(chǎn)生了變化，煙霧越多越濃電壓變化就越大。
2、主要的干擾源
由火災探測器的組成結(jié)構及其工作原理，我們很容易就可以判斷出火災探測器的哪些部分容易受到外界干擾，而這些外界干擾因素就是干擾源。我們認為火災探測器最容易受到干擾的是以下幾個部分：
A傳感元件
傳感元件是火災探測器的“眼睛”，但它的“視力”有限。例如：當與煙霧某方面特性相似的物質(zhì)(如：粉塵、水霧)被它“看見”后，就會認為是煙霧，從而產(chǎn)生誤報警。另外一方面，由于傳感元件一般是暴露在外界，比較容易受外界的粉塵、潮氣影響而導致靈敏度降低。
B探測電路
探測電路是包括傳感元件在內(nèi)的一組電路，主要的功能是把傳感元件傳送過來的“信息”轉(zhuǎn)換為我們所需要的電壓或電流信號。當受到外界電磁干擾時，它就會產(chǎn)生誤報警或者是不報警，甚至會損壞設備。
C通訊電路和通訊線路
通訊電路和通訊線路負責把探測到的“信息”傳送到火災報警控制器，但在這個過程中很可能會因受到干擾而產(chǎn)生誤報警。例如：探測電路傳送過來的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，然后再經(jīng)過通訊電路和通訊線路送到火災報警控制器，但可能因受到干擾而把“0”信號變?yōu)椤?”信號或是把低電平變?yōu)楦唠娖�，從而使火災報警控制器接收到假信息并產(chǎn)生誤報警。
3、干擾火災探測器正常工作的干擾因素，我們認為主要有以下幾種：
A粉塵
自然環(huán)境的破壞、、工廠的亂排亂放等都造成了空氣中的粉塵含量越來越高，而粉塵對火災探測器(特別是感煙火災探測器)來說是“頭號殺手”。過多的粉塵停留在采樣室中會造成光線的大量散射，使感光元件接收太多的光線導致探測器誤報警。
B潮氣
潮氣，特別是南方的梅雨天氣下，濕度通常大于95％，這會對探測器的電子板件及探測元件造成很大的影響。首先，會造成電子板件受潮短路而損壞，其次，當潮氣進入探測器的探測室時，會對探測元件造成干擾。特別是對感煙探測器，當潮氣進入探測室后，大量散射探測器光源發(fā)出的光線，從而導致探測器誤報警。
C電磁場
日光燈的鎮(zhèn)流器、高壓電機、通訊發(fā)射臺等設備都會發(fā)出電磁干擾，當探測器安裝在這些設備附近時，或多或少都會受電磁場干擾。
D高速氣流
當火災探測器安裝在有高速氣流的位置時，如通風空調(diào)的送風口附近、風室、風道等，高速氣流會將煙霧吹離探測器使探測器報警緩慢。
4、改進方法
在大多數(shù)情況下，干擾源是無法排除的，因此，我們只能從減少干擾影響的角度進行考慮。
A合理安裝、規(guī)范布線
據(jù)不完全統(tǒng)計，70％的火災偵測器誤報警是由于不合理安裝所造成的。因此，正確選定火災偵測器類型、以及按照有關的技術說明和規(guī)范正確安裝與布線是減少干擾影響的關鍵。例如在相對濕度長期大于95％RH，有大量粉塵、平常情況下有煙和蒸汽滯留，廚房、鍋爐間、發(fā)電機房、茶爐間、汽車庫等場所不宜設置感溫火災探測器等。在實際的應用中，我們也不難發(fā)現(xiàn)一些錯誤的例子，如：把感煙探測器安裝在電熱水器上方或是安裝在風道、風室內(nèi)。這些情況所造成的誤報率是很高的，因此根據(jù)實際地點的情況正確選擇火災探測器是十分重要的。
再有就是安裝位置的確定。例如：探測器至墻壁梁邊的水平距離不應小于0.5m；探測器周圍0.5m內(nèi)不應有遮擋物等等。如果探測器安裝在具有送風和回風管路的房間時，探測器應該安裝在流向回風口的氣流流經(jīng)的路徑上。進行放煙測試將有助于確定探測器的正確安裝位置，需要特別注意煙霧的流向及途經(jīng)的路徑（如圖4）。當探測器必須安裝在送風口附近時，就必須保持一定的距離。這些條文不但確保探測器能有效、迅速地探測到火災的發(fā)生，而且也是避免干擾的有效途徑。