火灾自动报警系统课程设计.docx

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火灾自动报警系统课程设计

摘要

火灾自动报警系统是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施，控火和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。

为建筑物的安全提供了有力的保证。

本文对沈阳市某酒店进行了火灾自动报警系统设计。

首先介绍了建筑概况，划分防火分区，根据规范进行了系统保护对象分级，划分了报警区域和探测区域，然后选择了火灾自动报警系统基本形式，确定了火灾报警控制器的型号，通过计算与校验，合理的布置了火灾探测器，确定了火灾自动报警系统的线制，进行了火灾自动报警系统的配套设备的选择，然后介绍了消防联动系统，确定了系统供电与接地装置，最后绘制了火灾自动报警系统平面图。

关键词：

探测器；探测区域；火灾探测器；火灾报警控制器

1引言

消防科学，是专门研究如何预防和控制火灾的综合性学科，火灾自动报警系统作为消防科学的一个重要部分，它是借助于电子技术和计算机技术发展起来的一门新兴应用科学，是现代消防自动化工程核心内容之一。

随着经济的发展，中国现代高层建筑在80年代初开始以惊人的速度迅猛增长，高层建筑因其自身特点，火灾的隐患较大，一旦发生火灾，火灾蔓延迅速，人员疏散困难，救援难度大，极易造成人员伤亡和财物重大损失。

国家制定了一系列防火规范，从而促进火灾自动报警设备的研究和推广使用。

高层建筑建设规模大，装修标准高，人员密集，各种电气设备使用频繁，因而存在着火灾隐患，在建筑电气设计中必须严格依照规范要求设计火灾报警控制系统。

但选择何种控制系统，使该系统充分有效地发挥功能，是设计中十分重要的问题。

火灾自动报警系统的作用是及时预报早期火灾，并控制相应的联动设备，在预防火灾方面起到至关重要的作用。

一旦发生火灾，火灾自动报警系统能及时探测、鉴别、判定火灾并启动通信系统自动对外报警，联动控制配电、广播音响、应急诱导疏散、电梯和自动消防设施，智能显示最佳疏导、营救方案，自动关闭不必要的电力系统、照明系统和办公系统，根据火灾发展状况分配供水系统、启动防排烟设施，以及实现火警信息联网通信等功能。

火灾报警系统是确保现代高层建筑免除或减轻火灾危害的极其重要的安全措施。

高层建筑的火灾自动报警系统是高层建筑整个消防系统的一部分，具体地说，是消防系统的电气控制部分和系统集成中心。

高层建筑对火灾的控制的要求会进一步促进火灾自动报警系统的广泛应用和技术发展，火灾自动报警系统作为有效的消防技术手段，也会越来越显示出它的重要性。

2火灾自动报警系统概述

“火灾自动报警系统”实际上是“火灾探测报警和消防设备联动控制系统”的简称，它是依据主动防火对策，以被检测的各类建筑物、油库等为警戒对象，通过自动化手段实现早期火灾探测、火灾自动报警和消防设备连锁联动控制。

所以，火灾自动报警系统主要

包括了火灾探测及自动报警系统、自动灭火控制系统和消防疏导指示系统。

在火灾自动报警系统中，火灾探测器长年累月地监测被警戒的现场或对象，当监测场所或对象发生火灾时，火灾探测器监测到火灾产生的烟雾、高温、火焰及火灾特有的气体等信号并转换成电信号，经过与正常状态阈值或参数模型分析比较，给出火灾报警信号，通过火灾报警控制器上的声光报警显示装置显示出来，通知消防人员发生了火灾。

同时，火灾自动报警系统通过火灾报警控制器启动警报装置，告诫现场人员投人灭火操作或从火灾现场疏散；启动断电控制装置、防排烟设备、防火门、防火卷帘、消防电梯、火灾应急照明、消防电话等减灾装置，防止火灾蔓延、控制火势和求助消防部门支援；启动消火栓、水喷淋、水幕及气体灭火系统及装置，及时扑灭火灾，减少火灾损失。

一旦火灾被扑灭，整个火灾自动报警系统又回到正常监控状态。

火灾自动报警系统的发展历史可以追溯到19世纪，1890年英国人发明了第一只用来探测火灾信息的装置——对温度敏感的感温探测器，此后的半个多世纪敏感探测器只是局部地被应用，仅作为一种报警元件。

而作为火灾自动报警系统发展标志的火灾探测器——采用放射性同位素源的离子感烟探测器，到了20世纪50年代进行研究开发。

20世纪后期，随着电子技术、计算机技术的迅猛发展，电子元件日趋小型化、集成化、功能模块化和信息处理智能化，出现了智能火灾自动报警系统，使火灾报警技术进入一个全新的发展时期。

火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段：

（1）多线制开关量式火灾探测报警系统。

这是第一代产品，目前国内极少数厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。

（2）总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。

这是第二代产品，尤其二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。

（3）模拟量传输式智能火灾报警系统。

这是第三代产品，目前我国已经开始从传统的开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式智能火灾探测报警技术的新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警的准确度和可靠性。

3建筑概况

3.1建筑物概况

沈阳市某酒店位于辽宁省沈阳市，地上部分33层。

一层面积1574.1m2，四～三十三层每层面积968m2。

最大建筑高度98m，每层高度3m。

本建筑为一类高层住宅建筑，三层为商业营业厅，其余层为住宅。

3.2系统保护对象分级

表3.1建筑分类

名称

一类

二类

居住建筑

高级住宅

十九层及十九层以上的普通住宅

十层至十八层的普通住宅

公共建筑

1.医院

2.高级旅馆

3.建筑高度超过50m或24m以上任一楼层的建筑面积超过1000m的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼

4.建筑高度超过50m或24m以上任一楼层的建筑面积超过1500m的商住楼

5.中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼

6.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼

7.省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度楼

8.藏书超过100万册的图书馆、书库

9.重要的办公楼、科研楼、档案楼

10.建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等

1.除一类建筑以外商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库

2.省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼

3.建筑高度不超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等

本设计建筑为高层住宅建筑，其高度超过50m、使用性质为综合性民用住宅，由上图可知本建筑为一类建筑。

再依据《火灾自动报警系统设计规范》第3.1.1条的规定，可知本建筑为一级保护对象。

3.3报警区域和探测区域的划分

依据《高层民用建筑设计防火规范》第一类建筑防火分区的最大允许面积为1500m2。

，依据以上规定进行防火分区划分，划分结果列于表3.2中。

表3.2防火分区划分

防火分区编号

位置

防火分区面积（m2）

FC1

三层大部分区域

1435.10

FC2

中央楼梯

552.75

FC3

商铺1楼梯间

17.54

FC4

商铺2下部楼梯间

17.54

FC5

商铺2上部楼梯间

62.16

FC6

商铺3楼梯间

17.54

FC7

商铺4楼梯间

63.36

FC8

商铺7楼梯间

63.36

FC9

商铺8下部楼梯间

63.36

FC10

电梯间

14.07

FC11

商铺8上部楼梯间

43.68

FC12

中央楼梯前室

12.12

FC13

合用前室

23.43

依据《火灾自动报警系统设计规范》第

依据《火灾自动报警系统设计规范》第2一层的探测区，划分结果列于表3.3中。

表3.3探测区域划分

探测区域编号

位置

探测区域面积（m2）

1

中央楼梯

17.42

2

商铺1楼梯间

5.84

3

商铺2下部楼梯间

5.84

4

商铺2上部楼梯间

20.72

5

商铺3楼梯间

5.84

6

商铺4楼梯间

21.12

7

商铺7楼梯间

21.12

8

商铺8下部楼梯间

21.12

9

电梯间

14.07

10

商铺8上部楼梯间

14.56

11

商铺1

113.15

12

商铺2

108.27

13

商铺3

172

14

商铺4

30.56

15

商铺5

46.47

16

商铺6

48.47

17

商铺7

30.56

18

商铺8

72.42

19

商铺9

35.63

20

商铺10

33.56

21

商铺11

59.67

22

物业

144.48

23

中央楼梯前室

12.12

24

合用前室

23.43

4火灾自动报警系统设计

4.1火灾自动报警系统基本形式选择

本建筑为一级保护对象，依据《火灾自动报警系统设计规范》第3.1.1条的规定，选择集中火灾自动报警系统。

集中火灾自动报警系统通常由集中火灾报警控制器、两个以上区域报警控制系统、火灾报警装置及电源等组成。

集中报警控制器用于接受各区域报警控制器的火灾或故障报警信号，具有巡检各区域报警控制器和探测器工作状态的功能，一般应用在较大规模的高层建筑中。

集中火灾报警系统的系统组成如图3.1所示。

图4.1火灾集中报警系统框图

4.2火灾报警控制器的确定

本建筑每四层选择一个区域报警控制器，型号为JB-QB-MN/40，安装高度为1.4m。

整个建筑选择一个集中报警控制器，型号为JB-QBL-2100A，放置在消防控制中心。

4.3火灾探测器的确定及布置

依据《火灾自动报警系统设计规范》第9.2.2条的规定，饭店、旅馆、教学楼、办公室宜选择感烟探测器，所以选择点型光电感烟探测器作为本系统的探测器，型号JTY-GD-F311。

采用查图法布置探测器，方法如下：

根据布置场所面积、高度查附表1，确定出保护面积A和保护半径R，根据保护面积A和保护半径R查附图1确定布置间距a和b，应用公式3.1计算探测器数量，根据布置场所反算布置间距a和b，校验布置间距，要求

一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式的计算值：

（3.1）

式中：

N为探测器数量（只），N应为整数；S为该探测区域面积（m2）；A为探测器的保护面积（m2）；K为修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8，一级保护对象宜取0.8～0.9，二级保护对象宜取0.9～1.0。

商铺1的探测器布置：

探测区域地面面积和高度：

S=113.m2，H=3m≤6m

屋顶为平顶，

角为零，查附表1，得一只探测器的保护面积和保护半径分别为

A=60m2，R=5.8m

计算保护直径D

D=2R=11.6m

查附图1，选取D5线（A=60m2），探测器数量为

（个），取N=2（个）

根据布置场所反算布置间距a和b

，

校验布置间距

最小设计感烟报警器数为2个。

同理，其他探测区的布置见表4.2。

表4.2探测器布置简表

探测区域编号

探测区域地面面积

S（m2）

高度h（m）

保护面积A（m2）

保护半径R（m）

保护直径D（m）

探测器数量N（个）

调整后的a（m）

调整后的b（m）

验算保护半径r（m）

验算结果

1

17.42

3

80

6.7

11.6

1

6.6

2.6

3.5

合格

2

5.84

3

80

6.7

13.4

1

4.8

1.2

2.5

合格

3

5.84

3

80

6.7

13.4

1

4.8

1.2

2.5

合格

4

20.72

3

80

6.7

13.4

1

6.3

3.28

3.5

合格

5

5.84

3

80

6.7

13.4

1

5.6

1.2

3.5

合格

6

21.12

3

80

6.7

13.4

1

6.3

3.3

3.5

合格

7

21.12

3

80

6.7

13.4

1

6.3

3.3

3.5

合格

8

21.12

3

80

6.7

13.4

1

6.3

3.3

3.5

合格

9

14.07

3

80

6.7

13.4

1

6.4

2.1

3.3

合格

10

14.56

3

80

6.7

13.4

1

6.4

2

3.3

合格

11

113.15

3

60

5.8

11.6

3

19

7.3

4.8

合格

12

108.27

3

60

5.8

11.6

2

11.9

7.8

4.7

合格

13

172

3

60

5.8

11.6

4

14.4

12.8

4.8

合格

14

30.56

3

80

6.7

13.4

1

10.1

3.1

5.2

合格

15

46.47

3

80

6.7

13.4

1

10

4.6

5.5

合格

16

48.47

3

80

6.7

13.4

1

10

4.8

5.5

合格

17

30.56

3

80

6.7

13.4

1

10.1

3.1

5.2

合格

18

72.42

3

80

6.7

13.4

2

9.0

8.1

4.6

合格

19

35.63

3

80

6.7

13.4

1

7.1

5.0

4.3

合格

20

33.56

3

80

6.7

13.4

1

6.7

5.0

4.2

合格

21

59.67

3

80

6.7

13.4

1

12.5

4.7

6.6

不合格

22

144.48

3

60

5.8

11.6

3

18

8.1

5.0

合格

23

12.12

3

80

6.7

13.4

1

6.1

1.9

3.1

合格

24

23.43

3

80

6.7

13.4

1

6.3

3.7

2.2

合格

其中检验不合格者以及保护面积偏大的探测区域，应根据《火灾自动报警系统设计规范》所规定的相关内容，结合建筑物内梁的高度、位置以及建筑物的特殊形状适当增加报警器的布置。

4.4火灾自动报警系统的线制及控制方案

根据火灾探测器与火灾报警控制器间连接的方式不同可分为多线制和总线制系统结构。

多线制系统结构形势与早期的火灾探测器设计、火灾探测器与火灾报警器的联接等有关。

一般要求每个火灾探测器采用两条或更多条导线与火灾报警器相联接，以确保从每个火灾探测点发出的火灾报警信号被接收器接收。

总线制系统结构形式如图3.2所示，它是在多线制基础上发展起来的。

随着微电子器件、数字脉冲电路及计算机应用技术用于火灾制动报警系统，它改变了以往多线制结构系统的直流巡检和硬线对应连接方式，代之以数字脉冲信号巡检和信息压缩传输，采用大量编码、译码电路和微处理机实现火灾探测器与火灾报警控制器的协议通信和系统监测控制，大大减少了系统线制，带来了工程布线灵活性，并形成了支状和环状两种工程布线方式。

通过比较以上两种线制的优缺点，本设计选用二总线制系统结构。

图4.3总线制系统结构

由于本系统共有8条二总线回路，其中每条回路报警地址均小于198个报警地址点，且模块类地址小于99个，故采用JB-QBL-2100（立柜式）二总线分布智能火灾自动报警联动控制系统方案。

4.5火灾自动报警系统的配套设备

报警区内的每个防火分区至少设置一只手动火灾报警按钮，以便人工确认火情并及时发出火警信号。

本设计手动报警按钮型号为J-SAP-8401。

依据《火灾自动报警系统设计规范》第8.3条的规定，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。

手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处。

手动火灾报警按钮应设置在明显的和便于操作的部位。

当安装在墙上时其底边距地高度宜为1.3~1.5m，且应有明显的标志。

依据以上要求在各个独立商铺内布置手动火灾报警按钮，数量为3个，并保证防火分区内任何位置到最邻近的一个手动报警按钮的距离不大于30m，安装在墙上时其底边距地高度为1.4m，具体布置情况见火灾自动报警系统平面图。

一个火灾自动报警系统，当规模较大时，例如高层建筑必须配备有专用的或与音响广播合用的火灾事故广播系统，以便迅速有效地指挥人员疏散至安全区。

本设计火灾事故广播型号为GST-LD-8305。

依据《火灾自动报警系统设计规范》第5.4条的规定，集中报警系统宜设置火灾应急广播，扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，每个扬声器的额定功率不应小于3W，其数量应能保证从一个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m。

走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。

在环境噪声大于60dB的场所设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声15dB。

应急广播的控制装置，其控制程序应符合下列要求：

二层及以上的楼房发生火灾，应先接通着火层及其相邻的上下层；首层发生火灾，应先接通本层、二层及地下各层；地下室发生火灾，应先接通地下各层及首层；含多个防火分区的单层建筑，应先接通着火的防火分区及其相邻的防火分区。

依据以上要求在各个独立商铺布置火灾应急广播扬声器，数量为3个，保证从一个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m。

走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不大于12.5m。

具体布置情况见火灾自动报警系统平面图。

4.5.3消防专用电话设置

依据《火灾自动报警系统设计规范》第5.6条的规定，消防专用电话网络应为独立的消防通信系统。

消防控制室应设置消防专用电话总机，且选择共电式电话总机或对讲通信电话设备。

设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。

电话塞孔在墙上安装时，其底边距地面高度宜为1.3～1.5m。

消防控制室应设置可直接报警的外线电话。

依据以上要求布置消防专用电话，在一层消防控制室设置总线制消防电话总机，型号为GST-TS-Z01A。

在手动报警按钮处设置电话插孔，具体布置情况见火灾自动报警系统平面图。

4.5.4火灾自动报警系统常用模块

火灾自动报警系统常用模块有：

总线隔离模块、单输入模块、单输入/输出模块、双动作切换模块、自能编码双输入/双输出模块、多设备驱动模块等。

以下分别介绍一下各模块的功能。

M500X总线隔离模块常装于总线分支处，可将支线与总线间短路处隔开，缩小影响并查找故障。

GST-LD-8300型单输入模块可采用电子编码器完成编码设置，当模块本身出现故障时，控制器将产生报警并可将故障模块的相关信息显示出来，通过此模块可将现场各种主动设备如：

水流指示器、压力开关等接入到消防控制系统总线上，并通过控制器联动其它相关设备。

GST-LD-8301型单输入/输出模块用于现场各种一次动作并有动作信号输出的被动型设备如：

排烟阀、送风阀、防火阀等接入到控制总线上。

模块采用电子编码器进行编码，模块内有一对常开、常闭触点。

模块具有直流24V电压输出，用于与继电器触点接成有源输出，满足现场的不同要求。

GST-LD-8303自能编码双输入/双输出模块是一种总线制控制接口，可用于完成对防火卷帘、水泵、排烟风机等双动作设备控制。

4.6消防联动系统

本设计的消防联动系统包括室内消火栓控制、防排烟控制、火灾应急广播控制、火灾警报装置控制、火灾应急照明与疏散指示标志的控制。

室内消火栓灭火系统由消防给水设备（包括给水管网、加压泵及阀门等）和电控部分（包括启泵按钮、消防中心启泵装置及消防控制柜等）组成。

平时由稳压泵或稳压罐维持管网压力，当建筑发生火灾后，探测器检测到火灾信号，将信号传输到火灾报警器，消防控制室能显示报警部位并接收其反馈信号。

在消防控制室联动控制台上，可手动控制消火栓泵，并接收其反馈信号。

管网的水力下降到一定值，管网压力过低时，系统也通过一系列的联动系统直接启动主泵。

消火栓按钮动作后，直接启动消火栓泵，消防控制室能显示消火栓泵的工作状况，消防泵房也有手动启动消防泵按钮，从而增加了消火栓系统的可靠性。

火灾发生时，会产生大量的火灾烟气，这对安全疏散和火灾扑救都是非常不利的，防排烟设施的开启主要由电磁铁来控制，电磁铁的控制方式有以下三种形式：

一是消防控制中心火灾连锁控制；二是自动启动控制，即自设的温度熔断器动作实现控制；三是就地手动操作控制。

无论何种控制方式，当阀门打开后，其微动（行程）开关便接通信号回路，向控制室返回阀门已开启的信号或连锁控制其他装置。

火灾应急照明与疏散指示标志的控制在火灾发生时，接通火灾事故照明指示灯和疏散指示灯，切断有关部位非消防电源，应按照疏散顺序接通火灾警报装置和火灾事故广播，并应确保设置的对内外的消防通信设备良好有效，应能解除所有疏散通道上的门禁控制功能。

4.7供电与接地

根据《火灾自动报警系统设计规范》

第11.5.1条火灾自动报警系统接地装置的接地电阻值应符合下列要求：

1采用公用接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定

2采用专用接地装置时，接地电阻值不应大于4Ω；

5.7.2火灾自动报警系统应设专用接地干线，并应在消防控制室设置专用接地板。

专用接地干线应从消防控制室专用接地板引至接地体。

5.7.3专用接地干线应采用铜芯绝缘导线，其线芯截面面积不应小于25mm2。

专用接地干线宜穿硬质塑料管埋设至接地体。

11.5.2由消防控制室接地板引至各消防电子设备的专用接地线应选用铜芯绝缘导线，其线芯截面面积不应小于4mm2。

本设计中，本着经济的原则，综合考虑各种因素，采用专用接地装置，保证接地电阻值不大于4Ω。

火灾自动报警系统是建筑物中的消防安全设备，其工作特点是连续、不间断。

为了保证其供电的可靠性，主电源应采用消防专用电源，其负荷等级应按照有关防火规范划分，并按电力系统设计规范规定的负荷级别要求供电。

该建筑的消防用电为二级负荷，二级负荷供电要求应尽量做到当发生电力故障或电力线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。

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。

火灾制动报警系统属于电子设备，接地良好与否对系统工作的影响很大。

特别是对大多数采用微机控制的火灾自动报警系统，如不能正确合理地解决好接地问题，将导致系统不能正常可靠的工作。

火灾自动报警系统应设专用接地干线，并应在消防控制室设置专用接地板。

专用接地干线应从消防控制室专用接地板引至接地体。

专用接地干线应采用铜芯绝缘导线，其线芯截面面积不应小于25mm。

专用接地干线宜穿硬质塑料管埋设至接地体。

由消防控制室接地板引至各消防电子设备的专用接地线应选用铜芯绝缘导线，其芯线截面面积不应小于4mm2。

消防电子设备凡采用交流供电时，设备金属外壳和金属支架等应作保护接地，接地线应与电气保护接地干线（PE线）相连接。

5主要设备清单

本设计所应用的主要设备列于表5.1中。

表5.1主要设备清单

序号

设备名称

型号

数量（个）

1

区域报警控制器

JB-QB-MN/40

8

2

集中报警控制器

JB-QBL-2100A

1

3

点型光电感烟探测器

JTY-GD-F311

1113

4

手动报警按钮

J-SAP-8401

123

5

火灾事故广播模块

GST-LD-8305