火灾自动报警器及气体烟雾报警器的基本设计原理本科学位论文.doc

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1、阳泉职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：王 拴 龙专业：电气自动化学号：0507241080指导教师：古 卫 芳所属系（部）：信 息 系二八年五月阳泉职业技术学院毕业设计评阅书题目：火灾自动报警器及气体烟雾报警器的基本设计原理 信息系电气自动化专业 姓名王拴龙 设计时间：2008年 3月18日2008 年5月17日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日阳泉职业技术学院毕业设计答辩记录卡 信息 系电气自动化 专业 姓名王拴龙答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为

2、30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日ii摘 要调查我国进几年火灾情况，研究火灾自动报警系统工作的基本原理，分析说明气体烟雾报警器在其中的实际应用的重要性和其防范火灾、中毒等灾害的意义。并进一步解析气体烟雾报警器的基本构造，并结合我国现状说明其发展方向。关键词：烟雾报警器、报警器、火灾报警、消防工程、火灾自动报警技术AbstractChinas investigation into the fire a few years, automatic fire alarm system on the basic principles of that gas and smo

3、ke alarm system in which the practical application of the importance of its prevention and fire, poisoning and other disasters of great significance. Further analysis of gas and smoke alarm systems basic structure, combined with Chinas status on its development direction. Key words: smoke alarm, ala

4、rm system, fire alarm, fire engineering, automatic fire alarm technology 目 录第一篇 绪论1第二篇 设计内容4第一章 气体烟雾报警器的类型及选择设计的类型4第一节 火灾报警器的分类4第二节 火灾自动报警系统5一、介绍火灾自动报警器的基本情况5二、误报警的定义及误报警率10三、误报率10四、火灾报警消防联动控制系统设计与数学模型11五、降低误报率的一些措施13第三节 气体烟幕报警器的类型17一、烟雾报警器17二、可燃气体报警器18第四节 研究分析我国国内火灾及报警器使用情况23一、公安部发布2006年火灾统计数据23二、公

5、安部发布2007年火灾统计数据24三、公安部发布2008年火灾统计数据26第五节 选定设计方向29第二章 所选设计类型的基本工作原理29第一节 原理图29第二节 工作原理30一、报警器的工作原理30二、气敏电阻传感器的工作原理30第三节 元件选择35第四节 制作与调试35第五节 应用场合35第六节 电路实用扩展36第七节 工程设计、施工和维护36结论38参 考 文 献39致谢40阳泉职业技术学院-毕业设计说明书第一篇 绪论每年，世界上因火灾而遭受到的人员伤亡多达数万，经济损失更是数十亿。因此，人们早早就开始研究降低火灾所带来的损失的方法。在诸多的消防措施中，应用旱期预报火警的技术无疑可大大减少

6、和避免因火灾而造成的重大经济损失和政治影响。火灾报警器就是为了达到能早期发现火情并进行报警而研制成功的一种重要消防安全装置。气体烟雾报警器就是其中之一。随着对火灾危害性的进一步认识，人们日益重视对火灾的防范，火灾的早期报警是减少火灾造成人员伤亡和财产损失的重要手段，在欧美发达国家陆续通过立法推广家用火灾感烟报警器的使用，产生了积极的社会效果。在美国93的家庭至少拥有一套家用火灾感烟报警器。近年来拥有家用火灾感烟报警器的家庭还在增长，住宅失火造成的人员死亡数比大规模安装报警器前几乎降低了一半。在美国和加拿大，家用火灾感烟报警器符合必须UL217标准，商用火灾感烟报警器必须符合UL268标准。19

7、87年圣诞节期间伦敦国王十字地铁站等地发生了数起大火，这些火灾大大增强了公民的防火安全意识，加深了社会各界对推广使用家用火灾感烟报警器重要性的理解，同时也大大促进家用火灾感烟报警器经销市场。在伦敦地铁大火之前，英国居民对于安装使用家用火灾感烟报警器的态度不很积极，经销柜台生意萧条。1987年末以后，居民主动购买，安装踊跃，甚至安装火灾烟雾报警装置成了房产经营者推销新住宅的基本内容之一。这种积极购买安装家用火灾报警器的原因除了与大众认识到火灾的危害性有关外，还有一个不可忽视的重要因素，就是价格下降幅度大。这样让普通家庭都能承受并愿意去购买。就英国家用火灾烟雾报警的供电电源和方式而言，近几年有所变

8、化。原来此种报警器的电源，都是普通锌碳电池单电源供电，因电池周期短，每过一段时间（大约一年）需要更换新电池，因没有及时更换，导致大约30%的报警器应工作而未工作。2004年英国推出了锂电池，在正常情况下可以使用5年，减少了更换电源的费用，降低了无效报警器的比例。目前，英国消防安全产品市场上又出现了一种交直流双配套电源供电的家用火灾烟雾报警器，其安全保障系数及节约经济开支等优越性更加显著。英国内务部电视宣传运动的宏伟目标是：继续深入开展社会宣传，大力发动民众安装家用火灾烟雾报警器，直到国内城乡居民住户全部普及使用为止。英国家用烟雾报警器的标准为BS EN14604，欧盟正式在此基础上颁布了新标准

9、EN14604：2005，规定自2006年4月起，欧盟国家生产、销售的报警器必须满足此标准。据统计，德国全年约有600人死于住宅火灾，受伤者更多。经调查发现，死亡者中的3/4不是直接被火烧死的，而是被火灾中的烟和多种有毒气体窒息或毒害致死的。从火灾调查中还了解到，绝大部分住宅火灾都发生在夜深，此时人们在熟睡中，其嗅觉不敏感。由于此类火灾都来势迅猛，扩散迅速，因此只在30秒钟后便难以控制，5分钟后便焚毁室内物品，并会伤害人员。尽管住宅火灾如此危险，但居民仍然认识不够。德国消防部门近期对2000户居民的调查结果表明：53%住户依靠邻里报警；23%住户依靠自养的动物报警；15%居民完全依赖消防人员救

10、人灭火。当消防人员询问居民不安装使用家用火灾烟雾报警器的原因时，33%的居民说家中无人抽烟，因此不用烟雾报警器。面对德国居民对住宅防火工作如此无知，德国消防协会首先通知各级消防部门尽快派住宅防火专家和众多消防人员向居民广泛宣传住宅防火的重要性和必要性及具体措施。与此同时又协同法律和保险部门，从1999年起，由家庭财产保险部门出资，对每幢居民住宅都强制性安装家用火灾烟雾报警器，从此住宅火灾明显减少。德国的烟雾报警器必须满足GS或VDS标准。2005年，荷兰和比利时也相继立法，规定每幢居民住宅必须安装交直流双配套电源供电烟雾报警器。日本近两年也开始准备立法，要在居民住宅中强制安装烟雾报警器。自20

11、06年6月，所有新装修的住宅和店铺都必须家用火灾安装烟雾报警器。我国随着消防事业的发展和有关法规的实施，消防报警系统得到普遍推广。但普通住宅内的烟雾报警器的使用还处于初级阶段。随着住宅防盗报警系统的推广，家用烟雾报警器也逐步进入住宅。但因缺少相关的法规和标准，家用烟雾报警器的生产和安装使用缺乏有效的控制，存在极大的隐患，急需出台相关的标准和法规，规范家用烟雾报警器的生产和安装使用，保障人民生命财产的安全目前，我国尚无正式的家用烟雾报警器标准，国内生产使用的家用烟雾报警器绝大多数未通过我国专业的检验机构的检验，缺乏有效的控制，存在较大的质量隐患。家用烟雾报警器的国家标准正在编制中，其中独立式感烟

12、火灾探测报警器标准已编制，正在审核中，尚未正式颁布实施，家用火灾安全系统标准也已编制，正在审核中。目前家用烟雾报警器的检验借用GB4715-2005点型感烟火灾报警器标准，由沈阳消防电子产品监督检验中心承担检验任务，公安部消防产品合格评定中心审核发放3C证书。独立式感烟火灾探测报警器（送审稿）主要条款与GB4715-2005点型感烟火灾报警器基本一致，只是在声光报警和电源方面针对家用报警器的特点和应用环境作出了相应的规定。在家用火灾安全系统标准（送审稿）中，对感烟报警器的描述借用了GB4715的条款。家用烟雾报警器的安装使用尚无相关法规，应制定相关法规，或在现有法规的基础上增加有关要求，规范其

13、应用。2003年，ISO:统一烟雾报替器规范烟雾报警器用于防止受伤、死亡或损害。一项新的国际标准将全世界使用的多项烟雾报警器标准协调一致。烟雾报警器用于家庭或其他居住设施，以帮助探测失火并警告居住者立即从房屋内撤离。这些设备从20世纪70年代走进消费者生活，家庭火灾导致的死亡率大大降低。但是，制造商所面临的主要困难之一在于，在不同国家烟雾报警器有不同的声音报警信号以及不同的标签、连接和电池要求。如果制造商能够根据被所有市场接受的一套要求和准则进行生产，那么这些困难就能迎刃而解。ISO 12239:2003火灾探测和火灾报警系统一烟雾报警器向制造商提供所有烟雾报警器通用的一系列功能，连同相关的要

14、求、测试方法、性能准则和制造商使用说明。该标准使制造商能够根据一个标准生产、获得更佳的规模经济效益，并为消费者降低价格;消费者则将相信他们拥有的烟雾报警器是根据国际最佳方式制造的。该标准由ISO/TC 21(火灾保护和消防设备)分技术委员会SC3(火灾探测和报警系统)制定。SC3主席Peter Parsons指出，ISO 12239采纳了ISO 8201(声学一声音紧急疏散信号)有关疏散信号的要求，因为这是大多数国家疏散商业建筑所使用的相同信号模式。这就意味着家庭将习惯于公认的信号，那么当他们在商业建筑、工厂或商业中心听到类似信号时，就会知道他们应当立即从建筑物内撤离4。由此可见，烟雾报警器的

15、重要性。而通过这次设计也了解了其神秘之处。使自己能够在熟练掌握所学专业知识的基础上，更加直观的看到所学知识在实际生活中的应用。第二篇 设计内容第一章 气体烟雾报警器的类型及选择设计的类型第一节 火灾报警器的分类火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类：感烟探测器：一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在

16、电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子的正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，它的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光

17、电感应原理，不同的是光源改用激光束。这种探 测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。感温探测器：一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点(7090)时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有一类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。光辐射探测器：一种是红外光辐射探测器。物质在

18、燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。第二节 火灾自动报警系统一、介绍火灾自动报警器的基本情况火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑都应该安装。它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的自动消防队1。这就是火灾自动报警系统。目前，火灾自动报警控制系统已广泛应用于商场、仓库、宾馆等场所。在现代，不论是普通型（比如民用住宅）还是豪华型（比如高级宾馆）

19、的高层建筑，都日益重视防火和安全技术的普及应用。因为其楼层多、人员密集，如果发生火灾，疏散困难，扑救也困难，势必造成严重的人员伤亡和财产损失。火灾自动报警控制系统采用集中报警控制方式的总线控制系统现代建筑的特点是楼层不断加高，这主要是从缓解城市用地紧张的角度出发的，同时还便于集中供电、供热、供气，便于集中控制和管理。为了保障高层建筑安全可靠，必须设计出具有可靠性高、实时性好的火灾自动报警与消防系统，其要求是：（一）当有火情发生时，能以最快的速度检测报警，并能检测火情发生的具体地点（特定的地址编码）；（二）经查实确认后，能及时的通报消防部门灭火；（三）系统本身应有自身故障检测的功能，如系统欠电压

20、报警和自检功能等，保证自动报警系统功能完好；（四）较高的系统抗干扰能力，防止系统发生误报警。目前，虽然已经有多种火灾自动报警系统，但大多还属于脱机方式，最终要靠人来联系消防部门，往往由于不能及时报警而造成重大损失。如果能够以在线的方式直接工作，将很大程度上减轻财产损失和人员伤亡。我们正是着眼于这一问题，力图从根本上解决脱机信号传输方式存在的问题，直接将信号通过无线传输技术发送给主控室或消防部门，达到第一时间救火、灭火的目的2。在日常生活中，最长见的用于火灾自动报警系统的火灾报警器就是“气体烟雾报警器”（属于感烟探测器）。以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近

21、年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。（一）适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术比美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范规定的场所和部位，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位。（二）智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现

22、场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。（三）网络化程度低。我国应用的火灾119动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。（四）组件连接方式有待改善。火灾自动报警系统以多线制和总线制连接方式为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时，铜导线耐高温性能差、易磨损

23、，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。（五）火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。由于火灾探测器的安装环境极其复杂，加之各种传感器在探测火灾方面存在着某些先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面发生的微妙变化，对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟存在探测“盲区”，误报、漏报现象时有发生。（六）超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高

24、了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。 针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为七个方面。 （一）网络化 火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间

25、、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络， 实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。（二）智能化火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模

26、糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统， 即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。 （三）多样化1火灾探探测技术的多样

27、化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。 2设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制

28、，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术，设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。 （四）小型化 火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备、服务资源进行判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、

29、使用、管理就变得简洁、省钱、方便。火灾报警消防联运控制系统主要由五大部分组成。分述如下：1火灾信息探测 主要由对火灾物理因素（烟雾，火光和温度等）敏感的无件组成。主要有火灾烟雾探测器、火灾湿度探测器以及人工报警器等。它是火灾报警系统的重要组成部分，也是火灾报警系统的关键技术。2火灾信息传输 火灾报警消防联动控制系统的信息传输方式很多，目前在工程中常用的有如下几种：（1）总线传输制式 这是目前工程中用的最普遍一种。它用两根普通导线将供电、认址、传讯三件事集为一身。一对总线总多可以联结500个各种火灾探测器和各种监测控制模块。（2）（n+1）线传输制式 这是小型工程中早期常用的一种传输方式，顾名思

30、义，它是一个探测（或控制）点用一根导线，再加一根共用线组成，它能将供电与传讯一次完成。（3）无线传输制式 这是目前工程中一种辅助信息传输方式，适合于远距离分散监控点的信息传输。3.火灾信息处理 火灾信息处理是火灾报警消防联动控制系统的心脏。它主要由专用计算机和专用软件组成，主要有火灾报警控制器和火灾报警消防联动控制器等。4.消防临近模块 消防报警监视控制模块是现代火灾报警消防联运控制系统实现点报点控的中间单元。是火灾报警消防联运控制器实现对火灾报警设备和消防设备进行闭环控制的专用部件。5.报警消防设备 火灾报警消防设备主要由火灾报警器和防火灭火设备组成。火灾报警设备主要有消防广播系统、声光报警

31、器等；防火设备主要有防火门、防火卷帘、防火隔栅和防火水幕等；灭火设备主要有气体灭火设备（如灭火弹等）和液体灭火设备（如水工灭火，泡沫灭火等）设备。6.火灾报警消防联动控制系统原理框图手动报警温度探测火光探测烟雾探测控制器模块防火设备报警设备灭火设备 火灾报警消防联动控制系统原理框图 火灾报警消防联运控制系统与其他类型监测控制系统一样，都存在着漏报、误报和控制不确定度问题。对火灾报警消防联动控制系统来说主要是该报不反如漏报问题，不该报乱报（误报）、该动不动（漏控）和不该动乱动（误控）的问题。目前火灾报警消防联动系统存在这些问题就严重影响着其有效的使用，已经引起火灾报警消防联动控制系统产品生产者、

32、系统设计者和工程施工者们的密切注意，正作为一个新的技术课题进行研究和探讨。二、误报警的定义及误报警率 根据我国国家标准，误报警的定义：实际上没发生火灾，而火灾报警装置发出了火灾报警信号。根据国际标准，误报警的定义是所报之火灾现在不存在，并且也不曾存在过。造成误报警的原因可以蓄意所为、误动作或偶然因素。结合起来理解，不管是探测器方面的原因也好，只要无火灾存在却报了火警，都叫误报警。 而误报警率则是火灾报警系统中各装置在规定使用条件和期限内发生误报警的次数。通常以百万小时的误报警次数表示：误报警率=误报警次数/百万小时（106小时） 所谓火灾报警消防联动控制系统的漏报率就是在火灾监视现场发生N次火

33、情有M次未能报出，记作PL，其计算公式为： PL=M/N*100% （1-1） 我们通过n重贝奴里试验可知，上述漏报率的概率分布属二项分布。经现场n重试验，出现k次漏报的概率记作Po，其计算公式如下： （1-2） 式中 由（1-2）式可知，当系统有1000个监控点时，在1000次报警时出现10次漏报的概率都是100%。所以，火灾报警消防联动控制系统的理论误报概率是系统设计的重要技术课题。三、误报率 所谓火灾报警消防联动控制的误报率就是系统报出N次火警，其中M次不是火警，记作PW，其计算公式为： PW=M/N*100% （1-3） 误报率的概率分布规律与漏报率概率分布完全相同，其计算公式如下：

34、PWO（K、N、PW）= N！PKW（1-PW）N-K / K！（N-K）！（1-4）误报率的理论值与漏报率有相等的数量级。但在工程实践中，误报率出现的概率是很高的，甚至有的火灾报警系统视因误报过高而无法开通使用。究其原因，主要是火灾探测器，特别是火灾烟雾探测器就存在着原理性误报问题，它无法识别烟离子还是其它离子。因此，外界环境影响是造成系统误报的重要原因。 对火灾报警消防联动控制系统的产品生产者来说是如何采用新技术，新原理进行火灾探测器技术改进的问题，对系统设计和工程施工来说则是如何针对系统漏报率和误报费率提高系统设计和工程施工质量问题。四、火灾报警消防联动控制系统设计与数学模型 火灾报警消

35、防联动控制系统的系统设计，既要考虑监控系统共有的漏报率和误报率等技术问题，又要考虑火灾报警消防联动控制系统工程设计方法和数学模型介绍如下：（一）声光报警系统设计要求和设计数学模型 火灾报警系统的声光报警信息既不能有漏报，也不能常误报。在火灾报警系统工程设计时，既要把火灾信息送入控制器，这同时要对火灾信息的性质和来源进行区别对待。如手动报警按钮信号，消火栓按钮信号等具有人工智能性质，应给予特别考虑，一旦有信息就应启动火灾声光报警系统，又如水流指示器，压力开关信号在同一消防点它们是相关信号，就必须按“与”的关系处理；同一监控点的火灾湿度探测器与火灾烟雾探测器同时报警的信号也应具有“与”的优先权；其

36、他火灾探测器的信号应进行人工确认处理等等。因此，火灾报警系统工程的报警设计中数学模型应该为：RB=R1+R2+R3R4+R5R6+B（R7+R8+R9） （2-1）式中：R1手动报警按钮信号； R2消火栓按钮信号； R3水流指示器信号； R4压力开关信号； R5与烟感同用的火灾湿度探测器信号； R6与温感同用的火灾烟雾探测器信号； R7火光探测器信号； R8单用火灾湿度探测器信号； R9单用火灾烟雾探测器信号； B人工确认报警信号等。B=R7R8+R8 R8+R9R9+R10 （2-2）R7R7+R8R8+R9R9是R7、R8和 R9报警后经控制器再次查询确认的报警讯号；R10是人工健入信号。

37、2 火灾报警消防联动控制系统中防火设备控制系统设计与数学模型 多数防火设备的启动均不产生二次灾害，且不影响正常生产和生活，其控制条件可以放宽设计。例如：消防电梯降至底层，防火卷帘落半（距底1.5米）以及防火门关闭等都可以与声光报警同步控制。因此，防火设备控制系统设计的数学模型可以用声光报警控制的数学模型来描述，其数学模型如下：RF= RB= R1+ R2+ R3 R4 +R5 R6+ R（R7 +R8+R9）（2-3） 公式（2-3）与（2-2）和（2-1）中各符号的意义完全相同。（二）火灾报警消防联动控制系统中灭火设备控制系统设计与数学模型 多数灭火设备的启动均影响正常生产和生活，并且还产业

38、二次灾害，其系统设计必须小心从事。例如：水工灭火中干式喷淋灭火系统一旦误把喷淋泵启动，没有发生火灾，却会会发生水灾。因此，灭火设备控制系统设计既要考虑“该动必须动”，又要考虑“不该动不能乱动”。根据工程实践和消防工程验收规范的要求选择如下系统设计数学模型是可行的。RM= R1+ R2+ R3 R4 +R5 R6+ M（R7 +R8+R9）+ R10 （2-4） 式中：R7 R7 R7、R8 R8 R8和R9 R9 R9是R7及R8和R9是控制器多次确认均存在的报警信号。 由公式（2-4）可知灭火设备控制必须确认确有火灾信息并且具备灭火条件才能发出启动信号。（三）火灾报警消防联动控制系统的综合设

39、计与数学模型 前三种系统设计及其数学模型考虑的侧重点还是防止误报和误动的问题。因为误报和误动，特别是误报是工程实践中经常遇到的问题，非常棘手，用户对此也反映强烈。对火灾报警消防联动系统来说，不怕一万，就怕万一，是用来预防万一的。漏报在日常使用中虽然不常见，但都是系统的致命缺陷。因此，在进行火灾报警消防联动控制系统综合设计时，漏报问题仍然是考虑的重点。目前在工程实践中常用的技术手段有如下几种：1.对关键部位和要害部门采用多手段监控 在进行火灾报警消防联动控制系统综合设计时，对诸如档案室、图书馆、物资仓库等关键部位和要害部门同时设计火灾湿度探测器和火灾烟雾探测器，使火灾报警消防联动控制系统的灭火设

40、备控制数学模型中R5R6火灾信息增大优先权，使M（R7+ R8 +R9）减弱其作用，将系统设计的数学模型改成为RM= R1 +R2+R3 R4 +nR5R6 （2-5） 式中n是监控点数。 由公式(3-5)可知，这种控制数学模型不仅减少了漏报率，而且也减少了误报率。但其主要问题是增大了工程费用。在系统综合设计时应全面考虑。由于工程实践需要，许多生产厂家已推出火灾感温感烟复合探测器，但其价格却居高不下。2.对消防监控场所采用多布点工程技术 对一些只可能出现一种火灾因素的监控场所，如汽油库、化学品仓库等在发生火灾时，火光反映最快，不产生烟雾，温感也来不及。在系统设计时，对监控场所宜多布置火光探测器

41、，将火灾报警消防联动控制系统中对灭火设备控制的数学模型改成为RM= R1 +R2+mR7R7 （2-6） 式中m为火光探测器在同一个监控场所的布点个数。 由公式（2-6）可知，这种数学模型完全可以减少系统漏报率。设计得法也能减少误报率。当然工程费用也会增加。 火灾报警消防联动控制系统设计同其他监控系统一样，其工程实践是相当复杂的，在系统设计时只能相机而定。当前火灾报警消防联动控制系统不论在产品，还是在工程设计，已经呈现出“系统工程化，和规模堆叠化、硬件积木化、软件模块化及传输总线化、配置网络化、控制智能化”等等特点，已经成为典型的现代化系统工程。五、降低误报率的一些措施火灾自动报警系统探测器的

42、误报警所造成的恐惧和损失等，已经引起了产业界，业主和消防监督部门的高度重视，误报警的成因是有多种因素的，笔者认为主要存在于产品的设计，制造，工程设计，施工，技术监督，使用环境，日常维护，管理等方面。现以光电感烟探测器为例，提出一些减少误报警的对策。（一）产品设计1.光学结构 光学结构不便要满足灵敏度高的要求，而且要有足够低的环境敏感度。通过优化设计使光学部分的结构简单，对零部件制度精度要求降低。通过对环境干扰物如水蒸气、香烟烟、烹调油烟等散身特性分析临别，降低误报几率。2.通用型和针对型探测器 通用型探测器降低误报警的方法之一是将灵敏度根据使用场合的保护要求和时候段（昼夜、工作日和休息日）做成

43、可设定或可调整型的。针对型探测器（Environment specific detector）是将使用环境划分成若干类型，针对不同类型使用不同的软件，从而达到有效探测和降低误报警的目的。3.多元探测 为了有效探测和减少误报警，近年来多元探测（Multi sensor based detection）得到了发展，目前产品的成熟形式有光电感烟与半导体感温复合，光电感烟、离子感烟与半导体感温复合，按近于成熟的有光电感烟、半导体感温和一氧化碳传感复合等。4.自动诊断 在探测器中设计自动诊断回路，通过对主要功能元件和主要性能指标进行定期自检。当超出设计范围时发出论断信息，提醒值班人员及时更换有问题的探测

44、器，确保探测器保护良好的运行状态。5.预警 预警可以在较低的火灾危险下给出，当然也有将第一次火警信号作为预警的，基本思路都是通过一定的时间进一点确认报警信号。预警法对自动连接紧急设施的系统特别有意义，因为值班人员可以花一定时间去调查发出预警的原因，估计是否会进一步发生火警，以减少由误报警使灭火设备启动而造成的损失。6.硬件可靠性设计（1）滤波 为了克服从导线直接耦合进火灾报警联动系统的干扰，在控制器的所有输入输出线上，都要采取滤波措施，特别是在电源线上。在交流电网中，存在各种干扰，如启停大功率负载产生的高频干扰、感性负载产生的干扰、晶闸管通断产生的干扰、电网电压下降产生的干扰等。这些干扰幅度大

45、，持续时间长，出现频率高，是对系统影响最大的干扰。为了抑制干扰，在电源输入端要设计电源滤波器，从干扰源端抑制干扰。在电源的直流输出端，要接直流滤波器，保证电源输出是干净的。在其它输入输出线上，由于要引出控制器，主要由于电容耦合和电磁感应耦合产生的干扰。这些干扰幅度较小，对系统影响也较小，但可能导致系统误报警或误动作。为了克服这些干扰，在这些导线上也要有滤波措施。（2）信号传输及接地 电子设备的干扰与系统的接地方式有很大关系，接地技术是抑制干扰的重要手段。良好的接地可以抑制系统内部噪声，防止外部干扰，提高系统抗干扰能力。在控制器设计中，一般采用浮地机壳接地方案：把数字电路及模拟电路工作的基准地浮空，控制器外壳采用屏蔽接地。浮地方式可以使电路不受大地电流的影响，提高控制器的抗干扰性