消防报警产品与系统的技术现状与市场.doc

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消防报警产品与系统的技术现状与市场
文章发表于：2008-7-9 22:39:26  

1.火灾自动报警系统现状与分类
 　　近年来红光束感烟火灾探测器、缆式线型定温火灾探测器、可燃气体探测器等在消防工程中的应用日渐增多，并已有相应的产品标准和设计规范。
　　红外光束线型感烟探测器是应用烟粒子吸收或散射红外光束使红外光束强度发生变化的原理工作的。探测器的工作原理与光电感烟探测器类似，只是烟不必进入点型光电感烟探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可能使红外光束衰减。线型光束探测器在一个长达100米的路径上可代替若干个点型感烟探测器，具有保护面积大、安装位置较高、在相对湿度较高和强电场环境中反应速度等优点，适宜保护较大的室内、外场所，尤其适宜保护难以使用点型探测器甚至根本不可能使用点型探测器的场所。
　　缆式线型定温火灾探测器适宜保护电缆隧道等工业建筑或特殊的应用场所。它又分为模拟式和数字式两大类，目前主要发展和应用是数字式。探测器实际上是条热敏电缆，它由两根弹性钢丝、热敏绝缘材料、塑料包带及塑料外护套组成。在正常监视状态下，两根钢丝间呈绝缘状态。在每一热敏电缆中有一极微小的电流流动，当热敏电缆线路上任何一点（部位）的温度（可以是“电缆”周围空气或它所接触物品的表面温度），上升达到其额定动作温度时，其绝缘材料熔化，两根钢丝互相接触，此时报警回路电流骤然增大，报警控制器发出声、光报警；同时数码器或液晶火灾报警的回路号和火警的距离（即热敏电缆动作部分的米数）。经人工处理后，热敏电缆可重复使用。
　　可燃气体火灾探测器适用保护可燃气体容易泄漏处的附件、泄漏出来的气体容易流经或容易滞留的场所。可燃气体探测器按其测气体的特性又有很多种类与品种镕但主要手段大多采用“点型可燃气体探测器”，该类探测器在实际应用中存在寿命短、易中毒、探测器面积小等缺陷，因此目前现场应用一般只限于在重点位置安放。一种基于气体的光谱本征吸收原理的大面积可燃气体探测器在90年代初期由英国西格公司首创，沈阳消防科研所填补了我国在此项技术领域的空白，自行研制开发了“线型红外可燃气体探测器，采用双波段实现对可燃气体的探测，一对探测器的最远探测距离可达80m，探测灵敏度高、响应速度快，不会因某种气体中毒而损坏器件，也不会因可燃气体浓度过高而降低性能。由于该系统采用了双波段互补技术、信号窄脉冲同步分离技术、探测器工作点自动调整技术，最大限度地消除了灰尘、雨、雪、雾等自然环境对系统工作的影响，较好地解决了系统在较恶劣环境下长期稳定运行问题。其探测效率、寿命、性能稳定都远优于目前应用的“点型可燃气体控制器”。
　　空气采样感烟探测技术70年代中期由澳大利亚首创后，在国外已得到广泛应用，并逐步进入我国消防市场。该技术在探测方式上，完全突破被动式感知火灾烟气、温度和火焰等参数特性的局面，跳跃到主动进行空气采样，快速、动态地识别和判断可烯物质受热分解或燃烧释放到空气中的各种聚合物分子和烟粒子。国际上将空气采样式感烟火灾探测器定义为：通过管道抽取被保护空间的样本到中心检测室，以监视被保护空间内烟雾存在与否的火灾探测器。该探测器能够通过测试空气样本了解烟雾的浓度，并根据预先确定的响应阈值给出相应的报警信号。普通的空气采样式感烟火灾探测系统，一般是在吸气管道中加装普通点型感烟火灾探测器或采用相似的传感器作为烟粒子探测器，其烟雾探测原理与普通点型感烟控制器相同。目前先进的高灵敏度空气采样式感烟火灾控制报警系统，High Sensitivity Artificial-intelligence Smoke Detection System以下简称HSASD，按其探测原理可分为浓度计式和激光计数式两种。如澳大利亚GODEX极早期火灾智能预警系统主要用于抽取空气样本的管道网络、高效长寿的气泵、空气流速控制器、烟粒子激光探测器、信号处理电路、“人工神经网络”微处理器和报警信号显示电路等组成。它采用了分布智能和神经网络算法以及专用的集成电路，在探测器内补偿了灰尘等污染和温度等对激光器的影响，并对信号进行数字滤波，用神经网络对烟等信号的幅度、动态范围和持续时间等特征进行处理后，输出四种级别的报警信号。
　　另一种点型激光感烟探测器，其灵敏度于目前光电感烟探测器50倍，其成本费用又比吸气式感烟报警系统低得多，应用前景十分良好。美国Notifier公司研制出革新型即甚早期智能报警系统，发射强光激光二极管结合特定的透镜和反光镜光学系统，使其信噪比远远高于传统的光电感烟探测器，采用“高级可寻址燃烧探测报警“（AWACS）软件和漂移补偿及平滑算法，使得激光探测器辨别灰尘和烟粒子，而且能抑制较大的悬浮粒子（例如灰尘、纤维屑和小昆虫）引起的误报信号。多探测器协同探测是该系统独特性能，每一只探测器在进行其模拟量报警判定时，要参照其相邻探测器的读数，可用于抑制某些误报现象，并对真实的火灾作出较快的响应。
2.火灾自动报警设备选型基本要素
　　无论火灾自动报警系统规模大小、功能需求不同，系统可靠性与误报率都是设备选型的两大基本要素。在满足性能价格比高的前提下，要求尽可高的系统可靠性和尽可能低的的误报率是所有建设单位业主和设计师、安装施工和使用维护者追求的共同目标。从追求卓越的理想角度出发，应优化设计、选用最先进设备产品，优化施工、使用和维护；但从节省资源的现实角度出发，不妨适当降低追求十分完善的目标期望，选用较佳的设备，却万万不可放松和降低对于系统可靠性和误报率这些基本要求。
　　火灾自动报警系统可靠性是以真性的测量。换言之，一个火灾报警系统在其使用期限内，对各种条件须做出适当的响应。可靠性是说明一个系统质量的最佳指标。构成火灾自动报警系统可靠性的四大要素为设备、系统设计、系统安装和系统维修。从典型可靠性方程可知，一个系统的可靠性完全取决于系统的设计、组成系统的硬件、系统的安装及维修可靠性因子之积，而设备选型既与设计，又与设备、施工、维护这四个环节都密切有关。下面分别探讨探测器、传输线路和控制器对系统可靠性的影响：
　　1.瑞士CERBERUS公司以F910火灾探测器为例认为其平均无故障时间（MTBF）为30年，根据大量的工程实践分析，一个火灾探测器MTBF为30年还是比较符合目前的实际情况。由若干个探测器组成的火灾报警系统，可以看成一个串联系统。若一个探测器出现故障，就可认为系统出现故障。若由几个探测器组成的系统平均无故障时间为单个探测器MTBF的几分之一。例如每个探测器的MTBF为30年计算，100个探测器的小规模系统的Ts=109.5天；500个探测器的中规模系统的Ts=21.9天；1000个探测器的大规模系统Ts=10.95天。系统中火灾探测器的数量越多，则系统的平均无故障时间越短。因此，规模越大的火灾报警系统对火灾探测器可靠性选用要求越高。
　　从火灾探测器可靠度研究表明。不使用探测器内的灵敏度鉴别电路，而是将正比于烟浓度的电压信号传送到控制器，由控制器判断火灾的真伪，其实质是不断检查探测器工作状态，由此判断环境变化和真实火灾，也就是采用模拟量探测器技术。
　　因此，笔者认为火灾探测器应用数量较多的大规模系统，尤其是智能建筑中火灾自动报警系统均应选用模拟量火灾探测器。此外，有些建设单位业主主要问题或设计师主张模拟量探测器混同于一个系统，国内外有些厂家产品也迎合这种需求有相应的产品，笔者不能苟同这一做法。因为这些开关量探测器混用将使整个系统可靠性降低不小；况且国外同一家厂商模拟量产品比其开关产品价格约高20％～30％；国内模拟量产品比其开关量产品价格约高10％～20％，甚至相差无几，达到同一价位水平。因此，两者混用技术经济效果不佳，不宜采用。
　　2.传输线路（含导线段和连接螺丝等）对系统可靠性影响也大，并随系统规模增大而增加。
　　显然，多线制传输线路数量很大，合计故障率高；总线制传输线路数量剧减，合计故障率低；二总线传输线路又比三、四总线传输线路更好些；联动控制与报警于一体的二总线方式的可靠性最高。
　　总线制传输线路大多采用并联总线控制方式，其缺点在于一旦总线回路出现短路，则整个回路失效。为了保证系统的正常运行，不得已在系统中分段增设短路隔离器。这样，不仅使系统变得复杂，设备投资增加，且使用和维护不便。
　　链式连接回路控制方式主要特点如下：一是回路用线量少；二是可分别识别每只探测器当时的状态（正常、故障或火警状态）；三是回路可连接成环型。因此，回路出现短路故障时，可通过正、反查询，能够保证回路中其他探测器正常工作，即回路具有自我保护能力。先进的火灾自动报警系统具有适应编址方式，还在探测器中有特殊的保护电路功能，所以不必设置短路隔离器，不仅使系统构成简单、安装调试、使用和维护方便，也进一步提高了系统的可靠性。
　　3.报警控制器本身当然是系统可靠性有影响的重要因素。若报警控制器采用工控机或带双CPU的主机，前者抗干扰性好；后者系统运行有冗余度；系统可靠性提高。
　　传统的火灾自动报警系统采用集中一区域二级构成方式，先进系统的构成方式应分为分布式系统，即采用通用控制器构成主机，从机分布式系统；网络采用环形结构或令牌环。各个单体建筑相对独立的消防系统，网络可以实现互联、资源共享、信息传递和操作系统网络化，其可靠性进一步提高。
　　火灾自动报警系统误报原因很多，其中火灾探测器的误报又是其主要原因。模拟量探测器比开关量探测器误报率一般可降低一个数量级水平。多态探测器给出“正常”或“火警”以及其他正常状态的大于2个输出状态，比一般双态探测器的误报率进一步降低。
　　一种能自动补偿环境条件（诸如温度、湿度、气压等的变化，特点是补偿因长期污染带来的灵敏度变化的“分布智能”探测器，即具有初级“探测智能”，将使其误报率进一步降低。
3、市场现况与趋势
　　中国消防电子产品行业在国民经济中属发展迅速的朝阳行业，几年来一直呈可持续发展的良好态势。国内外消防电子产品厂商都看好消防电子产品市场这一热点，都给予充分重视、关注与投入。
　　目前国内市场每年投入安装使用的探测器总量大约为300万只，其中境内生产（含国产、合资生产、合作生产、引进国外技术和外资独资生产）探测器约200万只，其市场占有率约60％；境外生产（原装进口和海外OEM生产）探测器约100万只，其市场占有率约34％。
　　换言之，目前我国火灾自动报警设备市场与往年一样，仍是国产、合资生产与进口产品“三是鼎立分天下”。但是，境内生产产品市场占有率比往年提高，而境外生产产品市场占有率比往年相应降低。
　　以产品市场地域分布而言，中西部地区（内地城市）以采用国产产品为主；东部地区（经济发达的沿海开放城市）采用进口和合资产品较多。以生产厂家而言，国内约有130家企业；国外有34家企业的产品在国内市场销售，实际国外企业向国家消防电子产品质量检查中心送检已达47家企业，并呈增多趋势，因中国消防市场之大，使更多国外企业争先恐后投入。
　　消防电子产品厂家发展极不平衡。境内生产销售量80％集中在近20个左右的较大企业；境外生产销售量80％集中在近10个左右的国外厂商。目前市场状况呈现现下列变化：
　　1.以市场占有率而言，国产产品增长；合资产品增长；进口产品减少。
　　2.模拟量产品市场占有率稳定增长。进口与合资产品中，模拟量产品占绝大多数；国产厂家可提供模拟量产品也居多半，但市场销售量还未居多，这一状况正在不断改观。
　　3.产品价格呈下降趋势。随着火灾自动报警控制技术发展（成本降低）和市场竞争。价格呈下降趋势，境内生产与境外生产产品都如此。
　　中国消防电子产品行业从整体而言是竞争力较强的产业，该行业内各厂家发展极不平衡，大小、强弱之间差距日益增大，呈两极分化之势，即强者恒强的“马太效应”。下面简述一些有重要影响的变化：
　　1.海湾（集团）公司（秦皇岛）是本行业中发展速度最快、消防电子产品种类最多、涉及技术领域最为广泛的厂家。该单位作为本行业高速发展的典型，在产品技术含量、质量上均佳，新产品开发能力强。近年来开发出GST8000分布智能火灾自动报警系统，主机超大容量，可接128个回路，单机容量超过30000点；各类探测器及模块均内置CPU，固化智能算法，无硬地址开关，可实现电子编码；每一回路上的探测器与控制模块可任意混编；主机设置LONWORKS网络化接口，控制器内部采用LON总线结构，便于组成分布式报警网络并与楼宇自动化系统集成。该系统可含智能可燃气体探测器、智能紫外火焰探测器和智能线性红外光束感烟探测器，这些产品是大多数厂家本身不生产而需外配的。
　　该厂家是我国从消防电子厂商扩展到楼宇自控系统生产的首家单位，推出BA5000楼宇自控系统和XQ5000智能小区管理系统等，其共同点都基于LONWORKS技术。该单位以其综合力强、高速发展业绩骄人，而被国家科技部、中国证监会评审通过获准将成为“上市”股份公司，是本行业目前唯一入选的首家企业。
　　2.由中国核工业集团公司所属的国营二六二厂、国营四零四厂、国营五二四厂、中国原子能院北京科原电子仪器厂等单位新组建的中核久安科技股份有限公司，成为国内消防电子及固定灭火系统行业中产品最齐全、生产规模最大、销售服务网络最大的企业，其消防电子与自动灭火系统相结合为国内首例，跨地域强强联合，优势互补是其特色，进一步增强在国内和国际市场的竞争力。
　　3.消防电子产品厂家扩展到楼宇自控系统领域是技术发展的必然延伸，除前面已述的海湾集团外，北京世宗智能公司推出楼宇自控产品SZBAS，并可构成智能建筑系统集成，它采用了先进的现场总线（CANBUS）技术，实现了无主从点对点高速通讯。原国营二六二厂推出了262NET智能楼宇自动化网络系统，它是一个网络多种技术的集合，该厂不同型号的产品，甚至不同厂家不同品牌的产品都集成在这个网络上。清华同方控制工程公司引进法国NOVA、VEGA智能火灾报警系统技术、产品和设备，在国内生产，此举作为“同方”进军国内消防领域的重大动作，引人注目。
　　4.扬长避短，适者生存。鉴于本行业竞争剧烈的现实，一些实力不强的生产厂家采用扬长避短，适者生存的策略。只生产控制器而探测器配套采用其他企业产品的厂家有近10家，例如杭州融通公司配套探测器采用美国盛赛尔产品。有些厂家专门生产特色产品，如红外光束感烟探测器生产厂家不多，即使本行业规模较大的厂家除海湾集团外大多都不生产，然而合肥“科大立安安全技术公司”除推出大空间火灾安全监控系统外，还生产红外光束感烟探测器产品，有甚者北京核中警消防技术公司专门生产红外光束感烟探测器和紫外火焰探测器，并有相应报警接口产品，可实现同任何厂家的报警控制器相联接。这种甘当配角的企业精神符合社会分工的需求。南京华锋电子公司生产家用点型探测器；无锡梅思安安全设备公司和北京迪安波科技开发公司专门生产可燃气体报警设备。
　　综上所述，我国消防电子产品民族工业发展迅速，许多企业的产品已完全达到与某些国外产品抗衡的程度，与国外先进水平的差距不断缩小，本行业发展前景良好。