火灾自动报警技术面临的问题与发展方向.pdf

74STONE2023No.8STONE安全施二石材火灾自动报警技术面临的问题与发展方向张英豪，战乃岩，张晓禾，吴辉，谢依彤（吉林建筑大学，吉林长春1 3 0 1 1 9）摘要：本文分析了对我国现存火灾自动报警的存在的问题并探讨性提出未来可能的发展。关键词：消防安全；财产安全；建筑；火灾报警系统1火灾报警系统存在的问题1.1技术差距较大由于我国基建速度较快，火灾报警控制技术也得到飞速发展，但基建跨度时间相对较大，导致现今自动火灾报警系统与建筑年代不匹配，建筑与建筑之间技术差距较大，无法接入统一的系统终端进行管理，有些工人将消防报警系统安装于墙壁上，有些工人将消防报警系统内接，两种方法安装的报警装置所需达到的报警阈值存在差异，无法进行统一监测。1.2施工安装操作不规范由于消防部门对建筑火灾的宣传力度比较弱，施工人员和业主往往不能很好地认识到火灾报警系统的重要性和必要性，施工人员在施工时往往会自行更改设计图纸，业主则会在装修时更改线路甚至拆除墙壁，这样偏离消防系统原设计路线进行随意施工，容易导致系统出现大面积故障，无法正常运作。另外，在进行消防安装时，施工工人思想认知存在差异，建筑公司要求严格程度不同，存在人为减少施工成本，少装漏装等现象，这样火灾报警系统虽然可以正常工作，也达到了国家规定最小面积必内需安装自动报警系统的要求，却无法适应此建筑环境，因地制宜，消防检查往往不达标，系统对火灾判断的敏感度和准确度受到极大的影响。1.3智能化程度不够目前我国应用的火灾自动报警系统大多为单片机控制，处理速度和容量愈发不够应对复杂的现代火情。传统火灾报警控制系统主要采用烟感光感进行火灾探测，极易受到现代建筑中气流、灰尘、湿气、电磁场、静电以及人为干扰的影响，导致火灾漏报和误报，无法精确分辨火灾类型和判断其严重程度。此外，报警系统对于数据的处理和分析、操作的需求较高，无法实现真正的智能化，便捷化，难以自主进行新环境的数据分析，需要人为调试适应。目前常用的火灾报警控制系统在一般情况下不允许更改，只有当监控对象发生改变，才可根据国际标准修改联动要求和规则。由于系统的复杂性，这种逐条输人修改联动控制规则的工作量较大且容易出现差错，工作人员在后期检修和维护中需要付出巨大的代价，这也是当今以PLC控制器为主要核心的火灾报警系统所面临的问题之一。1.4标准不统一通讯协议不开放，数据不统一。我国消防系统和安全系统属于公安管理系统，系统设计、线路设计和管理与其他控制系统分开，自成系统，具备一定的闭环性，从而导致数据交流不畅通，组网能力较弱，难以形成系统配合联动，无法与其它系统联动集中解决突发事件。目前很多建筑在新建时已经进行技术储备来避免这一问题。2智能火灾报警系统安装注意事项2.1最佳安装位置为了保证建筑火灾智能报警系统的即时性和精确性，在设计系统的同时，应当满足报警系统可以监控作者简介：张英豪（2 0 0 2.6），男，汉族，河北人基金项目：本文系吉林省大学生国家级长信创业计划项目新型火灾自动报警系统算法优化及软件开发研究的阶段性研究成果之一（项目编号为2 0 2 2 1 0 1 9 1 0 2 9）75石材2023年8 期SHICAI安全施二到建筑内的人和物品，呈辐射状，确保没有隐患死角。而在实际操作中，系统往往存在监控死角和监控重叠，大大浪费系统算力。同时，施工人员往往将报警装置安装在柱子内，这种安装方式往往会导致其在火灾发生时无法及时感知火情，引发更加严重的火灾事故。进行火灾报警系统的安装时，火灾探头附近不应有任何可能会在火灾发生期间影响火灾探测的遮拦物或安装物，火灾报警与控制的核心是对火情的即时感知和反馈，且火灾设施应具有醒目和便于操作的特点，必须牢固，不易损坏。应实现探头的可靠性和安全性，实现接口的普适性，将探头与系统实现无缝集成。2.2严格管理机制提高火灾自动报警系统安装的要求，进行严格监督管理，制定出更加严格的审批机制，明确终身责任制，严格把关，保持高管理强度，严格遵守国家规范，明确型号、规格、及数量上的要求，相关人员不得擅自更改设计要求，及时发现、掌握、纠正施工可能出现的问题，对违章作业进行处罚。2.3选择高性价装置在进行火灾自动报警系统的设计时，应当保证火灾系统的反应速度和灵敏度，在增强及时性的同时减少误报，确保系统的便利性。应当尽量减轻经济成本，同时也要避免为了减轻成本而安装不合理的消防报警装置，致使无法有效应对火灾突发事故，从而造成巨大的财产损失。3系统功能和结构发展方向建造真正智能化的系统是当今世界的追求，而在现代化智能建筑建设中，综合实时监控是不可或缺的部分。根据现有的设备和研究，已能做到及时将终端探测器报警信号发给报警控制主机，并由主机将数据以声、光形式输出，更为准确和详细地显示火灾情况，并向执行装置传递控制信号，使得自动灭火系统开始工作。同时，火灾自动报警系统还应具备与BAS联网控制和无缝集成的功能。在此基础上，报警系统想要实现创新领先，本文提出三个可突破方向以供参考。3.1自主学习能力根据火灾自动报警系统所需达到的标准和相关国标（火灾报警控制器通用条件（GB4717-2005）、火灾自动报警系统设计规范（GB50116-98）和消防联动系统（GB16806-2006）要求，以及对欧盟标准（EN54-2）和（EN54-4）的相关要求,对智能火灾自动报警系统的相关研究和开发应着眼于进一步加强火灾报警装置的判断力和执行力，并使其拥有更强的适应性和联网自主学习能力，能作为智能建筑总体系统的一部分，从而完成智能建筑系统对楼宇的智能控制。新型智能火灾自动报警系统应当具备学习模块，自动识别并读取设备信息，将模块化硬件与其对应的联动目标组成联动规则并自动记录，进行自主适配和判断。3.2分层报警功能智能火灾自动报警系统发展至今以构建了三种不同的系统来应对复杂的保护需求，分别为区域报警系统，集中报警系统和控制中心报警系统，其中区域报警系统只适用于二级保护对象，集中报警系统也大多用于一级、二级保护对象，控制中心报警系统则用于特级和一级保护对象。随着现场总线在过程控制系统中的应用，现代化智能建筑实现火灾智能报警系统层次功能设定是大势所趋。3.3满足定制化需求在多元化的时代，应当加强硬件设施的行业标准化，模块化，使得用户可以自行选择不同厂商的产品来适配自己的房屋，并根据自身条件满足自己不同的需求。在这种情况下的产品不仅具有差异性，可以精确满足日益复杂的定制化需求，还可以减轻成本，节省硬件数量，安装和维护费用，同时精确检测人民生活水平提高后的复杂装修环境。根据智能火灾自动报警系统对结构，功能和信息的要求，可以将其归类为基于现场控制网络的自动化系统，采用组态软件和现场总线是其今后发展的主要趋势，同时，行业的统一76STONE2023No.8STONE安全施二石材标准和模块化是未来客制化需求的重点。综上所述，一个先进的智能火灾自动报警系统结构应该是简单的、标准的，可以精确满足客户需求的由探测器、总线模块和控制器以及连接他们的现场总线组成，集智能化、一体化控制、灵活性、可升级性于一身的新型智能火灾自动报警系统。4火灾优化算法介绍4.1桌果蝇优化算法将果蝇优化算法（FOA）与火灾预警系统相结合，提高火灾探测预警的准确性和效率。通过应用FOA来优化火灾预警系统的参数，例如传感器放置，检测值和警告阈值。优化后的火灾预警系统可以在发生火灾时提供早期准确的预警信号，从而显著降低火灾灾害的风险。通过仿真验证了所提方法的有效性，结果表明，优化后的火灾预警系统能够实现高探测率和低误报率，验证了其有效性。首先，需要建立一个模型。在模型中，考虑火源位置、风向、风速、湿度等因素的影响，建立数学模型来预测火灾扩散的速度和方向。然后，将果蝇优化算法用于模型中。具体来说，将火源位置作为目标函数，并利用果蝇的觅食行为来更新参数。在更新过程中，可以设置适当的控制参数来控制果蝇的行为，以实现更高效和精确的搜索。其次，需要收集和处理实时的气象和火灾数据，以更新模型参数和进行火灾预警。最后，需要设置适当的阈值来触发火灾预警，并及时向相关部门和群众发布预警信息。在预警过程中，需要考虑误报率和漏报率的影响，并进行相应的调整和优化，以实现更准确和可靠的火灾预警。4.2蝙蝠优化算法蝙蝠优化算法是通过模拟蝙蝠行为而诞生的的优化算法，它具有快速收敛速度和高精度的特点。将蝙蝠优化算法应用于火灾预警系统中，利用蝙蝠的搜索能力和避难本能，快速寻找火源位置，提高火灾预警的准确性和效率。实验结果表明，该方法可以有效地减少火灾预警的误报率和漏报率，提高火灾预警的可靠性和实用性。首先，需要初始化一定数量的蝙蝠，设置其位置和速度，然后利用蝙蝠的避难本能来更新其位置和速度，从而使蝙蝠向着更优的解移动。在更新过程中，需要考虑蝙蝠之间的通信和跟随行为，以便更快地找到最优解。具体来说，可以利用蝙蝠的频率和响应能力来调整蝙蝠之间的通信和跟随行为，从而实现更高效的搜索。然后，需要设置适当的目标函数来评估每个蝙蝠的适应度。将火源位置作为优化目标，通过计算蝙蝠到火源位置的距离和火源强度来评估其适应度。在更新过程中，选择适应度更好的蝙蝠作为参考点，从而实现更快的搜索。最后，设置一个终止条件。当满足终止条件时，就可以得到火源位置。4.3楼梯度下降算法梯度下降法是非常常见的一种优化算法，在许多领域中均得到应用。将梯度下降法应用于火灾预警中，以实现更准确和可靠的火灾定位。首先，需要建立一个模型来模拟火灾扩散的过程。在模型中，考虑火源位置、风向、风速、湿度等因素的影响，建立数学模型来预测火灾扩散的速度和方向。然后，利用梯度下降法来优化模型参数，从而实现更准确的火灾预警。更加具体的说，将目标函数设置为火源位置，然后通过计算梯度来更新参数。在更新过程中，可以通过设置学习率来达到控制参数更新速度和方向的目的。接下来，需要收集和处理实时的气象和火灾数据，以更新模型参数和进行火灾预警。通过实时数据的处理，采用分布式计算和实时监测技术，这样就提高了数据处理和分析的速度和效率。最后，需要设置适当的阈值来触发火灾预警，并及时向相关部门和群众发布预警信息。在预警过程中，需要考虑误报率和漏报率的影响，并进行相应的调整和优化，以实现更准确和可靠的火灾预警。参考文献1】闫保忠.建筑火灾报警系统工程的应用研究D.中国科技投资，2012(24):2302.学位论文2苏瑾.智能建筑火灾报警控制系统的设计与研究 D.中南大学,2 0 0 8.