毛茅-消防联动控制器的研究与应用(暂定稿).doc

目 录
第1章 消防联动控制 （1）
1.1 概念 （1）
1.2 功能与要求 （1）
第2章 消防联动控制器的研究 （4）
2.1 概念 （4）
2.2 功能 （4）
2.3 基本工作原理 （7）
2.4 分类 （8）
第3章 消防联动控制器的应用 （10）
3.1 火灾警报装置消防联动控制 （10）
3.2 室内消火栓系统消防联动控制 （10）
3.3 自动喷水灭火系统消防联动控制 （11）
3.4 防火卷帘消防联动控制 （12）
第4章 总结与展望 （13）
4.1 总结 （13）
4.2 展望 （13）
参 考 文 献 （15）

消防联动控制器的研究与应用

作者：毛茅 学校指导老师：娄悦 单位指导老师：叶金义

[摘 要] 对消防联动控制器的概述，讲述消防联动系统的组成部分和工作原理。说明了消防联动控制器的概念，并对其进行研究和应用。文中讲述了对消防联动控制器的研究，并对其功能做一个描述，继而对消防联动控制的应用有全面的了解。而后对消防联动控制器的应用进行实践。
[关键词] 消防联动控制器，联动控制，消防联动控制的研究，消防联动控制器的应用。

第1章 消防联动控制
1.1 概念
所谓消防联动控制，是指在火灾发生以后，火灾自动报警系统利用消防控制设备按照预先设定的程序，自动或手动启动相关消防设备并显示其状态。
1.2 功能与要求
在国家标准《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116—1998）中，对火灾自动报警系统的消防联动控制功能与要求作出了明确规定，具体如下：
1.2.1 室内消火栓系统
室内消火栓系统是建筑内最基本的消防设备，按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对室内消火栓系统应有下列控制、显示功能：
（1）控制消防水泵的启、停；
（2）显示消火栓按钮的位置；
（3）显示消防水泵的工作、故障状态。
1.2.2 自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统是目前世界上采用最广泛的一种固定消防设备。从19世纪中叶至今已有100多年的历史，其最大特点是价格低廉，灭火效率高。据美国、澳大利亚等国家统计，其灭火成功率在9 6％以上。在美国、英国、日本、德国等发达国家的消防规范中，几乎所有的建筑都要求安装自动喷水灭火系统。美国、日本等国已将这种灭火设备发展到家庭住宅中。在我国，自动喷水灭火系统在高层建筑、石油化工、宾馆、公寓中得到广泛应用。特别是在自动喷水灭火系统的标准和设计规范颁布后，国内的设备质量是可信的。
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对室内消火栓系统应有下列控制、显示功能：
（1）控制系统的启、停；
（2）显示消防水泵的工作、故障状态；
（3）显示水流指示器、报警阀工作状态。
1.2.3 管网气体灭火系统
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对卤代烷、二氧化碳等管网气体灭火系统应有下列控制、显示功能：
（1）显示系统的手动、自动工作状态；
（2）在报警、喷射各阶段，控制室应有相应的声、光警报信号，并能手动切除声响信号；
（3）在延时阶段，应自动关闭防火门、窗，停止通风空调系统，关闭有关部位防火阀；
（4）显示气体灭火系统防护区的报警、喷放及防火门（帘）、通风空调等设备的状态。
1.2.4 泡沫灭火系统
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对泡沫灭火系统应有下列控制、显示功能：
（1）控制泡沫泵及消防水泵的启、停；
（2）显示系统的工作状态。
1.2.5 干粉灭火系统
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对干粉灭火系统应有下列控制、显示功能：
（1）控制系统的启、停；
（2）显示系统的工作状态。
1.2.6 常开防火门的控制功能
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对常开防火门应有下列控制、显示功能：
（1）门任一侧的火灾探测器报警卮，防火门应自动关闭；
（2）防火门关闭信号应送到消防控制室。
1.2.7 防火卷帘
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对防火卷帘应有下列控制、显示功能：
（1）疏散通道上的防火卷帘两侧应设置火灾探测器组及其报警装置，且两侧应设置手动控制按钮。
（2）疏散通道上的防火卷帘应按下列程序自动控制下降：
n 感烟火灾探测器动作后，卷帘下降距地（楼）面1.8m；
n 感温火灾探测器动作后，卷帘下降到底。
（3）用作防火分隔的防火卷帘，火灾探测器动作后，卷帘应下降到底。
（4）感烟、感温火灾探测器的报警信号及防火卷帘的关闭信号应送至消防控制室。
1.2.8 防烟、排烟设施
按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定，火灾自动报警系统对防烟、排烟设施应有下列控制、显示功能：
（1）停止有关部位的空调送风，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号；
（2）启动有关部位的防烟、排烟风机、排烟阀等，并接收其反馈信号；
（3）控制挡烟垂壁等防烟设施。
第2章 消防联动控制器的研究
2.1 概念
消防联动控制器是指与火灾报警控制器相配合，能够接收并处理来自火灾报警控制器的火警信号，通过手动或者自动方式对其配套执行器件发出控制信号，实现对各类消防设备控制的装置。消防联动控制器相当与整个火灾自动报警系统的“躯干”和“四肢”。
2.2 功能
2.2.1 控制功能
（1）消防联动控制器应能按设定的逻辑直接或间接控制其连接的各类受控消防设备（以下称受控设备），并设独立的启动总指示灯；只要有受控设备启动信号发出，该启动总指示灯应点亮。
（2）消防联动控制器在接收到火灾报警信号后，应在3s内发出启动信号；发出启动信号后，应有光指示，指示启动设备名称和部位，记录启动时间和启动设备总数。光指示应保持至消防联动控制器复位。
（3）消防联动控制器应能显示所有受控设备的工作状态。消防联动控制器应在受控设备动作10s内收到反馈信号，并应有反馈光指示，指示设备名称和部位，显示相应设备状态，光指示应保持至受控设备恢复。消防联动控制器在发出启动信号后10s内未收到要求的反馈信号，应使启动光信号闪亮，并显示相应的受控设备，保持到消防联动控制器收到反馈信号。
（4）消防联动控制器应能接收来自相关火灾报警报警控的火灾报警信号，显示报警区域，发出火警报警声、光信号，报警声信号应能手动消除，报警光信号应保持至消防联动控制器复位。
（5）消防联动控制器应能接收连接的消火栓按钮、水流指示器、报警阀、气体灭火系统启动按钮等触发器件发出的报警（动作）信号，显示其所在的部位，发出报警（动作）声、光信号，声信号应能手动消除，光信号应保持至消防联动控制器复位。
（6）消防联动控制器应能以手动和自动两种方式完成控制功能，并指示状态，控制状态应不受复位操作的影响。
（7）消防联动控制器应具有对每个受控设备进行手动的功能。
（8）消防联动控制器的直接手动控制单元应满足以下要求：
①应至少有6组独立的手动控制开关，每个控制开关对应一个直接控制输出。控制输出的启动光指示应在相应的控制开关表面（或附近）单独指示。
②直接手动控制单元不能独立使用时，受控设备除启动状态外的其他工作状态可以在手动控制开关旁单独指示，也可以在联动控制器的共用显示器上显示。
③直接手动控制单元能独立使用时，受控设备的启动、反馈等各种工作状态均应在手动控制开关旁单独显示。
④直接手动控制对应的输出特性应符合制造商的规定。
（9）消防联动控制器应能通过手动或通过程序的编写输入启动的逻辑关系。消防联动控制器在自动方式下，如接收到火灾报警信号，并在规定的逻辑关系得到满足的条件下，应在3s内发出预先设定的启动信号。
（10）消防联动控制器在自动方式下，手动插入操作优先。
（11）消防联动控制器可以对特定的控制输出功能设置延时，并应满足下述要求：
①延时时间不超过10min，每次增加延时时间应不超过1min。
②延时期间，应能手动插入而立即启动控制输出。
③任一延时输出不应英雌昂其他控制功能的正常工作。
④延时期间应有延时光指标。
（12）消防联动控制器对管网气体灭火系统的控制和显示还应满足下述要求：
①接收并显示气体灭火控制器的手动和自动工作状态。
②接收并显示设置在保护区域的手动/自动转换装置的手动和自动工作状态。
③接收并显示保护区域内的启示控制信号、延时和喷洒各阶段的状态信息。
④能向气体灭火控制器发出联动控制信号。
（13）消防联动控制器复位后，仍保持原工作状态的受控设备的相关信息应保持或在20s内重新建立。
（14）消防联动控制器计时装置的日记时误差不应超过30s，使用打印机记录时间时，应打印出月、日、时、分等信息，不能仅使用打印机记录时间。
（15）具有传输信息功能的消防联动控制器，在信息传输期间应有光指示，并保持至信息传输结束，如有反馈信号输入，应能接收并显示。
（16）具有信息记录功能的消防联动控制器应能至少记录999条相关信息，且在消防联动控制器断电后保持14d。
（17）消防联动控制器应对控制输出有相应的输入“或”逻辑和/或“与”逻辑编程功能。
2.2.2 故障报警功能
（1）消防联动控制器应设独立的故障总指示灯，该故障总指示灯在有故障存在时应点亮。
（2）当发生下列故障时，消防联动控制器应在100s内发出与火灾报警信号有明显区别的故障声、光信号，故障声信号应能手动消除，再有故障信号输入时，应能再次启动；故障光信号应保持至故障排除。
①消防联动控制器与火警报警控制器之间的连接线断路、短路和影响功能的接地。
②消防联动控制器与触发器件之间的连接线断路、短路和影响功能的接地（短路时发出报警信号除外）
③消防联动控制器与独立使用的直接手动控制单元之间的连接线断路、短路和影响功能的接地。
④总线制消防联动控制器与输出/输入模块间连接连接线断路、短路和影响功能的接地。
⑤给备用电源充电的充电器与备用电源线间连接线的断路、断路。
⑥备用电源与其负载间连接线的断路、短路。
⑦消防联动控制器主电源欠压。
对于②、④类故障，应能指示出部位；对于①、③、⑤、⑥、⑦类故障，应能指示出类型。
（3）当主电源断电，备用电源不能保证消防联动控制器正常工作时，消防联动控制器应发出故障声信号，并保持1h以上。
（4）消防联动控制器的故障信号在故障排除后，可以自动或手动复位手动复位后，消防联动控制器应在100s内重新显示存在的故障。
（5）对于软件控制实现各项功能的消防联动控制器，消防联动控制器应有执行程序监视功能，并应有单独的故障指示灯显示系统故障，当主要功能程序不执行时或存储器内容出错时，消防联动控制器应在100s内发出系统故障信号，且信号应不受不执行程序的影响。
（6）任一故障均不得影响故障部分的正常工作。
（7）总线式消防联动控制器应设有总线短路隔离器，一个短路隔离器保护的部件不应超过32个。当短路隔离器动作时，消防联动控制器应显示被隔离的部件。
2.2.3 屏蔽功能
（1）消防联动控制器应有独立的屏蔽总指示灯，屏蔽存在时，该屏蔽总指示灯应点亮。
（2）消防联动控制器应仅能通过手动方式完成对设备的单独屏蔽或单独解除屏蔽。
（3）消防联动控制器应在屏蔽操作完成后2s启动屏蔽指示，显示被屏蔽部位、屏蔽时间等信息。在消防联动控制器显示启动、反馈或报警信号时，屏蔽信息可不显示但可查。
（4）消防联动控制器应能显示所有屏蔽信息，在不能同时显示所有屏蔽信息时，则应显示最新屏蔽信息，其他屏蔽信息应手动可查。
（5）总线式消防联动控制器在同一个回路内所有部位均被屏蔽的情况下，才能显示该回路被屏蔽。
（6）屏蔽状态应不受消防联动控制器复位等操作。
2.2.4 自检功能
（1）消防联动控制器应能检查本机的功能（一下称自检），在执行自检功能期间，其受控设备均不应动作。自检时间超过1min或不能自动停止自检功能时，消防联动控制器的自检功能应不影响非自检部位的正常工作。
（2）消防联动控制器应能手动检查其音响器件、面板所有指示灯和显示器的功能。
2.3 基本工作原理
消防联动控制器的联动状态分为自动联动状态和手动联动状态，其工作原理也略有不同，如图2-1所示。

图2-1 消防联动控制器基本工作原理示意图
2.3.1 自动联动状态
消防联动控制器处于自动联动状态下，当接收到来自火灾报警控制器的火警信号后，消防联动控制器即按照预先设定的逻辑关系，向消防设备输出启动电信号并显示消防设备启动后输出的反馈信号。
2.3.2 手动联动状态
消防联动控制器处于手动联动状态下，当接收到来自消防人员的手动启动信号后，消防联动控制器即按照预先设定的逻辑关系，向消防设备输出启动电信号并显示消防设备启动后输出的反馈信号。
2.4 分类
（1）按组成方式分类
n 独立消防联动控制器
采用单独消防联动控制器的火灾自动报警系统由两方面组成，即：火灾探测器（手动火灾报警按钮）与火灾报警控制器单独构成火灾探测报警系统，而独立消防联动控制器及其配套执行器件组成消防联动控制系统。
n 具备联动控制功能的火灾报警控制器
这类火灾报警控制器除具备火灾报警控制器应有功能之外，同时具备消防联动控制器的功能，它通过配套执行器件联动控制各类消防设备。
（2）按用途分类
n 专用消防联动控制器
具有特定专用功能的联动控制器，其品种较多，如气体灭火控制盘、防火卷帘控制器等。
n 通用消防联动控制器
这类联动控制器可以通过其配套执行器件提供控制节点联动控制各类消防设备，应用面较广，可用于各类工程。
（3）按电气原理和系统接线方式分类
n 多线制消防联动控制器
这类联动控制器与其配套的执行器件之间采用一一对应的关系，每只配套执行器件与消防联动控制器之间分别有各自的控制线、反馈线等。通常情况下，控制点容量比较小。
n 总线制消防联动控制器
这类消防联动控制器与与其配套的执行器件之间采用总线方式连接，具体有二总线、三总线、四总线等不同形式。这类消防联动控制器具有控制点容量大，安装调试及使用方便等特点。
n 总线制与多线制并存的消防联动控制器
这类消防联动控制器同时具有总线控制输出和多线控制输出功能。总线控制输出适用于控制各楼层的消防设备，如各类电磁阀、排烟/送风阀、火灾声光警报装置、防火卷帘、防火门等。多线控制输出用于控制整个建筑的中央消防设备，如消防泵、喷淋泵、中央空调、排烟/送风机等。
（4）按主机电路设计分类
n 普通型消防联动控制器
其电路设计采用通用的逻辑组合形成，具有成本低廉、电路简单等特点，但其功能简单、控制对象单一，控制逻辑无法现场编程。
n 微机型消防联动控制器
其电路设计采用微机结构形式，对软件、硬件要求较高，技术要求也较普通型复杂，功能齐全，应用范围广，使用方便，且具备现场编程功能。
（5）按机械结构分类
n 壁挂式联动控制器
联动控制点数量较少，控制功能较简单，常用于小型工程。
n 柜式联动控制器
联动控制点数量较多，控制功能较齐全且复杂，它常与火灾报警控制器组合在一起，操作使用方便，一般用于大、中型工程。
n 台式联动控制器
与柜式联动控制器基本相同，仅仅结构形式不同。
（6）按使用环境分类
n 陆用型联动控制器
使用环境：温度0~40℃，相对湿度小于等于92%。
n 船用型联动控制器
其工作温度、相对湿度等环境要求均高于陆用型。
（7）按防爆性能分类
n 非防爆型联动控制器
不具备防爆性能，目前民用建筑中使用的绝大多数消防联动控制器均属此类型。
n 防爆型联动控制器
具有防爆性能，常用于石油化工企业、油库、化学品仓库等易爆场合。
第3章 消防联动控制器的应用
通常情况下，火灾报警控制器产品都具有一定的联动功能，但这远不能满足现代建筑物联动控制点数量和类型的要求，因此必须配置相应的消防联动控制器，以实现对火灾警报装置、室内消火栓系统、自动喷水灭火系统和防火卷帘等消防设备的联动控制。
3.1 火灾警报装置消防联动控制
在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声和/或光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。主要包括火灾声警报器、火灾光警报器、火灾声光警报器、消防警铃以及讯响器等。
火灾警报装置的消防联动控制原理如图3-1所示：火灾发生时，消防联动控制器接收到来自火灾报警控制器的火警信号或者来自消防人员的手动启动信号后，按照预先设定的联动关系，向火灾警报装置发出启动电信号（注意：火灾警报装置启动后并不向消防联动控制器输出反馈电信号）。

图3-1 火灾警报装置消防联动控制原理示意图
3.2 室内消火栓系统消防联动控制
对于室内消火栓系统消防联动控制的主要对象是消防泵，具体来说主要是指使用消火栓按钮联动控制消防泵和使用消防联动控制器联动控制消防泵，其消防联动控制原理如图3-2所示。

图3-2 室内消火栓系统消防联动控制原理示意图
3.2.1 使用消火栓按钮联动控制消防泵
当报警人员按下消火栓按钮，消火栓按钮即向火灾报警控制器发出火警信号，并向消防泵电气控制装置发出启动电信号；火灾报警控制器显示火警信息和消防泵位置；消防泵电气控制装置即向消防泵提供电源，并向消火栓按钮输出反馈电信号。
3.2.2 使用消防联动控制器联动控制消防泵
消防人员使用消防联动控制器通过手动启动方式向消防泵电气控制装置发出启动电信号，消防泵电气控制装置即向消防泵提供工作电源，并向消防联动控制器输出反馈电信号。
3.3 自动喷水灭火系统消防联动控制
对闭式自动喷水灭火系统（以下简称闭式系统）消防联动控制的主要对象是喷淋泵，而对开式自动喷水灭火系统（以下简称开式系统）消防联动控制的对象除喷淋泵之外还包括开式喷淋头。
3.3.1 喷淋泵
对喷淋泵消防联动控制的原理如图3-3所示。

图3-3 喷淋泵消防联动控制原理示意图
首先，无论是闭式系统还是开式系统，一旦喷淋头喷水，管网里的水发生流动，水流指示器和报警阀压力开关即发生动作，该动作电信号一方面作为工作状态信号向消防联动控制器输出并由消防联动控制器显示，另一方面作为启动电信号启动喷淋泵电气控制装置，喷淋泵电气控制装置向喷淋泵提供工作电源，同时向消防联动控制器输出反馈电信号。
其次，当水流指示器或报警阀压力开关无法启动喷淋泵时，消防人员也可以使用消防联动控制器通过手动启动方式向喷淋泵电气控制装置发出启动电信号，喷淋泵电气控制装置即向喷淋泵提供工作电源，并向消防联动控制器输出反馈电信号。
3.3.2 开式喷淋头
对开式喷淋头消防联动控制的原理如图3-4所示，火灾发生时，消防联动控制器接收到来自火灾报警控制器的火警信号或者来自消防人员的手动启动信号后，按照预先设定的联动关系，向电磁阀发出启动电信号，电磁阀打开，开式喷淋头即喷水，压力开关承受水压即向消防联动控制器输出反馈电信号。

图3-4 开式喷淋头消防联动控制原理示意图
3.4 防火卷帘消防联动控制
对防火卷帘消防联动控制的原理如图3-5所示：火灾发生时，消防联动控制器接收到来自火灾报警控制器的火警信号或者来自消防人员的手动启动信号后，按照预先设定的联动关系，向防火卷帘控制器发出半/全降启动电信号，防火卷帘控制器即向防火卷帘提供工作电源；当防火卷帘下降至中/下位时，防火卷帘控制器即向消防联动控制器输出半/全反馈电信号。

图3-5 防火卷帘消防联动控制原理示意图
第4章 总结与展望
4.1 总结
目前，根据国家标准《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-1998）规定，火灾监控系统一般由火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器和消防联动控制设备等共同构成。
消防系统的监控界面主要采用的是二维图形界面，但是这种结构形式存在不足。当建筑物发生火灾时，消防人员不能很快地判断出火灾在建筑物结构内的具体空间位置，从而难以作出最佳的救火方案并可能贻误最佳的救火时机，消防监控与。
对于在使用消防联动系统常见问题及解决方法：
（1）误报火警，出现报警信息应立即进行核实，如确认误报应联系售后工作人员维修。
（2）设备损坏或不能正常工作，联系售后工作人员。
（3）储备电力不足，关闭非消防设施用电，优先打开消防报警系统，并迅速记录可以稍后处理的地区，关闭报警系统，打开灭火系统。如此切换。并准备发电机。
（3）储备水源不足。关于联动控制系统供电问题：由于在消防报警及联动控制系统中，所有外控设备均采用低压直流24V电源供电，往往在设计时忽视选用控制线路与所需控制设备的选型匹配，这就使某些设备不能正常启动，甚至整个低压24V供电系统的正常运行。这种问题在启动气体灭火电磁阀及地下层排烟风口时表现尤为明显。
解决以上问题可采用如下两种方案：一方面是加大控制线路的线径。在设计时可根据图纸粗略估计出线路敷设长度，计算出在保证设备正常启动时线路最大的电阻，从而确定该部分控制线路的线径。加大线径只能作为一种解决手段，并不是解决问题的根本途径。另一种办法就是在受控设备附近设置现场联动电源，彻底避免由于过长线路而造成的电压损耗。采用这种方案时应注意，必须具备控制中心对现场联动电源运行情况的监视功能，当现场联动电源出现交流电源停电、备电故障等情况时，控制中心的主机上能得到及时的反映。通常主机与现场联动电源间通过RS485接口进行信号传输，这一功能目前大多数国内报警设备都能实现，可完全保证在现场联动电源出现任何异常情况时，值班人员都能及时发现和处理。
4.2 展望
对于现在的消防联动控制器正在向简而易懂的方向进化，性能方面也越来越好。现在消防联动控制器跟消防主机越来越趋向于一体化，未来也许会出现消防联动控制器、消防主机和消防控制盘集于一体的模式，这样有力于管理。
现如今人们越来越注重自身安全，对于防火意识也是越来越高。防火意识的提高，对于消防行业来说是一个很好的预兆，消防行业将有一个广阔的天空。在消防行业的高速发展的同时，消防联动控制器的发展相对而言，也是会得到很到的发展空间，也就是说，消防联动控制器的研究和应用也会进入一个高速发展的阶段。
也许现在的消防联动控制器还有瑕疵，但随着社会的发展，这些瑕疵也会慢慢的消失，消防联动控制器也将趋向与完美化。
参 考 文 献
[1] 中华人名共和国公安部，《火灾自动报警系统设计规范》[M]．1999．
[2] 杨连武，《火灾报警及消防联动系统施工》[M]．北京：电子工业出版社出版杜，2010．
[3] 本林根，《消防联动系统施工:建筑智能化专业》[M]．中国建筑专业出版社，2006．
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[5] 景绒，《建筑给水系统》[M]．北京：化学工业出版社，2006．
[6] 丁宏军，《消防联动控制系统》[M]．北京：中国标准出版社，2007．
[7] 郑端文，《消防安全管理》[M]．北京：化学工业出版社，2009．
[8] 刘婷婷，《消防报警控制器系统软件设计与实现》[D]．西安电子科技大学，2010．
[9] 吕春华.建筑消防设施设计图说[M].济南：山东科学技术出版社，2005.
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