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城市火灾探测报警与消防通信新技术

  微电子技术、探测传感器技术、通信和网络化技术的飞速发展，促使城市火灾探测报警与消防通信技术领域发生了新的变化。其主要特征体现在：火灾探测报警时间的提前、火灾探测报警可靠性的提升、特别场所火灾的探测报警、火灾探测报警系统的网络化、消防联动控制的智能化、消防通信网络技术与计算机接警指挥管理等。本文多侧面论述了城市火灾探测报警与消防通信技术发展的现状及存在的主要问题，同时提出了火灾预报、多信息火灾探测传感等新概念。
　　城市火灾探测报警与消防通信新技术是研究和解决马上着火和着火之后的消防问题的一门科学。用最小的代价，实现可靠的火灾探测报警，并且能使火灾损失降到最低限度，是火灾探测报警追求的一个重要的性能指标和不断深入研究的难题。为此，人们通过多种渠道研究城市火灾探测报警与消防通信技术。它是涉及光学、电子学、传感技术、信息处理技术、控制理论、逻辑学、网络学、计算机技术、燃烧理论等多种学科的综合应用技术。
　　火灾探测报警时间的提前
　　一些特别的重要单位和场所如计算机中心、电力调度指挥中心、邮电通信枢纽、图文档案新闻中心、半导体生产车间、核电站等，在国民经济和社会生产生活中起着至关重要的作用。在这些场所内的各种电气、电子设备、仪器仪表高度集中且处于长期运行状态，电气设备过载、过热、短路的火灾隐患较多，一旦发生火灾又将给国家造成重大的经济损失，给社会带来重大影响；而易燃易爆场所一旦发生火灾爆炸事故，将难以及时扑救。鉴于这些场所的重要性和特别性，一般类型的感温、感烟火灾探测报警系统已不能满足需要，必须采纳超早期火灾探测报警技术。
　　一些发达国家对超早期火灾探测报警技术的研究与产品开发十分重视。早在上世纪80年代，日本、美国、英国、瑞士、德国、澳大利亚等国已开始进行该领域的技术研究和产品开发，目前已研究开发出激光式高灵敏度感烟火灾探测器、吸气式高灵敏度火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统等超早期火灾探测报警产品。这些系统采纳激光粒子计数原理、激光散射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可能发生火灾，可以在火灾发生之前的几小时或几天内，识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。与一般感烟火灾探测报警系统相比，这种系统的探测灵敏度提升了两个数量级甚至更多。但目前，这种技术还仅限于对烟粒子的探测，在应用中还是不同程度地受到了应用场所环境的限制。
　　利用气体和气体成分对火灾早期阶段生成物或构成火灾的要素进行探测的火灾探测技术研究，也是超早期火灾探测另一前景看好的研究方面。专家认为，在研究超早期火灾探测技术的同时，将火灾探测报警分成火灾探测报警和火灾预报两个阶段，探讨新的处理方法和概念，用新的概念引导技术，会更有力地促进超早期火灾探测技术的发展。
　　特别场所火灾探测报警及火灾探测传感新技术
　　易燃易爆场所一旦爆炸起火，火势蔓延速度极快，难以控制，人们为此专门开发研制了在火灾爆炸事故之前，从可燃气体浓度方面进行故障和火灾爆炸危险性等方面猜测的线型可燃气体探测报警系统。它采纳光学原理，利用不同气体光谱特性的差别进行气体浓度探测，从根本上解决了点型可燃气体传感元件稳定性差、寿命短等缺陷，用于大面积可燃气体探测报警时，性能价格比较高，其原理还可扩大用于其他场所气体泄漏的监测。
　　但是，目前的特别场所火灾探测报警还仅限于固定形式的研究，关于移动危险品及化学灾害事故的猜测与探测报警的相关研究尚处于空白阶段。
　　火灾探测报警系统可靠性的提升
　　火灾探测报警系统可靠性的提升首先体现在用智能技术处理传感器提供的火灾信息。人们采纳多种火灾探测算法和复合多传感等传感方式，为判断火灾提供了更加充分可靠的信息。
　 〔一〕火灾探测器功能的更新
　　现代火灾探测器的最大特征之一就是判别功能和判定决定权不仅从观念上分开，而且在实际应用中已经分别执行。早期的判别功能和判定决定权合二为一，由设置在探测器中的传感器件实现，因而处理问题死板且易受干扰。而现代火灾探测传感器的判别功能和判定决定权由软件控制，能滤除干扰，识别真假火灾，提升系统的可靠性，实现火灾智能判定判断。
　　此外，模糊逻辑、神经网络等高新技术用于火灾的判别，也可以大大提升火灾探测的可靠性。一些消防联动控制设备，甚至控制模块也开始具备智能功能，其判别功能更加细分，执行两级〔或多级〕判别，以提升火灾探测报警系统的性能和可靠性。

　　〔二〕多信息技术的采纳
　　早期的火灾探测器关于火灾信息的反应是输出信息“0〞或“1〞即开关量，其他信息仅围绕反映开关是否正常，能否动作等。而现代火灾探测器是对火灾过程进行监测，有些探测器实质上只起传感器的作用。因此，其火灾信息量显然增加。另一方面，各种单一传感器提供的火灾信息均混杂非火灾信息，给从传感器提供的火灾信息上判别火灾增加了难度，人们于是开始研究基于新型探测原理的传感器件〔如气体传感器等〕和复合探测器，对火灾过程的多参数进行监测,配以智能判别技术，以达到减少误报，提升可靠性的目的。
　　细小特征的辨识也是从提供信息角度识别火灾的一种方法。采纳单片机的智能火灾探测器，可以打破采样受控制器控制的被动局面，主动获取关于识别真假火灾参数非常重要的细小信息。
　　火灾探测报警系统的评估
　　二十世纪90年代以来，我国火灾探测报警产业化发展非常迅猛，从事火灾探测报警产品生产的企业已超过100家，年产值达几十亿元，已经成为我国高新技术产业的一个组成部分，国外产品也大量进入我国市场。我国每年建筑中新安装的火灾探测器约200万只，其中大约80％为带火灾探测算法的智能型火灾探测报警系统产品。由于此类系统依据探测算法来实现对火灾的判断，故火灾探测算法的有效性成为决定系统运行性能的关键。在现有技术条件下，尚难以对该类产品火灾探测算法在复杂多变的环境条件下及长期运行后的性能评估和检验，只能采纳一般型火灾探测报警系统的检验方法对高智能化的火灾探测报警产品执行检验，制约了其效能的充分发挥。
　　目前，我国的火灾探测报警系统主流产品为智能型火灾探测报警产品。以模糊逻辑和人工神经网络技术为基础的火灾探测智能算法正逐渐应用在火灾探测报警系统当中，算法的修正、改善以及算法的有效性验证等都需要对火灾探测算法进行评估。但是，火灾探测算法的评估技术是一种复杂的系统工程，而由于技术力量、资金投入、研发周期等多方面的原因，国内尚没有科学、系统地开展过此项研究工作，严重制约了我国火灾探测报警行业产品和质量检验技术进步，也影响了我国火灾探测报警产品技术和相关产品市场竞争能力的提升。
　　火灾探测报警系统的网络化
　　火灾探测报警系统网络化是指将计算机数据通信技术应用于火灾探测报警系统，使控制器之间或探测器之间、系统内部之间和系统外部之间通过网络协议交换数据信息，实现火灾自动报警系统层次功能设定、远程数据调用管理、自动报警、网络监控和网络通信服务等功能。网络化是火灾自动报警系统发展的方向，借助它可以解决大型、超大型消防工程控制点多、自动报警困难等问题。
　　为了对火灾探测报警系统进行有效管理，充分发挥其作用，对火灾探测报警系统执行网络监控管理是十分重要的。该类产品和技术已成熟，并在实际工程中应用，效果优良。但是，目前各厂家的火灾探测报警系统的通信协议五花八门，各自独立，没有统一格式，不利于促进火灾探测报警系统的发展。因此，随着火灾探测报警系统网络化发展的需求，网络协议将成为人们关注的热点之一。
　　消防通信计算机管理
　　消防通信是城市公共基础设施和社会安全保证系统的重要组成部分。我国的消防通信指挥系统，是依据我国的实际状况研制开发的。它利用计算机应用技术，将消防指挥中心、消防站、火灾现场和安全送检单位4个环节的主要技术和装备联系在一起。消防通信指挥系统采纳集中受理火灾报警，直接下达任务的方式，代替了一般 接警方式，并增加了计算机辅助决策和科学管理，缩短了调用灭火预案、确定行车路线等消防灭火指挥信息的响应时间，使火灾受理程序化、规范化。
　　该系统通过监控装置接收火灾自动报警信号，能实时显示报警者的主叫号码、用户名称、地址等相关信息，通过多种方式快速确定火灾地点，及时提供失火地点的地理图形和最正确行车路线等，同时对应显示四周消防站的消防实力及其他有关灭火能力。该系统还可依据火灾类别、火势级别、消防实力、气象地理环境、灭火救援战术技术等相关因素自动和人工编制联合出动方案，向各消防站下达出动命令，大大提升灭火作战的效能。
　　消防通信网络技术
　　消防通信网络技术是实现消防通信的重要基础。上世纪70、80年代的消防通信是以无线通信设备为主体构成消防通信网络，而现代消防通信是由有线、无线设备和计算机相结合构成的综合消防通信网络，其内容和复杂程度发生了庞大变化。
　　一些发达国家在消防通信指挥系统的建设中，采纳地理信息技术、数据库技术、数字程控技术、数字信号处理技术、自控技术、卫星定位技术、图像传输技术、语音数字处理技术、专家系统网络技术等现代高新技术，提升系统的科学化自动化程度。我国目前开发的城市消防通信指挥系统也基本具备上述技术功能或留有相应接口，以逐步形成城市防灾救灾一体化系统。
　　仿真技术的应用
　　仿真技术作为一门新兴的应用技术在许多重要领域中发挥了作用。灭火作战指挥仿真培训和用仿真技术研究、分析、制定灭火作战预案，关于培训具有现代化灭火作战素养的指战员，提升灭火效率具有极为重要的意义。目前，合适消防领域的仿真系统在世界范围内还是空白，我国应结合国情集中相应的人力、物力和财力，开展此类研究。