城市火災探測報警與消防通信新技術(shù)淺探

微電子技術(shù)、探測傳感器技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)的飛速發(fā)展，促使城市火災探測報警與消防通信技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了新的變化。其主要特征體現在：火災探測報警時(shí)間的提前、火災探測報警可靠性的提高、特殊場(chǎng)所火災的探測報警、火災探測報警系統的網(wǎng)絡(luò )化、消防聯(lián)動(dòng)控制的智能化、消防通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與計算機接警指揮管理等。本文多側面論述了城市火災探測報警與消防通信技術(shù)發(fā)展的現狀及存在的主要問(wèn)題，同時(shí)提出了火災預報、多信息火災探測傳感等新概念。

城市火災探測報警與消防通信新技術(shù)是研究和解決即將著(zhù)火和著(zhù)火之后的消防問(wèn)題的一門(mén)科學(xué)。用最小的代價(jià)，實(shí)現可靠的火災探測報警，并且能使火災損失降到最低限度，是火災探測報警追求的一個(gè)重要的性能指標和不斷深入研究的難題。為此，人們通過(guò)多種渠道研究城市火災探測報警與消防通信技術(shù)。它是涉及光學(xué)、電子學(xué)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制理論、邏輯學(xué)、網(wǎng)絡(luò )學(xué)、計算機技術(shù)、燃燒理論等多種學(xué)科的綜合應用技術(shù)。

火災探測報警時(shí)間的提前

一些特殊的重要單位和場(chǎng)所如計算機中心、電力調度指揮中心、郵電通信樞紐、圖文檔案信息中心、半導體生產(chǎn)車(chē)間、核電站等，在國民經(jīng)濟和社會(huì )生產(chǎn)生活中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在這些場(chǎng)所內的各種電氣、電子設備、儀器儀表高度集中且處于長(cháng)期運行狀態(tài)，電氣設備過(guò)載、過(guò)熱、短路的火災隱患較多，一旦發(fā)生火災又將給國家造成重大的經(jīng)濟損失，給社會(huì )帶來(lái)重大影響；而易燃易爆場(chǎng)所一旦發(fā)生火災爆炸事故，將難以及時(shí)撲救。鑒于這些場(chǎng)所的重要性和特殊性，普通類(lèi)型的感溫、感煙火災探測報警系統已不能滿(mǎn)足需要，必須采用超早期火災探測報警技術(shù)。

一些發(fā)達國家對超早期火災探測報警技術(shù)的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)十分重視。早在上世紀80年代，日本、美國、英國、瑞士、德國、澳大利亞等國已開(kāi)始進(jìn)行該領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，目前已研究開(kāi)發(fā)出激光式高靈敏度感煙火災探測器、吸氣式高靈敏度火災探測報警系統和氣體火災探測報警系統等超早期火災探測報警產(chǎn)品。這些系統采用激光粒子計數原理、激光散射原理監視被保護空間，以單位體積內粒子增加的多少來(lái)判斷是否可能發(fā)生火災，可以在火災發(fā)生之前的幾小時(shí)或幾天內，識別潛在的火災危險性，實(shí)現超早期火災報警。與普通感煙火災探測報警系統相比，這種系統的探測靈敏度提高了兩個(gè)數量級甚至更多。但目前，這種技術(shù)還僅限于對煙粒子的探測，在應用中還是不同程度地受到了應用場(chǎng)所環(huán)境的限制。

利用氣體和氣體成分對火災早期階段生成物或構成火災的要素進(jìn)行探測的火災探測技術(shù)研究，也是超早期火災探測另一前景看好的研究方面。專(zhuān)家認為，在研究超早期火災探測技術(shù)的同時(shí)，將火災探測報警分成火災探測報警和火災預報兩個(gè)階段，探討新的處理方法和概念，用新的概念引導技術(shù)，會(huì )更有力地促進(jìn)超早期火災探測技術(shù)的發(fā)展。

特殊場(chǎng)所火災探測報警及火災探測傳感新技術(shù)

易燃易爆場(chǎng)所一旦爆炸起火，火勢蔓延速度極快，難以控制，人們?yōu)榇藢?zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)研制了在火災爆炸事故之前，從可燃氣體濃度方面進(jìn)行故障和火災爆炸危險性等方面預測的線(xiàn)型可燃氣體探測報警系統。它采用光學(xué)原理，利用不同氣體光譜特性的差別進(jìn)行氣體濃度探測，從根本上解決了點(diǎn)型可燃氣體傳感元件穩定性差、壽命短等缺陷，用于大面積可燃氣體探測報警時(shí)，性能價(jià)格比較高，其原理還可擴展用于其他場(chǎng)所氣體泄漏的監測。

但是，目前的特殊場(chǎng)所火災探測報警還僅限于固定形式的研究，對于移動(dòng)危險品及化學(xué)災害事故的預測與探測報警的相關(guān)研究尚處于空白階段。

火災探測報警系統可靠性的提高

火災探測報警系統可靠性的提高首先體現在用智能技術(shù)處理傳感器提供的火災信息。人們采用多種火災探測算法和復合多傳感等傳感方式，為判斷火災提供了更加充分可靠的信息。

（一）火災探測器功能的更新

現代火災探測器的最大特征之一就是判別功能和判定決定權不僅從觀(guān)念上分離，而且在實(shí)際應用中已經(jīng)分別執行。早期的判別功能和判定決定權合二為一，由設置在探測器中的傳感器件實(shí)現，因而處理問(wèn)題死板且易受干擾。而現代火災探測傳感器的判別功能和判定決定權由軟件控制，能濾除干擾，識別真假火災，提高系統的可靠性，實(shí)現火災智能判定判斷。

此外，模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等高新技術(shù)用于火災的判別，也可以大大提高火災探測的可靠性。一些消防聯(lián)動(dòng)控制設備，甚至控制模塊也開(kāi)始具備智能功能，其判別功能更加細分，實(shí)行兩級（或多級）判別，以提高火災探測報警系統的性能和可靠性。

（二）多信息技術(shù)的采用

早期的火災探測器對于火災信息的反應是輸出信息“0”或“1”即開(kāi)關(guān)量，其他信息僅圍繞反映開(kāi)關(guān)是否正常，能否動(dòng)作等。而現代火災探測器是對火災過(guò)程進(jìn)行監測，有些探測器實(shí)質(zhì)上只起傳感器的作用。因此，其火災信息量明顯增加。另一方面，各種單一傳感器提供的火災信息均混雜非火災信息，給從傳感器提供的火災信息上判別火災增加了難度，人們于是開(kāi)始研究基于新型探測原理的傳感器件（如氣體傳感器等）和復合探測器，對火災過(guò)程的多參數進(jìn)行監測,配以智能判別技術(shù)，以達到減少誤報，提高可靠性的目的。

細微特征的辨識也是從提供信息角度識別火災的一種方法。采用單片機的智能火災探測器，可以打破采樣受控制器控制的被動(dòng)局面，主動(dòng)獲取對于識別真假火災參數非常重要的細微信息。

火災探測報警系統的評估

二十世紀90年代以來(lái)，我國火災探測報警產(chǎn)業(yè)化發(fā)展非常迅猛，從事火災探測報警產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)已超過(guò)100家，年產(chǎn)值達幾十億元，已經(jīng)成為我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，國外產(chǎn)品也大量進(jìn)入我國市場(chǎng)。我國每年建筑中新安裝的火災探測器約200萬(wàn)只，其中大約80％為帶火災探測算法的智能型火災探測報警系統產(chǎn)品。由于此類(lèi)系統依據探測算法來(lái)實(shí)現對火災的判斷，故火災探測算法的有效性成為決定系統運行性能的關(guān)鍵。在現有技術(shù)條件下，尚難以對該類(lèi)產(chǎn)品火災探測算法在復雜多變的環(huán)境條件下及長(cháng)期運行后的性能*估和檢驗，只能采用普通型火災探測報警系統的檢驗方法對高智能化的火災探測報警產(chǎn)品實(shí)行檢驗，制約了其效能的充分發(fā)揮。

目前，我國的火災探測報警系統主流產(chǎn)品為智能型火災探測報警產(chǎn)品。以模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎的火災探測智能算法正逐漸應用在火災探測報警系統當中，算法的修正、改進(jìn)以及算法的有效性驗證等都需要對火災探測算法進(jìn)行*估。

但是，火災探測算法的*估技術(shù)是一種復雜的系統工程，而由于技術(shù)力量、資金投入、研發(fā)周期等多方面的原因，國內尚沒(méi)有科學(xué)、系統地開(kāi)展過(guò)此項研究工作，嚴重制約了我國火災探測報警行業(yè)產(chǎn)品和質(zhì)量檢驗技術(shù)進(jìn)步，也影響了我國火災探測報警產(chǎn)品技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)競爭能力的提高。

火災探測報警系統的網(wǎng)絡(luò )化

火災探測報警系統網(wǎng)絡(luò )化是指將計算機數據通信技術(shù)應用于火災探測報警系統，使控制器之間或探測器之間、系統內部之間和系統外部之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議交換數據信息，實(shí)現火災自動(dòng)報警系統層次功能設定、遠程數據調用管理、自動(dòng)報警、網(wǎng)絡(luò )監控和網(wǎng)絡(luò )通信服務(wù)等功能。網(wǎng)絡(luò )化是火災自動(dòng)報警系統發(fā)展的方向，借助它可以解決大型、超大型消防工程控制點(diǎn)多、自動(dòng)報警困難等問(wèn)題。

為了對火災探測報警系統進(jìn)行有效管理，充分發(fā)揮其作用，對火災探測報警系統實(shí)行網(wǎng)絡(luò )監控管理是十分重要的。該類(lèi)產(chǎn)品和技術(shù)已成熟，并在實(shí)際工程中應用，效果良好。但是，目前各廠(chǎng)家的火災探測報警系統的通信協(xié)議五花八門(mén)，各自獨立，沒(méi)有統一格式，不利于促進(jìn)火災探測報警系統的發(fā)展。因此，隨著(zhù)火災探測報警系統網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展的需求，網(wǎng)絡(luò )協(xié)議將成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

消防通信計算機管理

消防通信是城市公共基礎設施和社會(huì )安全保障系統的重要組成部分。我國的消防通信指揮系統，是根據我國的實(shí)際情況研制開(kāi)發(fā)的。它利用計算機應用技術(shù)，將消防指揮中心、消防站、火災現場(chǎng)和安全送檢單位4個(gè)環(huán)節的主要技術(shù)和裝備聯(lián)系在一起。消防通信指揮系統采用集中受理火災報警，直接下達任務(wù)的方式，代替了普通電話(huà)接警方式，并增加了計算機輔助決策和科學(xué)管理，縮短了調用滅火預案、確定行車(chē)路線(xiàn)等消防滅火指揮信息的響應時(shí)間，使火災受理程序化、規范化。

該系統通過(guò)監控裝置接收火災自動(dòng)報警信號，能實(shí)時(shí)顯示報警者的主叫號碼、用戶(hù)名稱(chēng)、地址等相關(guān)信息，通過(guò)多種方式快速確定火災地點(diǎn)，及時(shí)提供失火地點(diǎn)的地理圖形和最佳行車(chē)路線(xiàn)等，同時(shí)對應顯示附近消防站的消防實(shí)力及其他有關(guān)滅火能力。該系統還可根據火災類(lèi)別、火勢級別、消防實(shí)力、氣象地理環(huán)境、滅火救援戰術(shù)技術(shù)等相關(guān)因素自動(dòng)和人工編制聯(lián)合出動(dòng)方案，向各消防站下達出動(dòng)命令，大大提升滅火作戰的效能。

消防通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

消防通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是實(shí)現消防通信的重要基礎。上世紀70、80年代的消防通信是以無(wú)線(xiàn)通信設備為主體構成消防通信網(wǎng)絡(luò )，而現代消防通信是由有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)設備和計算機相結合構成的綜合消防通信網(wǎng)絡(luò )，其內容和復雜程度發(fā)生了巨大變化。

一些發(fā)達國家在消防通信指揮系統的建設中，采用地理信息技術(shù)、數據庫技術(shù)、數字程控技術(shù)、數字信號處理技術(shù)、自控技術(shù)、衛星定位技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)、語(yǔ)音數字處理技術(shù)、專(zhuān)家系統網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等現代高新技術(shù)，提高系統的科學(xué)化自動(dòng)化程度。我國目前開(kāi)發(fā)的城市消防通信指揮系統也基本具備上述技術(shù)功能或留有相應接口，以逐步形成城市防災救災一體化系統。

仿真技術(shù)的應用

仿真技術(shù)作為一門(mén)新興的應用技術(shù)在許多重要領(lǐng)域中發(fā)揮了作用。滅火作戰指揮仿真培訓和用仿真技術(shù)研究、分析、制定滅火作戰預案，對于培訓具有現代化滅火作戰素質(zhì)的指戰員，提高滅火效率具有極為重要的意義。目前，適合消防領(lǐng)域的仿真系統在世界范圍內還是空白，我國應結合國情集中相應的人力、物力和財力，開(kāi)展此類(lèi)研究。