2.2紅外對(duì)射式感煙探測(cè)器

    針對(duì)傳統(tǒng)點(diǎn)式設(shè)備對(duì)高大空間的保護(hù)無法符合國(guó)家相關(guān)法規(guī)規(guī)定的情況，很多廠家開始考慮研發(fā)紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)。紅外對(duì)射系統(tǒng)的運(yùn)行原理是：當(dāng)其所屬發(fā)射器與接受器之間的紅外線被煙霧遮擋時(shí)，接受器所接收到的光強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減，報(bào)警器以此判斷煙霧的存在，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。它是在沒有更先進(jìn)的適用于高大空間火災(zāi)探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品的上個(gè)世紀(jì)90年代推出的。紅外對(duì)射煙霧報(bào)警設(shè)備雖然在一定程度上解決了探測(cè)設(shè)備的合法安裝高度問題，常應(yīng)用于大空間高舉架場(chǎng)所，但在實(shí)際應(yīng)用中，同樣存在許多無法克服的弊端。

反射式紅外光束探測(cè)系統(tǒng)工作原理示意圖

    2.2.1發(fā)現(xiàn)火情晚，與點(diǎn)式探測(cè)器相比沒有改善。紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際使用中，為了保證其探測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，要求在紅外發(fā)射端與接收端之間無遮擋。這就要求倉庫內(nèi)的貨架、貨物、作業(yè)機(jī)械（如行車）均不得安裝或移動(dòng)至發(fā)射端與接收端之間，否則將引起誤報(bào)。因此，系統(tǒng)在安裝過程中，為了避免這些可以誘發(fā)誤報(bào)的因素，設(shè)備大都安裝在車間、倉庫等高大空間的天花板上。這將面臨與傳統(tǒng)點(diǎn)是報(bào)警設(shè)備相同的問題---煙霧到達(dá)路程長(zhǎng)、過程中易稀釋飄散等造成報(bào)警時(shí)間晚，探測(cè)容易受到各種因素的影響。紅外對(duì)射式探測(cè)器還因?yàn)槲蓓斕栒丈浜蟮臒崞琳闲?yīng)（詳見《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]GB50116-98的8.1.11條文說明），很難把握合適安裝高度，探測(cè)效果進(jìn)一步受到影響。火災(zāi)時(shí)，該熱屏障在煙和氣流通向探測(cè)器的道路上形成障礙，特別是帶有金屬屋頂?shù)膫}庫，使煙在熱屏障下邊開始分層。在冬天，降溫作用也妨礙煙的擴(kuò)散。因此，煙霧分層現(xiàn)象可能造成的探測(cè)盲區(qū)問題同點(diǎn)式探測(cè)器一樣沒有有效解決。

    2.2.2報(bào)警靈敏度低。不具備在火災(zāi)陰燃無可見煙或只有少許煙階段及早發(fā)現(xiàn)火情的能力。紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警靈敏度一般為30-50%減光率（詳見常用的西門子、松下、盛賽爾對(duì)射探測(cè)器產(chǎn)品技術(shù)資料），個(gè)別激光紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)靈敏度可達(dá)20%減光率（如通用電氣GS9108），甚至遠(yuǎn)比點(diǎn)式感煙3-5%減光率靈敏度差，這又進(jìn)一步加劇因?yàn)榇罂臻g安裝高度高造成的反應(yīng)慢，發(fā)現(xiàn)火情更晚。這對(duì)保護(hù)普遍是高價(jià)值倉儲(chǔ)、生產(chǎn)場(chǎng)所的煙草企業(yè)來說無疑是非常致命的缺點(diǎn)。在工程應(yīng)用實(shí)際中，通常只能用專門的減光片來測(cè)試紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警，而很少用模擬火災(zāi)煙霧測(cè)試，就是因?yàn)殡y達(dá)到報(bào)警所需要的煙霧濃度，或者說要人工安全釋放足夠的煙霧來達(dá)到所需的報(bào)警濃度很不安全。因?yàn)樵谝呀?jīng)使用中的高價(jià)值易燃物比較多的大空間環(huán)境，模擬大量火災(zāi)煙霧產(chǎn)生的試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)很大。因此，從某種意義上說，紅外對(duì)射探測(cè)系統(tǒng)是犧牲探測(cè)靈敏度換來大空間高安裝高度應(yīng)用，是用時(shí)間換空間（報(bào)警延遲換高大空間應(yīng)用），是當(dāng)時(shí)技術(shù)條件下的無奈之舉。

    2.2.3易產(chǎn)生誤報(bào)和故障。紅外對(duì)射系統(tǒng)所采用的探測(cè)方式，很容易被意外移動(dòng)至其發(fā)射和接收端之間的物體引發(fā)誤報(bào)。這在生產(chǎn)車間、倉儲(chǔ)的應(yīng)用場(chǎng)所極易發(fā)生：比如裝載貨物的叉車、闖入煙庫的飛鳥、作業(yè)造成的灰塵、陽光照射的干擾等。而紅外對(duì)射系統(tǒng)往往容易因?yàn)榘惭b支架的形變、墻體的輕微變形、行車運(yùn)行振動(dòng)等造成光束偏移，受光量銳減出線故障，需要重新費(fèi)時(shí)費(fèi)力校準(zhǔn)。

    2.2.4系統(tǒng)維護(hù)困難。由于紅外對(duì)射系統(tǒng)要避開各種遮擋，所以安裝位置會(huì)相對(duì)較高，特別是在高架庫，安裝完成以后，在沒有專用設(shè)施的前提下，人員很難對(duì)安裝在高處的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修。煙庫高墻上紅外對(duì)射的維護(hù)需要12米高梯，4人協(xié)力方可勝任，并且往往需要廠家技術(shù)人員配合才能重新校準(zhǔn)光束，密封殺蟲期間人員還不能進(jìn)入，總之這樣的維護(hù)是危險(xiǎn)又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

    2.2.5安裝應(yīng)用困難。在實(shí)際應(yīng)用過程中，煙庫的紅外對(duì)射煙霧探測(cè)器會(huì)暴露在腐蝕性氣體之下，為解決這個(gè)問題，探測(cè)器需要安裝在"密封"的罩子里實(shí)現(xiàn)防腐。盡管如此，接頭、線纜部分仍然還是會(huì)暴露在腐蝕性氣體之中，于是，需要在外墻走管線和密封接頭、進(jìn)出孔洞，環(huán)氧樹脂、玻璃膠、密封膠等等都要用上。而墻外的高空作業(yè)相對(duì)困難，使用的PVC線管很難耐受風(fēng)吹日曬的老化，幾年后脆裂需要更換。如果使用一般鍍鋅鋼管造價(jià)高且易在3年以后出現(xiàn)雨水腐蝕銹跡。以往的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)告訴我們，這種復(fù)雜的"防腐蝕"工藝往往會(huì)有個(gè)別地方出現(xiàn)"疏漏"，造成探測(cè)器或線路接頭腐蝕出現(xiàn)故障。另一方面，煙庫往往分布在高雷暴的山坡或山脊上，避開殺蟲劑影響而在室外走線將面臨棘手的消防設(shè)備防雷問題，從而造成年復(fù)一年的夏季，往往是紅外對(duì)射煙霧探測(cè)系統(tǒng)遭受雷擊癱瘓的輪回，無形中增加許多的維護(hù)和管理成本。

    2.3火災(zāi)圖像報(bào)警系統(tǒng)

    隨著科技的進(jìn)步，一些新的消防探測(cè)技術(shù)也被應(yīng)用在卷煙生產(chǎn)、倉儲(chǔ)等企業(yè)當(dāng)中，其中火災(zāi)圖像報(bào)警系統(tǒng)在這些應(yīng)用中，具備一定的代表性，并且也在很多國(guó)內(nèi)的煙草企業(yè)中得到了一些應(yīng)用。火災(zāi)圖像報(bào)警系統(tǒng)分為雙波段和普通攝像型兩種。雙波段火災(zāi)圖像報(bào)警系統(tǒng)是將普通彩色攝像機(jī)與紅外線攝像機(jī)結(jié)合在一起，對(duì)保護(hù)區(qū)域內(nèi)的圖像、溫度進(jìn)行監(jiān)視，并將現(xiàn)場(chǎng)情況通過與主機(jī)內(nèi)部的燃燒模型加以比較，判斷火災(zāi)的發(fā)生。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，解決了高大空間內(nèi)部火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)高度的問題，并能夠直觀發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的準(zhǔn)確位置，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于系統(tǒng)采用攝像機(jī)作為探測(cè)探測(cè)手段，也存在一定的問題。

    2.3.1首先，由于系統(tǒng)以普通攝像機(jī)觀察可見煙和明火的產(chǎn)生加上利用紅外攝像機(jī)觀測(cè)燃燒所產(chǎn)生的高熱紅外輻射作為報(bào)警依據(jù)來判斷火災(zāi)的發(fā)生，所以，系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生的早期，既沒有可見煙、明火，也沒有大量熱量產(chǎn)生的階段，就不能提供可靠的早期報(bào)警，從而錯(cuò)過消滅火災(zāi)隱患的最佳時(shí)機(jī)。

    2.3.2其次，由于采用類似人眼觀察的探測(cè)方式，要求系統(tǒng)的雙波段攝像機(jī)前方無任何遮擋，才能實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)，因此，在車間，倉庫等應(yīng)用環(huán)境里，為了避免產(chǎn)生探測(cè)死角，往往需要多套系統(tǒng)交叉布置，并需要和其他報(bào)警系統(tǒng)組合使用，而一些臨時(shí)安置的物品，特別是靠近攝像機(jī)的物品也會(huì)造成意外的探測(cè)死角，影響報(bào)警效果。

    2.3.3另外，受攝像機(jī)分辨能力的影響，對(duì)保護(hù)區(qū)域內(nèi)部距探測(cè)攝像機(jī)較遠(yuǎn)位置上的火災(zāi)，因?yàn)榛馂?zāi)初期產(chǎn)生的煙溫變化微小，系統(tǒng)無法提供可靠及時(shí)的判斷，往往要火災(zāi)發(fā)展到一定階段才能報(bào)警，影響報(bào)警的靈敏度和及時(shí)性。

    2.3.4應(yīng)用于煙葉庫時(shí)，同樣需要采用十分可靠的密封防護(hù)措施，以避免磷化鋁對(duì)設(shè)備造成破壞。同紅外對(duì)射系統(tǒng)一樣，因密封防腐蝕造成的安裝、維護(hù)困難等同樣存在。

    2.3.5夜間的可靠報(bào)警還有困難。夜間自然光線不足，往往需要補(bǔ)充照明，滿足攝像頭最低照度，并要求配置智能控制的照明系統(tǒng)，自動(dòng)開關(guān)光源（煙庫數(shù)量多且平時(shí)無人值守）。由于車間、煙庫都是大面積場(chǎng)所，能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。夜間照度下降后，往往系統(tǒng)的報(bào)警靈敏度也會(huì)下降或者易造成誤報(bào)警。

    2.3.6環(huán)境適應(yīng)性不足。多數(shù)攝像報(bào)警設(shè)備只能使用固定焦距的攝像頭并且不能旋轉(zhuǎn)掃描觀察，只能監(jiān)視"死"的固定場(chǎng)景，且場(chǎng)景內(nèi)的物體變化后（即背景變化后）需要重新設(shè)定系統(tǒng)，使用比較繁瑣。

    三、吸氣式煙霧報(bào)警系統(tǒng)介紹

    隨著科技的發(fā)展，高靈敏吸氣式（又稱"空氣采樣"）煙霧探測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)為煙草場(chǎng)所的火災(zāi)探測(cè)帶來了希望，它以其先進(jìn)的技術(shù)和獨(dú)特的探測(cè)方式成為煙草生產(chǎn)車間、高架物流庫、煙庫的保護(hù)神。首先，它可以盡早探測(cè)到火情，及時(shí)采取措施，以保證重要工作不中斷，其次是可以減少自動(dòng)滅火系統(tǒng)不必要的啟動(dòng)；三是保證在傳統(tǒng)探測(cè)方式不適宜的場(chǎng)合的探測(cè)；四是降低維護(hù)費(fèi)用；五是更充分地爭(zhēng)取時(shí)間，保證人員安全。

    3.1火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)與吸氣式報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)范圍

火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)與吸氣式系統(tǒng)探測(cè)范圍及四級(jí)報(bào)警示意圖

    眾所周知，火情的發(fā)展一般分為四個(gè)階段：不可見煙（陰燃）階段、可見煙階段、可見火光階段和劇烈燃燒階段。上圖展示了火災(zāi)的整個(gè)演變過程。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通常在可見煙階段才能探測(cè)到煙霧，發(fā)出警報(bào)，此時(shí)火情造成巨大經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失已不可避免。請(qǐng)注意！在此之前，不可見煙階段給我們提供了充裕的時(shí)間，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)可以及早探測(cè)險(xiǎn)情，并控制火情的發(fā)生和曼延。吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)在火災(zāi)的初始階段（即不可見煙階段）就可提供多達(dá)三級(jí)的警報(bào)信號(hào)。可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，使吸氣式探測(cè)系統(tǒng)在"預(yù)警"或"火警1"時(shí)啟動(dòng)預(yù)作用充水，火警2時(shí)啟動(dòng)滅火裝置，從而在火災(zāi)的初始階段遏止火災(zāi)的進(jìn)程。

    3.2吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)工作原理

    火災(zāi)發(fā)生的前兆一般有煙的產(chǎn)生，越早探測(cè)到煙霧，越能更快地起到報(bào)警的效果。為了達(dá)到這一目的，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)一改傳統(tǒng)點(diǎn)式探測(cè)系統(tǒng)等待煙霧飄散到探測(cè)器被動(dòng)進(jìn)行探測(cè)的方式，而是采用新的理念，即主動(dòng)對(duì)空氣進(jìn)行采樣探測(cè)，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣樣品被吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的吸氣泵吸入采樣管道，送到探測(cè)器進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)煙霧顆粒，即發(fā)出報(bào)警。

吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)工作原理

    吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)的具體工作流程是空氣由采樣管道進(jìn)入吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)通過過濾器，吸氣泵再送入激光探測(cè)腔，探測(cè)信號(hào)送到控制顯示單元。這期間還經(jīng)過二次過濾的空氣保持激光腔內(nèi)光學(xué)部件的清潔。

    吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)是如何做到及早發(fā)現(xiàn)火情的呢？

高架物流庫中的分層探測(cè)

　　它主要基于該系統(tǒng)的兩個(gè)主要特性，第一，主動(dòng)采樣的探測(cè)方式，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)可以突破氣流屏障，最大限度地接近保護(hù)對(duì)象，甚至可以深入到保護(hù)對(duì)象內(nèi)部，確保在最早時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。二是吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)具有的高精度激光探測(cè)器。我們知道，不同物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的煙霧粒子大小是不一樣的。而不同大小的粒子，在被光源照射時(shí)，其散射模式是不同的。這就給探測(cè)煙霧粒子帶來了困難。因此，采用簡(jiǎn)單探測(cè)方法的傳統(tǒng)點(diǎn)式探測(cè)器很難，或者說不能對(duì)各種不同的物質(zhì)燃燒都能進(jìn)行良好的探測(cè)。該系統(tǒng)則采用了VISION公司獨(dú)創(chuàng)的'三維'觀測(cè)技術(shù)，采用二個(gè)散射光接收口，從兩個(gè)經(jīng)過科學(xué)選擇的位置進(jìn)行探測(cè)，除進(jìn)行計(jì)數(shù)外，同時(shí)還對(duì)散射光的量值進(jìn)行測(cè)量，再經(jīng)過其特有的方法計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)小到0.01m，大到20m的煙霧粒子。其探測(cè)靈敏度高達(dá)0.0015%obs/m，比傳統(tǒng)點(diǎn)式探測(cè)器約3%~~5%obs/m靈敏度高1000倍，并且對(duì)絕大多數(shù)物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧都一樣敏感。一般情況下，火災(zāi)發(fā)生是經(jīng)過發(fā)熱、冒煙、燃燒等一個(gè)過程的，而火災(zāi)的醞釀過程相對(duì)較長(zhǎng)。吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)利用其獨(dú)特的探測(cè)方式，可以在非常早的階段發(fā)現(xiàn)火災(zāi)前兆，從火災(zāi)發(fā)展過程的典型曲線可以看出，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)的4級(jí)報(bào)警覆蓋了火災(zāi)發(fā)生的各個(gè)階段，比其他報(bào)警方式均提前很多。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，一般火災(zāi)吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)可提早報(bào)警4~~11小時(shí)，為及早發(fā)現(xiàn)火情，及時(shí)采取措施爭(zhēng)取了時(shí)間。總之，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)微小的尚處于陰燃狀態(tài)的隱患提供極早期報(bào)警，也可以對(duì)快速發(fā)展的火災(zāi)提供及時(shí)的響應(yīng)。此外，吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)還可以根據(jù)采樣的積累提高靈敏度進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)。它通過管網(wǎng)上的采樣點(diǎn)進(jìn)行空氣采樣，探測(cè)器對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)提供的煙霧總量進(jìn)行累積檢測(cè)，從而提供極早期的火災(zāi)探測(cè)。

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