2.2紅外對射式感煙探測器

    針對傳統點式設備對高大空間的保護無法符合國家相關法規規定的情況，很多廠家開始考慮研發紅外對射探測系統。紅外對射系統的運行原理是：當其所屬發射器與接受器之間的紅外線被煙霧遮擋時，接受器所接收到的光強度會發生衰減，報警器以此判斷煙霧的存在，并發出報警信號。它是在沒有更先進的適用于高大空間火災探測報警產品的上個世紀90年代推出的。紅外對射煙霧報警設備雖然在一定程度上解決了探測設備的合法安裝高度問題，常應用于大空間高舉架場所，但在實際應用中，同樣存在許多無法克服的弊端。

反射式紅外光束探測系統工作原理示意圖

    2.2.1發現火情晚，與點式探測器相比沒有改善。紅外對射探測系統在實際使用中，為了保證其探測功能的實現，要求在紅外發射端與接收端之間無遮擋。這就要求倉庫內的貨架、貨物、作業機械（如行車）均不得安裝或移動至發射端與接收端之間，否則將引起誤報。因此，系統在安裝過程中，為了避免這些可以誘發誤報的因素，設備大都安裝在車間、倉庫等高大空間的天花板上。這將面臨與傳統點是報警設備相同的問題---煙霧到達路程長、過程中易稀釋飄散等造成報警時間晚，探測容易受到各種因素的影響。紅外對射式探測器還因為屋頂太陽照射后的熱屏障效應（詳見《火災自動報警系統設計規范》[5]GB50116-98的8.1.11條文說明），很難把握合適安裝高度，探測效果進一步受到影響?；馂臅r，該熱屏障在煙和氣流通向探測器的道路上形成障礙，特別是帶有金屬屋頂的倉庫，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散。因此，煙霧分層現象可能造成的探測盲區問題同點式探測器一樣沒有有效解決。

    2.2.2報警靈敏度低。不具備在火災陰燃無可見煙或只有少許煙階段及早發現火情的能力。紅外對射探測系統的報警靈敏度一般為30-50%減光率（詳見常用的西門子、松下、盛賽爾對射探測器產品技術資料），個別激光紅外對射探測系統靈敏度可達20%減光率（如通用電氣GS9108），甚至遠比點式感煙3-5%減光率靈敏度差，這又進一步加劇因為大空間安裝高度高造成的反應慢，發現火情更晚。這對保護普遍是高價值倉儲、生產場所的煙草企業來說無疑是非常致命的缺點。在工程應用實際中，通常只能用專門的減光片來測試紅外對射探測系統的報警，而很少用模擬火災煙霧測試，就是因為難達到報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到所需的報警濃度很不安全。因為在已經使用中的高價值易燃物比較多的大空間環境，模擬大量火災煙霧產生的試驗風險很大。因此，從某種意義上說，紅外對射探測系統是犧牲探測靈敏度換來大空間高安裝高度應用，是用時間換空間（報警延遲換高大空間應用），是當時技術條件下的無奈之舉。

    2.2.3易產生誤報和故障。紅外對射系統所采用的探測方式，很容易被意外移動至其發射和接收端之間的物體引發誤報。這在生產車間、倉儲的應用場所極易發生：比如裝載貨物的叉車、闖入煙庫的飛鳥、作業造成的灰塵、陽光照射的干擾等。而紅外對射系統往往容易因為安裝支架的形變、墻體的輕微變形、行車運行振動等造成光束偏移，受光量銳減出線故障，需要重新費時費力校準。

    2.2.4系統維護困難。由于紅外對射系統要避開各種遮擋，所以安裝位置會相對較高，特別是在高架庫，安裝完成以后，在沒有專用設施的前提下，人員很難對安裝在高處的設備進行維護和檢修。煙庫高墻上紅外對射的維護需要12米高梯，4人協力方可勝任，并且往往需要廠家技術人員配合才能重新校準光束，密封殺蟲期間人員還不能進入，總之這樣的維護是危險又費時費力。

    2.2.5安裝應用困難。在實際應用過程中，煙庫的紅外對射煙霧探測器會暴露在腐蝕性氣體之下，為解決這個問題，探測器需要安裝在"密封"的罩子里實現防腐。盡管如此，接頭、線纜部分仍然還是會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、進出孔洞，環氧樹脂、玻璃膠、密封膠等等都要用上。而墻外的高空作業相對困難，使用的PVC線管很難耐受風吹日曬的老化，幾年后脆裂需要更換。如果使用一般鍍鋅鋼管造價高且易在3年以后出現雨水腐蝕銹跡。以往的經驗已經告訴我們，這種復雜的"防腐蝕"工藝往往會有個別地方出現"疏漏"，造成探測器或線路接頭腐蝕出現故障。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備防雷問題，從而造成年復一年的夏季，往往是紅外對射煙霧探測系統遭受雷擊癱瘓的輪回，無形中增加許多的維護和管理成本。

    2.3火災圖像報警系統

    隨著科技的進步，一些新的消防探測技術也被應用在卷煙生產、倉儲等企業當中，其中火災圖像報警系統在這些應用中，具備一定的代表性，并且也在很多國內的煙草企業中得到了一些應用?；馂膱D像報警系統分為雙波段和普通攝像型兩種。雙波段火災圖像報警系統是將普通彩色攝像機與紅外線攝像機結合在一起，對保護區域內的圖像、溫度進行監視，并將現場情況通過與主機內部的燃燒模型加以比較，判斷火災的發生。此項技術的應用，解決了高大空間內部火災探測器探測高度的問題，并能夠直觀發現火災的準確位置，但在實際應用中，由于系統采用攝像機作為探測探測手段，也存在一定的問題。

    2.3.1首先，由于系統以普通攝像機觀察可見煙和明火的產生加上利用紅外攝像機觀測燃燒所產生的高熱紅外輻射作為報警依據來判斷火災的發生，所以，系統在火災發生的早期，既沒有可見煙、明火，也沒有大量熱量產生的階段，就不能提供可靠的早期報警，從而錯過消滅火災隱患的最佳時機。

    2.3.2其次，由于采用類似人眼觀察的探測方式，要求系統的雙波段攝像機前方無任何遮擋，才能實現有效探測，因此，在車間，倉庫等應用環境里，為了避免產生探測死角，往往需要多套系統交叉布置，并需要和其他報警系統組合使用，而一些臨時安置的物品，特別是靠近攝像機的物品也會造成意外的探測死角，影響報警效果。

    2.3.3另外，受攝像機分辨能力的影響，對保護區域內部距探測攝像機較遠位置上的火災，因為火災初期產生的煙溫變化微小，系統無法提供可靠及時的判斷，往往要火災發展到一定階段才能報警，影響報警的靈敏度和及時性。

    2.3.4應用于煙葉庫時，同樣需要采用十分可靠的密封防護措施，以避免磷化鋁對設備造成破壞。同紅外對射系統一樣，因密封防腐蝕造成的安裝、維護困難等同樣存在。

    2.3.5夜間的可靠報警還有困難。夜間自然光線不足，往往需要補充照明，滿足攝像頭最低照度，并要求配置智能控制的照明系統，自動開關光源（煙庫數量多且平時無人值守）。由于車間、煙庫都是大面積場所，能源浪費比較嚴重。夜間照度下降后，往往系統的報警靈敏度也會下降或者易造成誤報警。

    2.3.6環境適應性不足。多數攝像報警設備只能使用固定焦距的攝像頭并且不能旋轉掃描觀察，只能監視"死"的固定場景，且場景內的物體變化后（即背景變化后）需要重新設定系統，使用比較繁瑣。

    三、吸氣式煙霧報警系統介紹

    隨著科技的發展，高靈敏吸氣式（又稱"空氣采樣"）煙霧探測技術的出現為煙草場所的火災探測帶來了希望，它以其先進的技術和獨特的探測方式成為煙草生產車間、高架物流庫、煙庫的保護神。首先，它可以盡早探測到火情，及時采取措施，以保證重要工作不中斷，其次是可以減少自動滅火系統不必要的啟動；三是保證在傳統探測方式不適宜的場合的探測；四是降低維護費用；五是更充分地爭取時間，保證人員安全。

    3.1火災發展趨勢與吸氣式報警系統探測范圍

火災發展趨勢與吸氣式系統探測范圍及四級報警示意圖

    眾所周知，火情的發展一般分為四個階段：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。上圖展示了火災的整個演變過程。傳統的火災報警系統通常在可見煙階段才能探測到煙霧，發出警報，此時火情造成巨大經濟和財產損失已不可避免。請注意！在此之前，不可見煙階段給我們提供了充裕的時間，吸氣式煙霧探測系統可以及早探測險情，并控制火情的發生和曼延。吸氣式煙霧探測系統在火災的初始階段（即不可見煙階段）就可提供多達三級的警報信號。可以根據需要進行設置，使吸氣式探測系統在"預警"或"火警1"時啟動預作用充水，火警2時啟動滅火裝置，從而在火災的初始階段遏止火災的進程。

    3.2吸氣式煙霧探測系統工作原理

    火災發生的前兆一般有煙的產生，越早探測到煙霧，越能更快地起到報警的效果。為了達到這一目的，吸氣式煙霧探測系統一改傳統點式探測系統等待煙霧飄散到探測器被動進行探測的方式，而是采用新的理念，即主動對空氣進行采樣探測，當保護區內的空氣樣品被吸氣式煙霧探測系統內部的吸氣泵吸入采樣管道，送到探測器進行分析，如果發現煙霧顆粒，即發出報警。

吸氣式煙霧探測系統工作原理

    吸氣式煙霧探測系統的具體工作流程是空氣由采樣管道進入吸氣式煙霧探測系統通過過濾器，吸氣泵再送入激光探測腔，探測信號送到控制顯示單元。這期間還經過二次過濾的空氣保持激光腔內光學部件的清潔。

    吸氣式煙霧探測系統是如何做到及早發現火情的呢？

高架物流庫中的分層探測

　　它主要基于該系統的兩個主要特性，第一，主動采樣的探測方式，吸氣式煙霧探測系統可以突破氣流屏障，最大限度地接近保護對象，甚至可以深入到保護對象內部，確保在最早時間發現火災隱患。二是吸氣式煙霧探測系統具有的高精度激光探測器。我們知道，不同物質燃燒所產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，其散射模式是不同的。這就給探測煙霧粒子帶來了困難。因此，采用簡單探測方法的傳統點式探測器很難，或者說不能對各種不同的物質燃燒都能進行良好的探測。該系統則采用了VISION公司獨創的'三維'觀測技術，采用二個散射光接收口，從兩個經過科學選擇的位置進行探測，除進行計數外，同時還對散射光的量值進行測量，再經過其特有的方法計算，可以發現小到0.01m，大到20m的煙霧粒子。其探測靈敏度高達0.0015%obs/m，比傳統點式探測器約3%~~5%obs/m靈敏度高1000倍，并且對絕大多數物質燃燒產生的煙霧都一樣敏感。一般情況下，火災發生是經過發熱、冒煙、燃燒等一個過程的，而火災的醞釀過程相對較長。吸氣式煙霧探測系統利用其獨特的探測方式，可以在非常早的階段發現火災前兆，從火災發展過程的典型曲線可以看出，吸氣式煙霧探測系統的4級報警覆蓋了火災發生的各個階段，比其他報警方式均提前很多。據國外資料統計，一般火災吸氣式煙霧探測系統可提早報警4~~11小時，為及早發現火情，及時采取措施爭取了時間?？傊?，吸氣式煙霧探測系統可以對微小的尚處于陰燃狀態的隱患提供極早期報警，也可以對快速發展的火災提供及時的響應。此外，吸氣式煙霧探測系統還可以根據采樣的積累提高靈敏度進行火災探測。它通過管網上的采樣點進行空氣采樣，探測器對各個采樣點提供的煙霧總量進行累積檢測，從而提供極早期的火災探測。

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