楼宇自动化技术课程设计
题 目: 火灾自动报警课程设计
姓 名：
所在学院： 工学院电气与电子工程系
所学专业： 自动化
班 级： 自动化1102
学 号： ************
****： * *
成 绩：
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摘 要 ........................................... 3 前 言 .......................................... 4 第一章 概 述 ................................... 5 第二章 火灾自动报警控制系统设计 ................. 6
第一节 火灾探测器的选用 ...................... 6 第二节 火灾自动报警系统的设计 ................. 9 第三节 消防联动控制系统的设计 ............... 10 第三章系统实例 .................................. 12 总结 ............................................ 16 参考文献 ........................................ 18
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摘 要
随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高以及其它各项事业的兴旺发达，城市用地日益紧张，促进建筑物正朝着高层化、密集化方向发展，该建筑物的装修用料和方式也越趋多样化，并随着用电负荷及煤气耗量的加大，对火灾自动报警系统设计提出了更高、更严格的要求。为确保人民生命财产的安全，火灾自动报警系统设计就成为高层民用建筑设计中最重要的设计内容之一。
安全疏散设计是建筑防火设计的一项重要内容，基于性能化的疏散安全设计方法以及评估技术正越来越受到人们的关注，各国在这个领域的研究也取得了一定的成果和进展。
本文主要讨论了建筑火灾自动报警系统及其安全疏散的有关问题。
关键词：建筑火灾 火灾自动报警 火灾探测器 安全疏散 疏散评估
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前 言
人类已经进入21世纪，随着我国国民经济的发展和综合国力的增强，人们的生活质量获得很大提高，居住条件和居住环境也得到很大改善。但是，由于城市人口膨胀，城市土地资源匮乏，住宅小区内多建成大型综合性高层建筑群，即以裙房为连体，多栋高层住宅建在裙房上，裙房设有商场等公共建筑。以北京市东北方的望京某小区为例，总建筑面积约70多万平方米，建筑物地下设有汽车库，裙房设有超市、商城、餐饮、娱乐、银行等，高层部分由几栋住宅和写字楼组成。建筑物内人口的增加，煤气、家用电器设备和公用电器设备使用中的不安全因素等，均具有火灾隐患，对小区居民的生命和财产造成很大的威胁。因此，人们越来越迫切地要求小区物业在设施和管理上采用有效的措施，以满足日益增长的安全防范要求。 因此，我们有必要研究一下火灾自动报警方面的知识，为有效的防火作出努力。
安全疏散是建筑火灾安全设计的重要组成部分。能够有效的描述建筑疏散过程的模型对于火灾状态下居民安全研究是至关重要的。早期的研究人员通过考虑建筑单元的承载能力来研究疏散问题。他们着重强调了出口宽度和容量的重要性。承载容量方法显然不能解释建筑不同部分的相互关系以及人员和建筑环境之间的相互作用的关系。
近来，有关文献统计，已经完成的和正在开发的不同的疏散模型有22种之多。总体上，这些模型都可归结为网络节点模型，即建筑的各部分的空间布局用网络来表示。网络中不同节点处的人员用不同的时间区间来模拟。
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第一章 概 述
人类已经进入21世纪，随着我国国民经济的发展和综合国力的增强，人们的生活质量获得很大提高，居住条件和居住环境也得到很大改善。随着科学技术、控制技术和通讯技术的高速发展和应用，自动控制技术、传感技术逐渐被广泛地应用在工业与民用建筑上，使建筑物也具有了一定的智能。而以网络技术为核心的信息技术的迅速渗入，极大地拓展了建筑群的发展空间，在全国建成了一批又一批智能化住宅小区。根据智能建筑发展的需求，国家于2000年7月3日颁布《智能建筑设计标准》，火灾自动报警系统作为其中一项内容。
由于城市人口膨胀，城市土地资源匮乏，住宅小区内多建成大型综合性高层建筑群，即以裙房为连体，多栋高层住宅建在裙房上，裙房设有商场等公共建筑。以北京市东北方的望京某小区为例，总建筑面积约70多万平方米，建筑物地下设有汽车库，裙房设有超市、商城、餐饮、娱乐、银行等，高层部分由几栋住宅和写字楼组成。建筑物内人口的增加，煤气、家用电器设备和公用电器设备使用中的不安全因素等，均具有火灾隐患，对小区居民的生命和财产造成很大的威胁。因此，人们越来越迫切地要求小区物业在设施和管理上采用有效的措施，以满足日益增长的安全防范要求。
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第二章 火灾自动报警控制系统设计
从消防角度来讲，火灾自动报警系统设计应贯彻以防为主，消防结合的方针，及时发现并报告火情，控制火灾的发展，尽早扑灭火灾，确保人身安全和减少社会财富的损失。为此，，急需提高火灾监测、报警和灭火控制技术以及消防系统的自动化水平。随着科技进步和生产发展、微电子技术、检测技术、自动控制技术和计算机技术等获得了迅猛的发展，并广泛应用到消防技术领域，使得火灾探测与自动报警技术，消防设备联动控制技术，消防通信调度指挥系统和消防控制中心等，在近年得到迅速的发展，逐步形成了以火灾探测与自动报警为基本内容，计算机协调控制和管理各类消防灭火、放火设备，具有一定自动化和智能化水平的火灾自动报警与联动控制系统。
火灾自动报警与联动控制技术是一项综合性消防技术，是现代电子技术和计算机技术在消防中应用的产物，也是现代自动消防技术的重要组成部分和新兴技术学科。它研究的主要内容是：火灾参数的检测技术，火灾信息处理与自动报警技术，消防设备联动与协调控制技术，消防系统的计算机管理技术，以及系统的设计、构成、管理和使用等。
火灾自动报警控制系统设计是建筑防火设计中的重要方面，它涉及火灾探测方法确定、火灾探测器的选用、火灾自动报警系统类型的选择、系统工程设计、消防设备联动控制实现以及消防控制中心的构成等几个方面。
第一节 火灾探测器的选用
三．火灾探测器的选用
火灾探测器的选用和设置是否科学合理，直接影响着火灾探测器性能的发挥和火灾自动报警系统的整体特性。关于火灾探测器的选用和设置，必须按照《火灾自动报警系统设计规范》（GB116－88）和《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50166－92）等的有关要求和规定执行。
火灾探测器的一般选用原则是：充分考虑火灾形成规律与火灾探测器选用的关系，根据火灾探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特点、房间高度、环境条件和可能引起勿报的因素等综合确定。
1.火灾形成规律与火灾探测器选用的关系
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从火灾的燃烧特点来分有两种：一种是燃烧过程极短的爆燃性火灾；另一种是具有较明显燃烧阶段的、具有阴燃性的一般性火灾。
2.根据火灾特点选用探测器的一般原则及具体规定
根据建筑特点和火灾的形成与发展特点来选用火灾探测器，是火灾探测器选用的核心所在。一般应该遵循以下原则：
原则1——火灾初期有阴燃阶段（如棉麻织物、木器火灾），产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射时，一般应该选用感烟式火灾探测器，探测器的感烟方式则是根据反应速度与可靠性要求来确定，如表2――1所示。感烟探测器的工作方式则是根据反应速度与可靠性要求来确定，一般对于只是用作报警目的的探测器，选用非延时工作方式，并应该考虑与其他种类火灾探测器配合使用。
原则2——火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟热时，应该选用火焰光探测器。火焰探测器通常采用紫外式或紫外于与红外复合式，一般为点型机构，其有效性取决于探测器的光学灵敏度、视锥角、响应时间和安装定位。
原则3——火灾形成阶段是以迅速增长的烟火速度发展，产生较大的热量，或同时产生大量的烟雾和火焰辐射时，应该选用感温、感烟和火焰探测器或它们的组合使用。
原则5――在散发可燃气体或易燃液体蒸汽的场所，多选用可燃气体探测器实现报警。
原则6――火灾形成不可预料的场所，可进行模拟试验后，按试验结果确定火灾探测器的选型。
综上可见，按初期火灾的形成和发展特点选用火灾探测器，应结合各种火灾探测器的原理和有关的消防法规、规范的规定与要求，以及发挥探测器有效性为前提，确保火灾探测器能可靠工作和输出信号。
3.根据房间高度选用火灾探测器 4.综合环境条件选用火灾探测器
通常，为了便于探测器的选用，在民用建筑中可以按照各种类型的火灾探测器性能确定其适用或不适用的场所，具体选择参考表2－3。
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民用建筑中火灾探测器类型选择表 表2-3
火灾探测器类型及灵敏度 设置场所 差温式 1级 剧场、电影院、礼堂、会场、百货商场、旅馆、集体宿舍、公寓、住宅、医院、图书馆、展览馆 电视演播室、电影放映室 差温式差定温式有可能不预测火灾发生的场所 发动机室、立体停车场、飞机库 厨房、开水房、消毒室、☆ 锅炉室 进行干燥、烘干的场所 有可能产生大量蒸汽的
差定温式 3级 1231级 定温式 2级 3级 1感烟式 232级 级 级 级 级 级 级 □ ○ ○ □ ○ ○ ○ □ □ ☆ ○ ○ ☆ ☆ □ ☆ ☆ □ ○ ○ ○ ☆ ○ ○ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ○ ○ ○ ☆ ○ ○ ☆ ○ ○ ☆ ○ ○ ○ ☆ ☆ ☆ □ ○ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ □ ○ ○ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ □ ○ ○ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ □ ○ ○ ☆ ☆ ☆ 8
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场所 发生火灾时温度变化缓慢的小间 楼梯及倾斜走道 走廊及通道 电梯竖井、管道井 电子计算机房、通信机房 书库、底下仓库 吸烟室、小会议室
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一、火灾自动报警系统的基本要求
火灾的早期发现和扑救具有极其重要的意义，它能将损失控制在最小的范围，并且防止造成灾害。基于这种思想和高层建筑以自救为主的原则，我国的有关消防规范和技术标准对火灾自动报警系统及其系列产品提出了以下基本要求：
1. 确保火灾探测和报警功能，保证不漏报； 2. 减少环境因素影响，减少系统误报率； 3. 确保系统工作稳定，信号传输准确可靠； 4. 系统的灵活性、兼容性强，产品成系列； 5. 系统的工程适用性强，布线简单、灵活、方便； 6. 系统的应变能力强，调试、管理、维护方便； 7. 系统的性能价格比高；
8. 系统的联动功能丰富，联动控制方式有效、多样。
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二、火灾自动报警系统基本设计形式
根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB116－88）的规定、火灾监控对象的特点和火灾报警控制器的分类，以及消防设备联动控制要求的不同，火灾自动报警系统有以下三种基本设计形式:
1．区域报警系统 2．集中报警系统 3.控制中心报警系统 三、火灾自动报警系统的应用形式
火灾自动报警系统除了根据建筑特点和火灾报警控制器的不同而分为上述三种基本设计形式之外，还可以按照所采用的火灾探测器、各种功能模块和楼层显示器等与火灾报警控制器的连接方式，分为多线制和总线制两种系统应用形式；并且根据火灾探测器本身的结构设计和电子线路设计，以及火灾探测器与报警控制器间的信号传输处理方式的不同，在总线制系统基础上进一步分为二总线制和多总线制系统应用形式。此外，根据火灾报警控制器实现火灾模式识别方式的不同，火灾自动报警系统还可以分为集中智能和分布智能两种系统类型。
1．多线制系统 2．总线制系统
3．集中智能与分布智能系统 。
第三节 消防联动控制系统的设计
防联动控制系统就是控制中心输出单元，是消防设备、非消防设备发出控制信号，在对火灾确认后的处理单元，消防联动控制系统这一职能决定了它工作的可靠性是相当重要的，直接关系到消防灭火工作的成败。火灾发生时，火灾报警控制器发出警报信息，消防联动控制器根据火灾信息管理部联动关系，输出联动信号，启动有关消防设备实施防火、灭火。
消防联动必须在“自动”和“手动”状态下实现。在自动情况下，火灾自动报警系统按照预先编制的联动逻辑关系，在火灾报警后，输出自动控制指令，启动相关设备动作。手动情况下，应能根据手工操作, 实现对应控制。消防联动控制系统可包含以下全部或部分消防控制设备：
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（1）火灾警报装置与应急广播。 （2）消防专用电话，能与“119”直通。
（3）非消防电源控制，火灾应急照明和安全疏散指示灯控制。 （4）室内消火栓泵和喷淋水泵。 （5）消防电梯运行控制。
（6）管网气体灭火系统、泡沫灭火系统和干粉灭火系统。 （7）防火门，防火卷帘，防火阀的控制。
（8）防烟、排烟风机，空调通风设备，送风阀、排烟阀。 在消防联动控制的设计中需要注意两点：
（1）若采用总线编码模块控制消防水泵、防烟和排烟风机时，还需要在消防控制室对其设置手动直接控制装置。
（2）设置在消防控制室以外的消防联动控制设备，其动作状态信号均应在消防控制室有所显示。
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第三章系统实例
三、系统设计 1．系统选型
系统形式选用消防控制中心报警系统，大楼选用某消防电子有限公司生产的SD2100B智能模拟量火灾报警联动控制系统。它包括；1台SD2100B型报警控制主机、10台I/O工作子站、2台联动控制子站、1台电源子站，相关的控制设备还有40门的消防对讲电话主机、消防广播录放盘、功效盘及CRT彩色显示系统 2．消防联动控制的设计 （1） 自动喷水灭火系统
大楼内共安装有3套湿式自动喷水灭火系统，3套湿式报警阀（分别安装在地下2层、7层、19层）；27只水流指示器，3只压力开关，2台喷淋泵，3000只喷淋头。水流知识器及压力开关的动作信号均通过SD26012信号输入模块接入报警回路，在SD2100B报警控制器上显示。水泵的控制及各种状态的现实通过SD6014多线控制模块接入位于消防控制室的联动子站。平时喷淋系统的工作状态反映在联动子站上，火灾状态下系统可根基设定的软件自动或人工手动启、停喷淋泵。 （2）室内消火栓系统
大楼内共安装183套乙型单栓室内消火栓、2套屋顶试验消火栓、2台消防泵。消火栓箱内设有SD6011消火栓报警按钮，些按钮的动作信号在SD2100B报警控制器上显示。水泵的控制及各种状态的显示通过SD6014多线控制模块接入位于消防控制室的联动子站。平时消防泵的工作状态反映在联动子站了，火灾状态下系统可根据设定的软件自或人工手动启、停消防泵。 （3）排烟系统
大楼共设各类排烟风口96只，各类排烟防火阀17只，排烟风机17台。排烟风口的控制动作信号的返回及排烟防火阀动作的反回信号通过SD6013总线控制模块来实现，SD6013接在回路总线上进入SD2100B火灾报警控制器可自动或人工手动启动SD6013控制模块来打开排风口，并接收其运用的返回信号；排烟风机的状态显示及启、停操作通过SD6014在联动子模块上实现；报警系统也可根据排烟防火阀的动作信号（2800C）自动关闭排烟风机。（4）正压送风防烟系统
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大楼设有2座防烟楼梯，其前室与消防电梯合用，共设有正压送风口79只，正压送风机4台。正压送风口的控制有及动作信号的返回通过SD6013总线控制模块实现，SD6013接入SD2000B9火灾报警控制器的回路总线。报警控制器的状态显示及启、停操作通过SD6014在联动子站上实现。 （5）防火卷帘控制系统
在大楼1夹层、2楼、3楼、地下车库内共设有36樘普通钢质防火卷帘门，卷帘门的释放和归底信号通过SD6013总线控制模块来实现。卷帘门的释放可根据其周围火灾 器的报警信号自动完成，也可以由消防值班人员在控制室人工手动或现场手动完成。
（6）气体灭火系统
地下室燃油锅炉房内设有一套有管网单元独立卤代烷1301全淹没灭火系统，共7个401瓶组6个喷嘴。其报警系统控制选用某厂生产的JB-QB-088火灾报警灭火控制器，该控制器设在消防控制室内，切系统的报警信号和灭火剂喷放的信号SD6012信号输入模块反映到SD2100B报警控制器上。 （7）火灾应急广播系统
火灾应急广播系统选用SD8000录放盘一台、SD8010功放盘一台、SD8011分配盘一台，与SD2100B报警控制系统组装在一起，扬声器借用背景音乐心头的扬声器。消防值班人员通过手动打开录放盘的放音键或话筒，按设定的广播程序进行广播。广播的范围可人工选定也可按设定程序执行。 （8）消防通信系统
消费通信系统设有1台SD9000通话盘，在手动报警按钮上设有电话插孔，电话插孔分机一部；另外设有可直接拨打“119”的外线电话，同时该电话可与水泵房、配电房、电梯机房等处通话。 （9）电梯控制系统
4部电梯在火灾状态下可自动或人工手动，通过SD6013总线控制模块迫降到底，且其归底信号也通过该模块返回火灾报警控制器。 （10）非消防电源切断系统
火灾状态下，，SD2100B报警控制器可自动或手动SD6013总线控制模块，由它
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来使非消防电源配电盘的分励脱扣器动作，从而切断电源。分励脱扣器的动作信号SD6013返回到报警控制器。
3系统接地
系统采用专用接地设备。 4消防控制室
消防控制室设在大楼的1层，面积为24平方米，位于西面，有一直通室外的出口，隔墙的耐火极限为4h，楼板的耐火极限为1.5h，设有独立的空调装置。
室内设备是单排布置，SD2100B火灾报警控制器与联动控制子站，电源子站。CRT彩色显示装置，消防电话通话盘，火灾广播的录放盘、功放盘、分配盘组装在一起，选用琴台式机壳，整个设备机柜两侧留有2m的通道，而盘后的检修激励为1.5m，消防值班人员工作的面距强逼3m，卤代烷301灭火系统的火灾报警筷子器为壁挂式安装在琴台式设备的后面墙壁上，其底边距地面1.5m，两侧距离墙壁大于3m。另外，作为整个大楼的安全保卫中心，秘鲁电视监控系统的控制台及显示器也设置在消防控制中心，与火灾报警控制器呈“L“排列。 5火灾探测器及手动报警按钮的选择、布置
针对大楼各部位的使用性质和《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116—1998）的有关规定，结合某消防电子有限公司的产品设计手册，在大楼内共设置了1.45只SD600模拟量光电感烟探测器，190SD6210型差定温感探测器、72只带电话插孔SD6011手动报警按钮、183只具有启泵功能的SD6011消火栓报警按钮、27只用于接受水流指示器信号的SD6012型输入模块、3只用于接收压力开关报警信号的SD6012型输入模块。 6系统供电
系统供电的主电采用消防电源供电，备用采用设备生产厂家配套的专用蓄电池，并设眼一台电源子站，用于接收控制主、备电源的转换和备用电源的充，放电以及电源故障的监测等，。 7系统布线
系统的布线参照产品设计手册和《火灾报警系统设计规范》（GB50116—1998）
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的规定。
火灾自动报警及联动控制系统所选用的导线型号如下。供主机工作的交流电源总线；ZR-RV-3×2.5mm²,穿ø20的金属管；报警回路总线；ZR—RVS—2×1.5mm²，穿ø20金属管；系统及外控电源总线：ZR-RNS—2×1.5mm²，穿ø20金属管；电话及火灾应急广播线：ZR-BV—2×1.0mm²，穿ø20金属管，到排烟风机、正压送风机，喷淋泵、消火栓等重大外控设备的线选用ZR—KVV—5×1.0²mm²电缆线，敷设在阻燃桥架内。
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总结
在本次火灾自动报警系统设计中，我除了仔细阅读相关书籍和规范，还查找了多个有设计院设计的火灾自动报警系统设计的相关图纸，将规范和实际设计通过自己的理解，表达在自己的设计中，在整个设计过程中，我从设计院设计的火灾自动报警系统设计的相关图纸中学习到了很多书本上学习不到的东西，学会了很多东西。设计过程中首先要对该建筑物有最基本的了解,如该建筑物的用途，该建筑物的重要性,进而通过查相关规范资料资料确定其属于几类建筑物，将该建筑物定级之后将其划分防火分区,并且按照定级之后进行设计以及相关的保护范围计算。在本次设计中给我的最大的启示是做任何事情，最基础的几步是很重要的。通过这次课程设计的学习，我不仅初步掌握了火灾自动报警系统的设计步骤，而且在其它方面学到了很多。例如做事要有耐心，不能虎头蛇尾，而且最重要的是要学会设计的理念。学会当开始的时候就要掌握设计的总体思想，要大体上了解自己该干什么。而且也懂得了独立思考的必要性。本次最大的收获是可以将理论联系实际，所学的知识不再是书本上的片面知识。
更重的是通过本次课程设计使我发现了自己的不足，尤其是在图表方面，还有基础知识还是不够牢靠，但是通过本次课程设计，使我对火灾自动报警系统又加深了了解，帮助我在以后的进一步学习和工作中，能够更好的去提高自己。使我们把我们所学的东西能够更好的掌握和运用到实际的生活和工作当中去，真正的做到学以致用
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参考文献
1．B50116-98《火灾自动报警系统设计规范》。 2．GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》。
3．陈 南 《智能建筑火灾监控系统设计》----清华大学出版社 2001年7月。 4．李引擎 边久荣 熊 洪 王惟中 《建筑安全防火设计手册》 河南科技出版社 1998年 8月。
5．王学谦 刘万臣 《建筑防火设计手册》 中国建筑工业出版社 1998年5月。 6．焦兴国 《火灾探测器原理设计与应用》 群众出版社 1994年 7．于福海 《建筑防火设计原理》 中国人民公安大学出版社 1997年
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