地铁火灾自动报警系统探讨

消防设备研究　地铁火灾自动报警系统探讨
王海燕1,郭晓蒙2
(1.力景(北京)系统技术有限公司,北京100007;2.北京市市政工程设计研究总院,北京100082)
摘　要:针对地铁场所中火灾自动报警系统设计方案进行讨论。

在系统基本功能要求基础上介绍火灾报警系统的管理控制模式及地铁场所各个部位的报警系统及通信设备配备。

介绍整个消防报警系统一体化网络、两级管理、三级控制的网络构成。

分别介绍中心级和车站级的FAS与BAS接口方式,并对该设计方案优点进行了讨论。

关键词:地铁;火灾;火灾报警系统
中图分类号:X924.4,U231,TP277　文献标志码:B
文章编号:1009-0029(2010)03-0233-03
随着经济的快速发展,地铁在城市交通中的比重越来越大,随之也带来新的火灾安全隐患。

加强地铁场所的火灾预警和防范,合理地在地铁场所中设置火灾自动报警系统,对于保证地铁场所的火灾安全,保护地铁中人员的生命财产安全具有重要的现实意义。

笔者以北京某地铁为例,对地铁场所火灾自动报警系统设计方案进行讨论。

1　系统基本功能要求
该地铁全长28km,设车站24座(其中地面站1座)、车辆段1座、停车场1座和指挥控制中心1座。

控制中心FAS主要是对24座车站及车辆段、停车场的火灾报警系统进行监视和发出火灾模式控制指令;车站FAS主要是通过设置在站厅、站台、设备及管理用房、风道和区间的各种火灾探测器、手动报警按钮、消火栓报警按钮,对车站及管辖区的火情进行巡检,以及对火灾联动设备的状态进行监视。

当发生火灾时,FAS接受现场探测器或其他报警设备的报警信号进行报警显示,并联动相应的防/排烟设备、防火卷帘、电梯、消防和灭火系统;切除相关区域的非消防电源等,并通过广播、闭路电视等通信设施指挥乘客进行安全疏散。

此系统按同一时间内发生一次火灾来设计和配置救灾设备,具备早期发现、及时救护功能,以减少损失。

地下部分(地下车站、区间隧道)为一级保护对象,地上车站、车辆段和停车场内的车辆停放和各类检修车库的停车线部位、燃油车库、可燃物品仓库、重要用房为二级保护对象,分别依技术要求进行火灾自动报警系统设计。

全线火灾报警系统采用中心级、车站级(车站、车辆段、停车场)两级管理三级控制的模式进行设计,全线FAS为独立的监控管理系统,不与其他系统综合。

OCC (Operation Cooperation Center,运营协调中心)、备用中心、维修中心为中心级,车站、车辆段、停车场以及培训中心等处的防灾控制室为车站级。

中心级是全线火灾自动报警系统的调度中心,对全线报警系统信息及消防设施有监视、控制及管理权,车站级管辖范围为车站及相邻半个区间、车辆段、停车场等区域,车站级可实现对本站或管辖范围内的FAS系统设备的自动监视和控制,同时对防排烟、消防灭火、疏散救灾等设备实现自动化管理。

三级控制:全线FAS系统防灾设备(通风、给排水、照明、自动扶梯、防火卷帘、气体灭火等设备)的控制,均可实现防灾指挥中心中央控制级、车站防灾控制室车站级、设备现场就地控制级三级控制方式。

车站火灾自动报警探测器配置:站厅、站台、设备机房、办公用房、公共走廊、配电室、值班室、会议室等设置智能点式探测器,站台板下电缆通道、变电所电缆夹层设置开关量感温电缆;自动报警的场所均设手动报警按钮(带消防电话插孔),消火栓箱内设消防泵起泵按钮并带启泵指示灯。

现场消防通信设备配置:环控电控室、消防泵房、公安值班室内、气体自动灭火用房的门外、照明配电室设对讲电话分机,便于工作人员在发现火情时能够通过人工方式及时报警;手动报警按钮带消防电话插孔。

区间及区间设备用房火灾自动报警系统配置:手动报警按钮(带电话插孔)、消火栓按钮等设备。

车辆段、停车场火灾自动报警系统配置:车辆段、停车场一般办公大楼设置智能点式感烟、感温探测器;车辆停放和各类检修车库的停车部位、燃油车库、可燃物品仓库等设置智能点式感烟、感温探测器、远红外光束探测器、防爆型可燃气体探测器、防爆型火焰探测器等、消防对讲电话分机、消火栓报警开关、手动报警按钮(带电话插孔)、监控模块等设备。

2　网络构成
整个地铁的消防报警系统概括起来就是一体化网络、两级管理、三级控制。

一体化网络:全线各站所设置的火灾自动报警控制器、图文电脑系统GCC(NCS)等设备均作为网络节点,通过通信专业提供的光纤环网,与OCC的网络控制工作站构成一个对等式环形网络,整个FAS系统融合为一个一体化环形网络系统。

两级管理:OCC、备用中心、维修中心为中心级,培训
中心、车站、车辆段、停车场等处的火灾报警控制器为车站级,中心级是全线火灾自动报警系统的调度中心,对全
线报警系统信息及消防设施有监视、控制及管理权。

网络结构如图1
所示。

图1　网络结构
三级控制:全线FAS 系统防灾设备(通风、给排水、照明、自动扶梯、防火卷帘、气体灭火等设备)的控制,均可实现防灾指挥中心中央控制级、车站防灾控制室车站级、设备现场就地控制级三级控制方式。

3　FAS 与BAS 的接口方式3.1　中心级
OCC 与BAS (楼宇自动化系统)具有以太网冗余接
口。

通讯协议遵循MODBUS TCP/IP 协议,满足IEEE
802.3以太网标准。

FAS 通过冗余NCS 与BAS 前置机
以信息表的形式(FEP )进行双向数据交换,每个车站对应一个信息表。

冗余NCS 无主机和备份机之分(均可视为主机),BAS 可根据由运营方按照各专业计算机系统的配置要求,统一分配的IP 地址人为定义与之通讯的“主机”。

当FAS “主机”连续几次(默认配置次数为3次)不回应BAS 的请求时,BAS 前置机将通过改变被访问的
IP 地址,进行通道切换。

火灾时,控制中心FAS 工作站NCS 为BAS 工作站提供全线车站防火分区的综合火灾信息,BAS 接收车站的火灾报警信号,并向FAS 提供车站火灾共用设备的状态信息。

3.2　车站级
车站级BAS 与FAS 具有两种通信方式。

(1)车站FAS 的GCC 与BAS 工作站之间的通信。

BAS 系统和FAS 系统间通过FAS 所提供的ModBus TCP/IP 数据通信系统交换数据和报文。

BAS 到FAS 的
通信在10/100Base 以太网接口上通过TCP 进行连接。

火灾时FAS 向BAS 发送火灾模式,BAS 将由其控制的阀类共用设备(如电动调节阀等)的报警信息送给GCC ,这些共用设备的报警信息在GCC 的后台显示。

(2)车站FAS 的报警控制器与BAS 控制器的通信。

火灾时FAS 通过报警控制器的RS 232口向BAS 发送预制的火灾模式,BAS 收到火灾模式后向FAS 发送无源常开触点的确认信号,该信号通过FAS 的监视模块反馈给
FAS 控制器,同时BAS 根据火灾模式联动相应的设备灭
火,并将每个共用设备(如变频风机、轴流风机、立转门、表冷器、过滤器等)的信号通过PLC (中央控制单元)的中继柜输出无源常开触点的信号,这些信号通过FAS 的监视模块反馈给FAS 控制器。

数据流图如图2所示。

4　设计方案优点
(1)简单可靠。

此系统的接入非常简单,在GCC 上
安装NCS 软件包就可以直接接入FAS 网络,并通过简单的网络映射管理本车站及相邻车站区间的火灾报警控制器。

骨干网上所有节点相互独立,互不干扰,并采用了离线旁通技术,任何节点发生故障都不会影响其他节点的正常通信。

例如,某一个车站的控制器发生故障或人为停机检修时,车站的控制器节点从主网上自动离线,但此时GCC 还在主网上,通过网络映射仍能显示控制相邻车站控制器所控制的相邻区间的信息;反之,如果GCC 因为故障或人为原因脱离主网,但车站的控制器仍在主网上,还可以向OCC 以及相邻车站发送信息,不影响其正常通信。

从而相比传统的GCC 通过控制器上协议口(大多数为RS 232/485)进行连接具有更大的优势,因为传统系统GCC 不在主网上,需要依赖于控制器上的协议端口而连接,当该控制器发生故障或人为停机检修时,控制器
图2　数据流图
离线,而依赖该控制器的GCC 也同时与主网失去了联系,无法正常监控相邻车站区间的信息。

(2)GCC 可升级为自动重组子网后的中心。

主网络
环状布置的网络结构可以抵抗站间光纤开路故障。

当发生单点开路时,不影响网络通信;发生多点开路时,可以自动重组为多个子网络,同时作为独立节点的车站级的
GCC ,系统高级管理员可在授权情况下通过授权将子网
中某车站的GCC 快捷便利地升级为子网中心,指挥协调子网的防灾救灾工作,见图3所示。

从而最大程度地保障了FAS 系统在发生网络重大意外事故的状况下,仍能够保持最大程度的集中通信与控制能力。

而在一般的网
络系统设计中,往往忽视这个问题,虽然考虑了重组“子网”方式,当真正发生网络多点开路时,由于重组网络中没有子网管理中心,重组后,“子网”的实际功能相当有限。

(3)分布智能使得风险降到最低。

GCC 、火灾报警控
制器采用分布智能的技术,两者功能独立,互不影响,都是作为FAS 网络的节点,任何一方都不依赖另一方。

其两者仅通过网络映射进行管理和监视,并且可以进行选择性地对某个节点进行监视和管理。

GCC 具有多个权限,并且升级简便,可以作为网络中OCC 、后备中心等中心级的后备,能够暂时作为子网的指挥管理,保证了地铁
需要有最高的抗风险能力的要求。

图3　G CC 可升级子网中心功能图
参考文献:
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技术,2007,26(4):427-430.
　灭火剂与阻燃材料　
灭火弹齐爆的灭火效果
陈雪礼,王克印,李　涛,田海宁
(军械工程学院,河北石家庄050003)
摘　要:模拟森林火场,通过静止状态下的样弹爆炸试验,对比观察灭火弹单枚静爆和多枚齐爆时灭火效果的差异,分析灭火弹的作用效应,即实际的覆盖面积和有效灭火面积,研究样弹间距变化引起灭火效果变化的规律,认为灭火弹齐爆,当间距不大于有效灭火半径2m时,灭火剂飞散重叠区域浓度明显加大,形成的云团稳定,有效灭火面积增大,灭火剂利用率提高。

该研究成果可作为优选灭火弹的作用方式的依据。

关键词:森林火灾;灭火弹;灭火效果
中图分类号:X924.4,S762.3,TQ569　文献标志码:A
文章编号:1009-0029(2010)03-0236-03
灭火弹灭火效果指一定质量的灭火剂在爆轰力作用下完全抛撒时的有效灭火面积,是评判灭火弹能否应用于大面积森林灭火以及考虑其性价比的重要参数。

灭火弹的覆盖面积指灭火剂在爆轰力作用下满足一定浓度要求时对火场的覆盖面积,也是灭火弹性能的重要评价指标。

灭火剂的抛撒半径、飞散速度直接影响覆盖面积;而样弹间距、灭火剂的抛撒半径、飞散速度、抛撒浓度以及在空中的滞留时间等因素综合影响灭火弹有效灭火面积。

笔者设计对比试验,分析灭火弹样弹单枚静爆和多枚齐爆的作用效应,以不同间距的3枚样弹组成的阵列齐爆组为例,研究样弹间距对灭火效果的影响规律,为灭火弹作用方案的优选提供依据。

1　火场环境的模拟
为检验灭火弹不同作用方式对初期林火扑灭效果的影响,模拟森林地表火铺设火场。

选定场地某处为圆心,沿过圆心的十字线方向,以1、2、3m为半径用干柴布置直径为40cm的火堆,为了保持火场燃烧的持久性,在木材上浇注少量煤油。

单枚灭火弹静爆时,将弹丸置于圆心,弹丸引信端向下,固定于地面。

3枚样弹阵列齐爆时,成三角形分布,为了比较分析在不同间距时灭火弹的灭火效果,共进行了6组齐爆试验,选择了其中效果较好且对比明显的两组阵列分布情况,对其结果进行了分析说明。

其中第一组阵列弹丸之间间隔5m,第二组阵列弹丸之间间隔2m,火场布置如图1所示。

2　试验结果分析
为了检验灭火弹阵列不同时灭火效果的差异,试验要求样弹结构相同,参数差异小,三组试验中的7枚样弹测量数据如表1所示。

表1　样弹测量数据表
编号
灭火弹质量弹体类型装　药
外壳
/kg
总质量
/kg
结构
类型
壁厚
/mm
品种
质量
/g
干粉质量
/g
1# 2.273 3.308鼠笼型8.9聚黑-2241097
2# 2.260 3.428鼠笼型8.9聚黑-2241041
3# 2.289 3.495鼠笼型8.9聚黑-2241029
4# 2.295 3.445鼠笼型8.9聚黑-2241090
5# 2.231 3.450鼠笼型8.9聚黑-2241081
6# 2.270 3.391鼠笼型8.9聚黑-2241087
7# 2.205 3.438鼠笼型8.9聚黑-2241062
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的对策[J].消防科学与技术,2005,24(3):316-318.
The f ire alarm system in subw ay
WAN G Hai2yan1,GUO Xiao2meng2
(1.Leege(Beijing)Systems Technology CO.,L TD.,Bei2 jing100007,China;2.Beijing General Municipal Engineering Design&Research Institute,Beijing100082,China) Abstract:The design plan of fire alarm system in subway is dis2cussed.Based on the f undamental functional requirement,the management and control mode of the fire alarm system together with the alarm systems and communication equipments in each part of the subway are introduced.The network constitution, which is integration network,two2stage management and three2 stage control,is introduced.The interfaces of FAS and BAS in center stage and station stage are introduced separately,and the advantages of the design plan are discussed.
K ey w ords:subway;fire;fire alarm system
作者简介:王海燕(1974-),女,回族,力景(北京)系统技术有限公司项目经理,北京市东城区东四十条甲22号南新仓国际商务大厦A1503,100007。

收稿日期:2009-10-24
基金项目:石家庄市科技局科技攻关项目“远程森林灭火系统”(08108911A)。