解析消防水炮滅火系統(tǒng)在大封閉空間中的應(yīng)用
近年來(lái)國(guó)內(nèi)諸如會(huì)議展覽館、候機(jī)樓、體育館、火車站候車室、劇場(chǎng)、高層或多層建筑的商業(yè)廣場(chǎng)等封閉空間越來(lái)越多，大封閉空間建筑消防設(shè)計(jì)也受到越來(lái)越多的關(guān)注。佛山市南海天雨大空間智能滅火裝置有限公司致力研發(fā)和生產(chǎn)消防水炮，大空間水炮，大空間智能滅火等消防設(shè)備裝置。公司成功研制并生產(chǎn)了領(lǐng)先于國(guó)際水平的新一代智能化消防產(chǎn)品——“翔達(dá)”牌大空間智能型主動(dòng)噴水滅火裝置和自動(dòng)尋的智能消防炮。
1、大封閉空間建筑的定義
大封閉空間建筑是指建筑物的每層和多層建筑面積超過(guò)“建規(guī)”和“高規(guī)”規(guī)定的防火分區(qū)大允許建筑面積，或者每層建筑面積超大;其單層和多層建筑層高的凈空高度超過(guò)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的閉式噴頭安裝的大凈空高度。
2、大封閉空間建筑的火災(zāi)特點(diǎn)
通過(guò)對(duì)大封閉空間建筑火災(zāi)荷載影響的調(diào)查，當(dāng)大量大塊的木材、塑料等著火時(shí)，火災(zāi)的擴(kuò)散在空間成線性，因此熱氣能夠即時(shí)向四周釋放，火焰的高度取決于兩個(gè)因素：熱量的釋放及火的面積。在大封閉空間建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，著火面積和熱量的釋放均較大，在釋放4500kw熱量的火焰高度已接近大值5m?；馂?zāi)荷載上面5m高處的溫度為500℃以下。鋼材在500℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度降低一半，這是鋼材在火災(zāi)中是否采取防火保護(hù)的臨界溫度。
根據(jù)其火災(zāi)特點(diǎn)，大封閉空間建筑火災(zāi)的滅火難度很大;消防水炮系統(tǒng)的研制及在某些超大空間建筑的成功應(yīng)用，為解決大空間消防提供了一條新的途徑。
3、消防水炮的構(gòu)造與功能
消防水炮由前段探測(cè)、火焰定位、信息處理、終端顯示、記錄報(bào)警、聯(lián)動(dòng)撲救等幾部分組成。
(1)前段探測(cè)
前斷探測(cè)采用雙波段火災(zāi)探測(cè)器，雙波段火災(zāi)探測(cè)器是一種基于圖像的、采用紅外CCD﹝感光耦合組件﹞和彩色CCD作為前段探測(cè)元件的感火焰性火災(zāi)探測(cè)器。它采用雙波段感火焰探測(cè)技術(shù)，具有同時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信息和圖像信息的功能?？筛鶕?jù)火災(zāi)在燃燒過(guò)程中的光譜、色度、紋理、運(yùn)動(dòng)及頻譜特性，通過(guò)控制中心對(duì)其傳送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行職能化火災(zāi)判斷，可以識(shí)別火災(zāi)并報(bào)警。
(2)火焰定位
火焰探測(cè)器在巡檢過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)火情，立即發(fā)出報(bào)警信息，計(jì)算機(jī)在接受報(bào)警信號(hào)并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)確認(rèn)后，通過(guò)解碼器的遠(yuǎn)程通訊模塊和微處理模塊處理，將信息發(fā)送給功率驅(qū)動(dòng)模塊，解碼器由數(shù)據(jù)采集模塊、微處理模塊、通訊模塊及功率驅(qū)動(dòng)模塊組成。由功率驅(qū)動(dòng)模塊控制消防水炮的水平電機(jī)和俯仰電機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，消防水炮噴頭帶動(dòng)火焰定位器進(jìn)行水平方向和俯仰方向的火焰搜索。同時(shí)，水泡上的水平電位器和俯仰電位器將消防水炮和火焰定位器的角度信息傳遞得解碼器的數(shù)據(jù)采集模塊，有數(shù)據(jù)采集模塊將所采集的數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)傳輸給微處理模塊進(jìn)行分析和處理，在對(duì)火災(zāi)進(jìn)一步確認(rèn)和火焰空間定位后，功率驅(qū)動(dòng)模塊自動(dòng)打開消防水泵和管道電磁閥對(duì)著火點(diǎn)實(shí)行滅火。
(3)信息處理
信息處理主機(jī)是消防水炮系統(tǒng)的技術(shù)核心部分和集中控制部分，可對(duì)雙波段攝像機(jī)采集的視頻信號(hào)進(jìn)行巡檢，可控制數(shù)百路視頻圖像信號(hào)。同時(shí)作為高位主機(jī)管理多臺(tái)防火并行處理器及系統(tǒng)其它設(shè)備。每臺(tái)防火并行處理器對(duì)前段火災(zāi)探測(cè)器所攝取的視頻信息先進(jìn)行判別，在確認(rèn)火情存在后將火災(zāi)信號(hào)傳送給信息處理主機(jī)。主機(jī)利用火災(zāi)安全監(jiān)控軟件來(lái)處理火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行再確認(rèn)。并對(duì)經(jīng)確認(rèn)的火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行記錄、顯示及自動(dòng)控制聯(lián)動(dòng)設(shè)備﹝警鈴、水泵、錄像機(jī)等﹞。系統(tǒng)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間一般不大于20秒。
(4)終端顯示
顯示器設(shè)在消防控制中心，可以將整個(gè)建筑物分成多幅建筑平面圖存放在主機(jī)的硬盤中，探測(cè)器也按實(shí)際位置標(biāo)注在建筑平面圖中。正常情況下，對(duì)各設(shè)防點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行畫面監(jiān)視，一旦有異常情況﹝火災(zāi)發(fā)生﹞，監(jiān)視畫面將改變常規(guī)模式，自動(dòng)切換到報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的畫面，主機(jī)自動(dòng)調(diào)出著火點(diǎn)防火分區(qū)的平面圖，并可用頻閃表示報(bào)警探測(cè)器的具體位置。同時(shí)可進(jìn)行畫面錄像，以備火災(zāi)后分析處理使用。
(5)記錄報(bào)警
由于消防水炮主機(jī)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)，信息處理能力大幅度提高，可對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的管理控制，包括系統(tǒng)運(yùn)行記錄。例如系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間、退出時(shí)間、各功能操作時(shí)間、結(jié)束某一功能時(shí)間、系統(tǒng)布防記錄、探測(cè)器屬性記錄、聯(lián)動(dòng)設(shè)備記錄、錄像機(jī)屬性記錄、監(jiān)視器分配記錄等。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)立即切換現(xiàn)場(chǎng)圖像至監(jiān)視器，并對(duì)整個(gè)滅火過(guò)程進(jìn)行錄像，調(diào)用圖形查詢模塊，表明火警位置，并給出處理向?qū)?等待人工處理)。如值班人員未能在設(shè)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理，主機(jī)進(jìn)入自動(dòng)處理階段：撥通有關(guān)主管領(lǐng)導(dǎo)電話、啟動(dòng)相應(yīng)消防設(shè)施;并在報(bào)警處理過(guò)程中，主機(jī)內(nèi)部對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、火警時(shí)間、處理方式等同時(shí)進(jìn)行記錄。
(6)聯(lián)動(dòng)撲救
聯(lián)動(dòng)撲救是通過(guò)聯(lián)動(dòng)模塊完成的，連動(dòng)模塊負(fù)責(zé)滅火設(shè)備與主機(jī)之間的協(xié)同工作，對(duì)主機(jī)的各種命令作出及時(shí)響應(yīng)。例如：?jiǎn)?dòng)消防警鈴、消防廣播、消防水泵、報(bào)警閥門、防火卷簾等。消防水炮的啟動(dòng)方式分為手動(dòng)和自動(dòng)。手動(dòng)啟動(dòng)是值班人員在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，按下手動(dòng)報(bào)警按鈕，或通過(guò)操作控制盤時(shí)水炮對(duì)準(zhǔn)著火點(diǎn)，啟動(dòng)水泵及報(bào)警閥是水炮系統(tǒng)工作。自動(dòng)啟動(dòng)是控制主機(jī)接到火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警后，掃描著火點(diǎn)、進(jìn)行系統(tǒng)報(bào)警、啟動(dòng)消防水泵及管道控制閥門、對(duì)滅火過(guò)程進(jìn)行記錄和保存，均是由系統(tǒng)軟件控制而自動(dòng)完成的。
在火災(zāi)撲救過(guò)程中，系統(tǒng)的每一組成部分的工作是協(xié)調(diào)互動(dòng)、相輔相成的。
4、消防水炮系統(tǒng)及選型
(1)水炮系統(tǒng)
消防水炮系統(tǒng)由火災(zāi)探測(cè)器、火焰定位器(位于水炮炮口上)、消防水炮、解碼器、電磁閥、手動(dòng)控制盤、信息處理主機(jī)、控制程序及管道系統(tǒng)組成。其中，解碼器由功率趨動(dòng)模塊、微處理模塊、遠(yuǎn)程通訊模塊和數(shù)據(jù)采集模塊組成。它提供了消防水炮的驅(qū)動(dòng)、狀態(tài)反饋、火焰定位和遠(yuǎn)程通訊四項(xiàng)基本功能。從規(guī)范4.1.3條的理解，消防水炮管網(wǎng)可以為空管系統(tǒng)，且消防車可以直接進(jìn)入大廳協(xié)作滅火，故消防水炮系統(tǒng)不必要再設(shè)置為消防車接口的水泵接合器。
(2)水炮的合理選型
水炮的射程與其炮口的壓力和流量成正比關(guān)系。水炮系統(tǒng)合理的流量和射程與其要保護(hù)的空間大小密切相關(guān)，水炮位置的設(shè)置既要考慮對(duì)建筑平面的影響，又不能使水炮射程太大。射程大，炮口壓力和流量就大，勢(shì)必增加工程投資。
(3)水炮系統(tǒng)的水量計(jì)算
根據(jù)規(guī)范4.13條“消防水炮的水量應(yīng)按同時(shí)使用的水炮及供水管網(wǎng)的充水量之和計(jì)算”;4.5.7條“在人員密集的公共場(chǎng)所室內(nèi)大空間建筑物內(nèi)配置的消防水炮應(yīng)能使兩門水炮的射流同時(shí)保護(hù)任一部位。……水炮作用時(shí)間1小時(shí)”。所以，水炮系統(tǒng)的用水量為兩門水炮1h的水量與水炮管網(wǎng)容積之和，水炮加壓泵的供水量為兩門炮的流量。
5、消防水炮系統(tǒng)的利弊
消防水炮滅火系統(tǒng)是一種較新的滅火系統(tǒng)，有些地方還有待于進(jìn)一步完善和探索。例如，手動(dòng)控制模式下，從檢驗(yàn)狀態(tài)到滅火狀態(tài)所需時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自控狀態(tài)。雖然水炮滅火系統(tǒng)迅速可靠，管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，但造價(jià)偏高，不容忽視。
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