空气采样早期烟雾预警系统在地铁中的应用

熊俊峰

摘 要：随着国民经济的高速发展，人们对公共场所特别是地铁环境的安全提出了更高的要求。针对这种更高的要求，火灾报警系统的产品随着技术的发展也在不断变化。详细介绍空气采样早期烟雾预警系统在地铁中的应用，以期为相关工作提供经验。

关键词：地铁；空气采样；预警系统；火灾

中图分类号：TP271+.81 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0030-02

地铁作为城市中重要的交通设施，其人员密集度高，而且又完全处于地下，如何让它安全运行是每个地铁建设和运营部门必须面对的问题。但是，从世界各地的地铁发展运行史上看，各种各样的火灾，包括设备故障、人为疏忽和故意破坏引起的火灾事故仍然时有发生，并且有上升的趋势。因此，如何做到早期探测、早期发现、及早处理、有序疏散，把可能发生的火灾风险降至最低，将火灾损害减到最小，成为了我们需要关注并解决的问题。

1 传统火灾探测手段的不足

在地铁中，传统的火灾探测器主要为点式感烟感温探测器、对射式感烟探测器和缆式感温探测器。由于受地铁环境的特点和传统火灾探测器的工作原理、安装方式所限，传统的火灾探测手段还存在不足：①点式烟感探测器的报警灵敏度低，通常为3%～5% obs/m，报警迟缓，不适用于人员密集度高、需要早期疏散的场所。②点式烟感探测器为被动式探测，安装位置在顶部。受空调和车辆运行所导致的气流影响，烟雾粒子会被气流很快稀释，并随着气流的运动轨迹而移动，在火灾的初始阶段并不会上升至顶部，因此，点式烟感探测器不适用于具有高气流的环境，比如站台区域。③地铁的运行环境多变，存在烟雾和灰尘的干扰，由于点式感烟探测器的报警阈值是固定的，因此，非常容易产生误报警的情况。④由于点式感烟探测器不具备自清洁功能，所以，每隔2年该探测器就需要被送回专业厂家进行清洗。这增加了地铁的运营、维护成本，而且在此期间，被保护区将没有任何火灾探测器工作，存在极大的风险。⑤对射式感烟探测器需要大量可见烟的遮挡才能报警，它的灵敏度比点式感烟探测器还要低，不适合在需要进行火灾早期探测、早期疏散的场所使用。在停车库等高大空间内，由于存在热障现象且受建筑物结构变形等影响，对射式探测器的探测效果会大打折扣。在实际使用中，缆式感温探测器的不足也十分明显，响应迟缓（由于火灾的发展趋势，温感本身就要比烟感的响应时间滞后）、敷设施工十分繁复，尤其是当电缆需要增加或减少时，必须对每一层电缆单独敷设感温电缆，其成本昂贵。

因此，如何克服传统火灾探测手段的不足，采用探测效果更好、技术更先进、维护更简便的火灾探测报警手段，达到全面保护、早期报警、早期疏散、防患于未然的目的，更好地保障地铁的正常运行和乘客的生命安全就显得尤为重要。

2 烟雾探测报警系统的组成和特点

空气采样烟雾探测系统是一种基于激光散射探测原理和微处理器控制技术的烟雾探测系统。该系统的工作原理是通过分布在被保护区域内的采样管网采集空气样品，经过一个特殊的两级过滤装置滤掉灰尘后送至一个特制的激光探测腔内进行分析，将空气中由于燃烧产生的烟雾微粒加以测定，由此给出准确的烟雾浓度值，并根据系统事先设定的烟雾报警阈值发出多级火灾警报。

空气采样烟雾探测系统由探测器、采样管网、专用电源、过滤器、管道吹洗阀门和三通组件等组成。可通过探测器自带的继电器与传统消防报警系统的输入模块相连接，实现与现场消防设施的联动功能。

空气采样烟雾探测系统的设计理念是在火灾发生初期 （过热、闷烧或气溶胶初步生成等无可见烟雾生成阶段）， 即发出火灾预警，报警时间比传统的烟雾探测器要早好几个小时，因而可以做到及早探测、及早处置，将火灾造成的损失降到最小。相比于传统的火灾报警系统，空气采样烟雾探测报警系统具有以下特点。

2.1 探测灵敏度高，报警阈值调节范围广

空气采样烟雾探测系统的激光源运行稳定，误报率极低，灵敏度比传统的点式感烟探测器高1 000倍左右，不但可以在火灾发生初期发现车站内部产生的常规火情，也可以发现由于线路过载造成的电缆绝缘皮软化所产生的微小烟雾颗粒，从而做到及早报警、及早处置，并为乘客的有序疏散提供了宝贵的时间。

2.2 多级报警，提高火灾报警系统性能

空气采样烟雾探测系统可提供四级烟雾报警（报警、行动、火警1、火警2）模式和四级气流报警（紧急低气流、低气流、高气流、紧急高气流）模式，可以对低烟雾浓度的火灾初级阶段（例如开关柜中发生的电气火灾）和烟雾快速增长的火灾（例如蓄意纵火）都能够提供早期预警，各级烟雾和气流的报警阈值可以根据不同的要求和环境进行手动或自动设定。通过对系统报警阈值的设定和设定不同级别报警模式下的防灾救灾预案，可大大提高火灾报警系统的性能，真正做到火灾的及早报警、及早处置。

2.3 系统具有自学习功能

空气采样烟雾探测系统具有烟雾和气流自动学习功能，可以根据用户所设定的学习时间不断取样分析，最终将最适合烟雾和气流的四级报警阈值设定好，在提高灵敏度的同时，尽可能地避免系统的误报警。

2.4 探测器具有故障自诊断功能

探测器的故障自诊功能不需要使用专业设备或电脑就可以实时、快速地将系统发生的故障诊断出来，便于及时维护和快速响应。

2.5 系统管网布置方式灵活、美观

空气采样烟雾探测系统的采样管网布置灵活，主管道可以隐蔽安装，布置在不被发觉的吊顶里，而采样孔可以根据需要，通过毛细管道灵活布置在地铁车站站台、站厅顶部区域、设备走廊顶部区域、闷顶内、空调回风口和设备机柜内。这样既可以做到在烟雾运动的轨迹上进行拦截采样，又可以把采样点美观地融入到地铁车站的装饰中，减少对车站公共区整体装修效果的破坏。相比之下，传统的点式探测器在遇到局部镂空吊顶时，为了符合消防规范的要求，需要在吊顶内和吊顶下方布置双层探测器，既增加了消防报警系统的造价，又因为需要预留探测器维护检修口，而影响了站厅、站台公共区域的整体装修效果。

2.6 系统施工简便、灵活

空气采样烟雾探测器的安装和管路的施工非常简便、灵活。由于采样管道上没有任何电子元器件，所以既不需要预埋管道也不需要布线，只需要对采样管道进行固定（通常采用管卡或吊杆）即可，施工简便，耗时很短。

2.7 系统运行维护成本较低

传统的普通烟感探测器需要定期拆卸进行清洁，以确保探测器能够按厂家标称的灵敏度进行探测。相比之下，空气采样烟雾探测系统的采样管道不含任何电子元器件，对环境的适应性强，仅需要对采样管网进行定期的气流吹洗就可以完成对系统的维护，不需要任何拆卸。空气采样烟雾探测系统还具有自身监控功能，能够主动提出维护要求，并进行在线维护。在维护期间，系统可正常运行，不仅降低了例行维护的成本，还提高了系统运行的可靠性。

3 烟雾探测报警系统在地铁中的应用

3.1 应用区域

在地铁中的某些区域，以空气采样早期烟雾探测系统替代传统感烟探测器是完全可行的，它是一种更有效、更可靠的技术选择。根据空气采样早期烟雾探测系统的特点，在地铁项目中，适宜采用空气采样早期烟雾探测系统的区域有：①车辆段、停车场。采用空气采样早期烟雾探测系统能克服传统对射式感烟探测器灵敏度低、受建筑变形和车辆震动需要经常进行调节、校准的缺点。②站台、站厅公共区和设备走廊。采用空气采样早期烟雾探测系统不仅能克服传统探测器安装、维护困难，影响吊顶装修效果的缺点，还能避免地铁活塞风对传统探测器灵敏度的影响，做到早期报警，早期疏散。③全线变电所和电缆夹层。采用空气采样早期烟雾探测系统能克服传统的感温电缆报警迟缓、易误报、不便维护的问题。④地铁中设有自动灭火系统的重要设备间和管理用房。在这些房间内采用空气采样早期烟雾探测系统，能做到火灾的早期预警，避免自动灭火系统的不必要启动。

3.2 安装方式

空气采样烟雾探测报警系统采样方式灵活。根据应用区域的不同环境特点，可采取不同的安装方式：①在站厅、站台公共区和设备区走廊等有吊顶的区域，系统采样管可沿墙竖直敷设直至保护区顶部水平敷设并开孔，采用隐蔽式毛细管对吊顶区域进行复合采样保护；②在电缆夹层、车辆段和停车场的车库、检修库等无吊顶区域，系统采样管可明敷于保护区域顶部。

4 结束语

随着国内地铁的快速发展，空气采样早期烟雾探测系统在地铁工程中已经得到了一定的应用，例如北京地铁6号线，北京地铁10号线二期，武汉地铁4号线，广州地铁6号线，昆明地铁1，2，6号线等工程都有采用。国内发达地区（比如：北京、上海、广东等）已相继制订并实施了专门的空气采样烟雾探测火灾报警系统设计、施工和验收地方规范，以推动此技术的普及和应用。新版《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50166—2013）中也专门增加了吸气式感烟火灾探测器的选用规定和设置规定等内容。相信随着科技的进步和地铁建设的快速发展，空气采样早期烟雾探测系统将在地铁中被广泛应用。

〔编辑：白洁〕

Abstract： With the rapid development of the national economy， in particular the safety of people on the subway environment in public places a higher requirement. In response to this higher demand， fire alarm system products with the development of technology is also changing. Details of air sampling smoke early warning system in the subway in order to provide relevant work experience.

Key words： subway； air sampling； early warning system； fire