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1、城市軌道交通 FAS 系統淺析 時間：2010-6-2 22:30:46 點擊：236 　　核心提示：本文簡要介紹了火災探測技術的控制原理、探測算法及探測設備，分析了火災報警控制系統在城市軌道交通中的重要作用、FAS系統構成以及火災時的消防聯動問題。... 1 FAS系統在城市軌道交通中的作用 城市軌道交通是城市重要交通樞紐，同時又是現代化的快速交通工程。近年來，隨著經濟的發(fā)展，城市軌道交通建設有了快速發(fā)展，國內各大城市紛紛加入到輕軌及地鐵的建設行列。城市軌道交通工程車站主要設置于地下，為封閉空間，機電設備復雜，出入及停留車站人員繁多。一旦發(fā)生火災，將給人民的生命及財產帶來巨大損失，

2、為保證地鐵安全運行，給地鐵乘客創(chuàng)造一個舒適、安全可靠的乘車環(huán)境，城市軌道交通需要全線設置火災自動報警系統（以下簡稱FAS），對火災災情進行監(jiān)控，做到盡早發(fā)現、及時報警并進行消防聯動。 如果FAS系統的設備選型、系統機構或聯動等不合理，存在安全隱患，就會造成十分嚴重的后果。1987 年12 月,英國倫敦最大的地鐵站發(fā)生大火,火勢吞噬了整個售票大廳,將數百名乘客困在里面。大火產生了熱浪和大量的有毒煙氣,引起乘客一片恐慌,爭相逃命,相互擠踏,難以找到避難道路,結果造成了30 人死亡,80 人受傷。1981 年6 月,莫斯科“十月線”發(fā)生火災,雖然沒有公布有關數字,估計情況是非常嚴重的。據不完

3、全統計,日本從1961～1975 年共發(fā)生地鐵火災45 起,每年平均3 起。韓國南部城市大邱2003 年2 月18 日發(fā)生一起地鐵縱火案,火災事故造成126 人死亡,146 人受傷,另有318 人失蹤。 2 火災探測技術在城市軌道交通FAS系統中的應用 2. .1 火災探測技術的控制原理 火災的發(fā)生和發(fā)展是一個非常復雜的非平穩(wěn)過程, 它除了自身的物理化學變化以外還會受到許多外界的干擾, 火災一旦產生便以接觸式(物質流) 和非接觸式(能量流) 的形式向外釋放能量。接觸式包括可燃氣體、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式如聲音、輻射等?；馂奶綔y技術就是利用敏感元件將火災中出現的物理化學特征轉換

4、為另外一種易于處理的物理量。通過現代化的計算機、網絡及自動控制技術，把報警信息傳遞到報警控制器，為盡早撲滅火災提供報警信號。 2. .2 火災探測算法 對火災過程產生的各種特征信號的準確檢測，是進行及時、可靠的火災探測報警的重要前提，而如何根據這些傳感器輸出信號做出是否發(fā)生火災的判斷，是影響系統響應靈敏度及誤報率等性能的最重要因素，。這就是火災探測算法。 最為常用的火災探測算法為傳統的直觀閾值法，直觀閾值法大都直接對火災傳感元件的信號幅值進行處理，主要有固定門限檢測法和變化率檢測法。固定門限法原理是將火災信號幅值、煙霧引起電離室中離子電流變化幅值或溫度值等與預先設定的相關閾值進行比較，

5、當信號幅值超過閾值時，則直接輸出火災報警信號。固定門限法可表示為： ?? ?， 這里的D[y(t)]=1表示判定為火災，D[y(t)]=0表示判定為非火災，S為閾值，x(t)為火災。 為提高探測的可靠性和抗干擾能力，抑制環(huán)境中突然出現的電脈沖尖峰、50Hz工頻干擾等干擾信號，降低誤報，可對傳感器輸出信號進行平均以及延時處理，對信號在一段時間進行積分平均： ，算出一段時間的平均值，當平均值幅度超過預定閾值S后，判決電路才輸出火災報警信號，這種處理方法在一定程度上抑制了非火災信號的干擾，提高了信號判別的可靠性。變化率檢測算法和固定門限檢測法類似，只是把火災處理信號進行微

6、分運算： ?，再把得到的火災信號變化率值與設定的斜率率值進行比較，作出火災判斷。當今許多的模擬量火災報警探測仍沿用固定閾值法，只是將絕對報警閾值改為相對閾值， 即所謂閾值補償，亦可將單門限加為多門限以適應不同應用場合的需要。 隨著火災探測技術的發(fā)展, 出現了很多更加智能的火災探測算法，最具有代表性的是模糊神經網絡算法?；馂膮⒘侩S著時間和空間的變化而變化，很難用建立一種或幾種數學模型進行精確描述，因此，火災探測信號是一種十分困難的信號檢測，它要求信號處理算法能夠適應各種環(huán)境條件的變化，自動調整參數，以達到既能快速探測火災，又有很低的誤報率。而神經網絡和模糊系統都屬于一種數值化和非數

7、學模型的函數估計和動力學系統。它們都能以一種不精確的方式處理不精確的信息，模糊神經網絡算法既增強神經網絡處理信息的可理解性，還能自動生成模糊隸屬函數，提高模糊規(guī)則的精度，提高火災探測系統的智能化程度。因此它在火災探測領域具有美好的探測前景。隨著各種探測算法的產生和逐步應用，將會大大提高火災自動報警系統的報警可靠性。 2. 3 　火災探測設備 根據探測方式不同, 火災探測器可大致劃分為: (1) 點型探測器: 以探測器為中心點, 對周圍火災參數進行響應的火災探測器。目前大部分的火災探測器屬于點型火災探測器。(2) 線型火災探測器: 這種火災探測器形成一個連續(xù)的線路, 并對這一連續(xù)線路周圍的

8、火災參數進行響應。目前地鐵中最常用的兩種探測器為感煙探測器和感溫探測器。除了這兩種探測器外，在特殊環(huán)境用房或地下空間還需設置纜式線型定溫探測器、紅外火焰探測器、可燃氣體探測器、紅外對射式感煙探測器等火災探測器，為了提高地鐵區(qū)間隧道內的報警可靠性，有的城市的地鐵工程還在區(qū)間設置了光纖感溫探測器，光纖感溫探測系統是一套利用光纖作為線性感溫探測器的高新技術，其基本原理是利用光纖中石英分子會受溫度上升而產生晶格振動。這種振動會導致在光纖中傳輸的光產生散射，而散射量的大小可以直接反應溫度的高低。因此光纖感溫探測系統可以將環(huán)境溫度以連續(xù)的線性方式表示出來。光纖感溫探測系統的另一個嶄新的技術是可以準確地定位

9、溫度變化的確切位置。系統通過光時域及光頻域反射測量法及連續(xù)FFT(快速傅立葉變換)對訊息進行處理，將微小的時空差別以頻率方式體現出來，實現精確定位，從而構成一套精密的光纖線性感溫探測系統。感溫光纖探測器是目前地下區(qū)間隧道比較理想的火災探測器。各類現場級火災探測器如同FAS系統的感知器官，布設在地鐵范圍內的各個空間，以全面探測火情。 3 城市軌道交通FAS系統的現狀 3. 1 ?車站級FAS系統 火災自動報警系統是地鐵自動化系統的一個重要組成部分, 它是利用計算機技術、檢測技術和電子通訊技術, 以火災為監(jiān)控對象, 根據防火要求和特點而設計、構成和工作的。該系統既能對火災發(fā)生進行早期探測和自

10、動報警, 又能根據火情位置, 及時輸出聯動滅火信號, 啟動相應的消防設施, 進行滅火，是將火災消滅在萌發(fā)狀態(tài), 最大限度地減少火災危害的有力工具。 根據火災自動報警系統的基本結構要求和基本設計形式，火災自動報警系統按照所采用的火災探測器、各種功能模塊和樓層顯示器等與火災控制器的連接方式，可分為多線制和總線制兩種應用形式；根據火災報警控制器進行火災檢測數據的處理和實現火災模式識別方式的不同，分為集中智能型和分布智能型兩種系統應用形式；按各個生產廠的系統實際產品形式，分為中控機、主子機和網絡通信系統應用形式。目前地鐵FAS系統采用的多為總線制分布智能型的網絡通信系統。，站級FAS系統是整個地鐵F

11、AS系統的最基本組成單元，負責本站范圍內的火災探測及消防聯動等功能，它是全線FAS網絡的一個節(jié)點單元，通過車站綜合控制室火災報警控制主機（FACP盤）納入到全線網絡，由控制中心統一管理。 車站級火災自動報警系統基本結構如圖1所示。 圖1 火災自動報警系統基本結構 ? 圖1? 火災自動報警系統基本結構 ? 3. 2 ?全線FAS系統構成 地鐵FAS按兩級（中央、車站）管理三級（中央、車站、就地）控制設置全線系統。第一級為中央級，作為FAS集中監(jiān)控中心，設置于全線控制中心大樓內；第二級為車站級，作為本地FAS消防控制室，設置于各車站的車站綜控室以及車輛段等的消防值班室；第三

12、級為現場就地控制級。 各車站設立自成體系的獨立報警系統和聯動控制系統，各站將FAS信息通過車站級火災報警控制器經由全線骨干網傳輸到控制中心，中心實現對全線火災報警系統的監(jiān)視和統一防災指揮調度。全線組網接口采用通用標準接口，接口協議開放。各站級火災報警控制器以下布設了數量龐大的各種火災探測器、控制模塊、監(jiān)測模塊等，用以及時探測火災災情，及時聯動相應設備運行到火災模式。FAS系統的全線構成及網絡結構如圖2所示。 圖2 城市軌道交通FAS系統的全線構成網絡圖 ? 圖1? 火災自動報警系統基本結構 圖2? 城市軌道交通FAS系統的全線構成網絡圖 3. 3消防聯動控

13、制 FAS系統除完成可靠監(jiān)視火災發(fā)生、探測火災災情的功能外，另一大重要功能就是實現消防聯動，所謂地鐵FAS系統的消防聯動，就是指在地鐵運營范圍內的任一地點發(fā)生火災的情況下，要由FAS系統來控制消防設備，聯動相關系統，及時撲滅地鐵火災。 火災時，FAS系統需要聯動的控制的滅火系統設備有：消火栓滅火系統、自動水噴淋滅火系統、氣體滅火系統。 FAS系統需要聯動的防排煙系統設備有：防火卷簾門、擋煙垂壁、送風閥、排煙閥、防火閥、防煙防火閥等。 FAS系統需要聯動的防災通訊設備有：電話系統、廣播系統、PIS系統、CCTV系統。 FAS系統需要聯動的其他系統有：ISCS系統、BAS系統、火災應急

14、照明及疏散指示系統、自動扶梯及電梯、屏蔽門、門禁、AFC等系統。 火災情況下，消防聯動設備及相關聯動系統是火災自動報警系統的重要控制對象，聯動控制的正確可靠與否，直接影響火災撲滅工作的成敗，除了FAS系統本身聯動相關設備外，BAS系統和ISCS系統配合完成其他相關系統的聯動，如通風空調的火災模式以及電梯、屏蔽門、AFC閘機等的聯動。 隨著火災探測技術的發(fā)展，如高靈敏度吸氣式紅外探測技術、火災圖像探測技術、氣體探測技術、復合探測技術等火災探測技術的發(fā)展，以及模糊邏輯、神經網絡、非火災條件等智能算法在火災報警探測算法方面的應用，新的火災探測技術和設備將會逐步應用到實際地鐵工程中，地鐵FAS系統也會朝著集成化、智能化、網絡化方向發(fā)展，系統的探測靈敏度及可靠性將會進一步提高，整個FAS系統將會更好地服務于城市軌道交通自動化系統，為人民的生命財產保駕護航。